一种低浮纤连续长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种低浮纤连续长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法与应用，该材料按照重量份数计由如下原料制备而成：聚丙烯40～80份、连续玻璃纤维30～60份、相容剂1～10份、抗氧剂0.1～1.5份、聚丁烯1～10份、润滑剂0.1～3份、空心玻璃微珠0.5～5份。本发明专利技术采用空心玻璃微珠与聚丁烯复配的方式，不仅利用聚丁烯剪切变稀优先达到模具表面的特点，同时利用润滑剂和空心玻璃微珠自身特性提升聚丙烯流动性来改善连续长玻纤难分散的问题，解决了连续长玻纤增强聚丙烯材料一直以来存在的制件表面浮纤、玻纤团聚、流痕等影响表观的问题。

A Low Floating Fiber Continuous Long Glass Fiber Reinforced Polypropylene Composite and Its Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种低浮纤连续长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法与应用
本专利技术涉及聚丙烯复合材料的领域，具体地指一种低浮纤连续长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法与应用。
技术介绍
在连续长玻纤增强聚丙烯复合材料(LGF-PP)具备短纤维增强聚丙烯难于达到的力学性能，其较高的拉伸、弯曲强度及模量实行了聚丙烯通用塑料工程化，已在汽车制造领域获得广泛应用，成为汽车工业实现低成本高效益目标的理想材料，是目前国际上极为活跃的复合材料开发品种之一。随着汽车轻量化的不断推广和应用，提出了更轻量汽车材料的需求。以汽车尾门为例，气味尾门材料已经由传统的金属钢制尾门向全塑复合材料尾门发展，整件减重可达40-50％，生产效率明显提高。通常，全塑尾门内板采用长玻纤增强聚丙烯(LGF-PP)，外板和扰流板使用矿物增强聚丙烯或PC/ABS，部件全部使用注塑成型工艺，然后进行涂胶装配。由于尾门内板通常是注塑件直接使用，因此对制件外观状况有严格要求，不允许出现表面浮纤、玻纤团聚等现象。因此如何在保证连续长玻纤增强聚丙烯材料力学性能的前提下，提升复合材料表面状况成为了当下亟待解决的问题。公开号为CN105273316A的中国专利技术专利申请公开了一种低浮纤长玻纤、包含该长玻纤的高抗冲PP复合材料，所述玻纤增强聚丙烯材料的组份按照重量配比为：PP50～90份、接枝聚丙烯0.2～0.5份、POE弹性体0.5～1.3份、抗氧剂0.1～0.7份、低浮纤长玻纤5～10份、乙撑双硬脂酰胺1～4份，该技术方案通过将预处理后的玻纤与PP和其他助剂机型共挤制备低浮纤复合材料，所用玻纤含量相对较低，当玻纤含量升高时，便无法达到低浮纤效果。公开号为CN106750949A的中国专利技术专利申请公开了一种家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料及其制备方法，所述材料的组份按照重量配比为：聚丙烯38～48份、纳米级碳酸钙5～10份、玻璃纤维15～30份、聚丁烯10～30份、相容剂3～5份、硅烷偶联剂0.1～0.3份、抗氧剂0.2～1份、润滑剂0.5～1份、硅酮母粒1～2份，该技术所获得的玻纤增强聚丙烯复合材料，玻纤添加量较低，性能相对较低，无法应用于汽车领域。
技术实现思路
本专利技术的目的就是克服现有技术的缺陷，提供一种低浮纤连续长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法与应用，该材料不仅具备较好的力学性能，且材料抗浮纤能力更强，满足汽车全塑尾门材料要求的同时，实现了汽车的轻量化。为实现上述的目的，本专利技术提供一种低浮纤连续长玻纤增强聚丙烯复合材料，按照重量份数计由如下原料制备而成：作为优选实施方式，本专利技术提供一种低浮纤连续长玻纤增强聚丙烯复合材料，按照重量份数计由如下原料制备而成：作为最佳实施方式，本专利技术提供一种低浮纤连续长玻纤增强聚丙烯复合材料，按照重量份数计由如下原料制备而成：上述技术方案中，所述聚丙烯为共聚聚丙烯和/或均聚聚丙烯，所述聚丙烯的熔融指数为30g/10min～150g/10min；所述连续玻璃纤维选自泰山T838T型、欧文斯科宁SE4805型中的一种或几种。上述技术方案中，所述相容剂选自聚丙烯-马来酸酐接枝物(PP-g-MAH)、聚丙烯-丙烯酸接枝物(PP-g-AA)、聚丙烯-甲基丙烯酸接枝物(PP-g-MAA)中的一种或者几种。上述技术方案中，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂；其中，所述主抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂，如抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1330；所述辅抗氧剂选自亚磷酸盐或硫酯类抗氧剂中的一种或者几种，如抗氧剂168、抗氧剂DSTP。上述技术方案中，所述聚丁烯的熔融指数为0.1～5g/10min、密度为0.91～0.95g/cm3；所述润滑剂选自乙撑双硬脂酰胺、芥酸酰胺、硅酮母粒中的一种或者几种。上述技术方案中，所述空心玻璃微珠的真密度为0.15～0.7g/cm3，粒径为2～130μm，壁厚为1～3μm。本专利技术还提供一种上述的低浮纤连续长玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：1)将聚丙烯、相容剂、抗氧剂、聚丁烯、润滑剂以及空心玻璃微珠按重量份数配比混合均匀，得到混合物料；2)将步骤1)所得的混合物料置入长纤设备的双螺杆挤出机进料口进行熔融挤出，将连续玻璃纤维通过长纤设备的玻纤架引入浸渍模头中，进行浸渍包覆，再经水冷、牵引、切粒，即可得到低浮纤连续长玻纤增强聚丙烯复合材料。上述技术方案中，所述步骤1)中，将聚丙烯、相容剂、抗氧剂、聚丁烯、润滑剂以及空心玻璃微珠置入高速混合机中进行混合均匀，高速混合机的转速为500～3000r/min，混合时间为5～20min。上述技术方案中，所述步骤2)中，所述连续玻璃纤维的含量和粒料尺寸通过浸渍模头的出料孔直径和单束纤维根数进行控制，连续玻璃纤维的长度为8～20mm；所述低浮纤连续长玻纤增强聚丙烯复合材料的玻纤含量为10％～70％。上述技术方案中，所述步骤2)中，双螺杆挤出机加工温度第一区到第八区温度设定分别为100～120℃、120～140℃、160～180℃、180～200℃、200～220℃、220～240℃、240～260℃、260～280℃；浸渍模头温度为260～360℃；双螺杆挤出机的主机转速为300～400转/min。本专利技术还提供一种上述低浮纤连续长玻纤增强聚丙烯复合材料的应用，所述低浮纤连续长玻纤增强聚丙烯复合材料用于制备全塑尾门内板。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：其一，本专利技术采用空心玻璃微珠与聚丁烯复配的方式，不仅利用聚丁烯剪切变稀优先达到模具表面的特点，同时利用润滑剂和空心玻璃微珠自身特性提升聚丙烯流动性来改善连续长玻纤难分散的问题，解决了连续长玻纤增强聚丙烯材料一直以来存在的制件表面浮纤、玻纤团聚、流痕等影响表观的问题。其二，本专利技术利用聚丁烯在剪切力的作用下，相对PP剪切粘度下降更快，在注塑过程中能更快的达到模具表面，对玻纤起到有效包覆作用从而改善制品表面状况，减少浮纤产生，同时利用聚丙烯与聚丁烯的结晶温度差，使得聚丙烯在模具中流动时间更长，对玻纤的浸润包覆效果更好，本专利技术在确保连续长玻纤增强聚丙烯复合材料力学性能的前提下，明显改善连续长玻纤增强聚丙烯普遍出现的浮纤严重问题。其三，本专利技术制备低浮纤连续长玻纤增强聚丙烯复合材料，不仅具备较好的力学性能，且材料抗浮纤能力更强，满足汽车全塑尾门材料要求的同时，实现了汽车的轻量化。其四，本专利技术材料制备方法工艺操作简易，生产效率高，易于工业化。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术的低浮纤连续长玻纤增强聚丙烯复合材料，实施例1～6以及对比例1～2的原料配比如表1和表2所示，除另有说明外，份是指重量份。低浮纤连续长玻纤增强聚丙烯复合材料，包括以下步骤：(1)将聚丙烯与其他助剂一起在高速混合机中混合均匀，转速为500-3000r/min，时间为5-20分钟，得到混合物料；(2)将步骤(1)中的混合物料置入长纤设备的双螺杆挤出机进料口进行熔融挤出，将连续玻璃纤维通过长纤设备的玻纤架引入浸渍模头中，进行浸渍包覆，经水冷、牵引、切粒得到玻纤含量在10％～70％的连续长玻璃纤维增强聚丙烯改性粒子。连续长玻璃纤维增强聚丙烯改性粒子长度为8-20mm。步骤(2)中，双螺杆挤出机加工温度第一区到第八区温度设定分别为100～120℃、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低浮纤连续长玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：按照重量份数计由如下原料制备而成：

【技术特征摘要】
1.一种低浮纤连续长玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：按照重量份数计由如下原料制备而成：2.根据权利要求1所述的低浮纤连续长玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯为共聚聚丙烯和/或均聚聚丙烯，所述聚丙烯的熔融指数为30g/10min～150g/10min；所述连续玻璃纤维选自泰山T838T型、欧文斯科宁SE4805型、四川威远玻纤EW758型中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的低浮纤连续长玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述相容剂选自聚丙烯-马来酸酐接枝物(PP-g-MAH)、聚丙烯-丙烯酸接枝物(PP-g-MAA)、聚丙烯-甲基丙烯酸接枝物(PP-g-MAA)中的一种或者几种。4.根据权利要求1所述的低浮纤连续长玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂；其中，所述主抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂；所述辅抗氧剂选自亚磷酸盐或硫酯类抗氧剂中的一种或者几种。5.根据权利要求1所述的低浮纤连续长玻纤增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丁烯的熔融指数为0.1～5g/10min、密度为0.91～0.95g/cm3；所述润滑剂选自硬脂酸、乙撑双硬脂酰胺、芥酸酰胺、硅酮母粒中的一种或者几种；所述空心玻璃微珠的真密度为0.15～0.7g/cm3，粒径为2～130μm，壁厚为1～3μm。6.一种低浮纤连续长玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将聚丙烯、相容剂、抗氧剂、聚丁烯、润滑剂以及空心玻璃微珠按重量份数配比...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄骏霖，高祥达，刘彬，刘洲，陈超，李亦琛，郑云磊，宋玉兴，
申请(专利权)人：东风汽车集团有限公司，中广核俊尔新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42