一种长玄武岩纤维增强聚丙烯材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于新型复合材料领域，涉及一种复合材料及其制备方法，具体涉及一种长玄武岩纤维增强聚丙烯材料及其制备方法。本发明专利技术的长玄武岩纤维增强聚丙烯材料包括以下重量百分含量的原材料：聚丙烯树脂40‑90％、长玄武岩纤维10‑60％、抗氧化剂0.01‑0.5％、偶联相融剂0.5‑20％、稳定剂0.01‑0.5％。本玄武岩纤维增强聚丙烯材料具有玄武岩纤维与聚丙烯界面黏结强度大的优点，具有优良的力学性能。本方案可以应用于玄武岩增强聚丙烯材料的生产中。

A long basalt fiber reinforced polypropylene material and its preparation method

The invention belongs to the field of new composite materials, relates to a composite material and a preparation method thereof, in particular to a long basalt fiber reinforced polypropylene material and a preparation method thereof. The long basalt fiber reinforced polypropylene material of the invention comprises the following raw materials with weight percentage content: polypropylene resin 40 \u2011 90%, long basalt fiber 10 \u2011 60%, antioxidant 0.01 \u2011 0.5%, coupling agent 0.5 \u2011 20%, stabilizer 0.01 \u2011 0.5%. The basalt fiber reinforced polypropylene material has the advantages of high bonding strength between basalt fiber and polypropylene, and has excellent mechanical properties. This scheme can be applied to the production of basalt reinforced polypropylene.

【技术实现步骤摘要】
一种长玄武岩纤维增强聚丙烯材料及其制备方法
本专利技术属于新型复合材料领域，涉及一种复合材料及其制备方法，具体涉及一种长玄武岩纤维增强聚丙烯材料及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯(PP)材料是一种轻量化塑料材料，已经被广泛应用到了日常生活和工业生产等各个方面。但是，聚丙烯的强度不大，抗冲击能力较弱，限制了聚丙烯的广泛应用。玄武岩纤维是由火山喷发于地表上的玄武岩石制成，玄武岩纤维的原材料是纯天然的且产量相对丰富，并且玄武岩纤维的加工过程不会产生工业垃圾，废弃后的玄武岩纤维可以降解成为土壤母质。最重要的是，相对于其他传统的纤维材料(如玻璃纤维、碳纤维等)，玄武岩纤维性能更加优异。人们尝试以聚丙烯做基底材料，加入玄武岩纤维形成复合材料，以改善聚丙烯的各项性能。纤维增强复合材料的界面黏结强度决定了复合材料的性能，提高复合材料的界面黏结强度是提高复合材料力学性能的关键所在。但是，与传统的增强玻璃纤维不同的是，玄武岩纤维的表面能较高，而且表面极性大，而聚丙烯的极性较低，导致玄武岩纤维和聚丙烯不能很好地结合，玄武岩纤维对聚丙烯材料的增强效果有限。因此，亟需开发一种玄武岩纤维与聚丙烯界面黏结强度大的玄武岩纤维增强聚丙烯材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种长玄武岩纤维增强聚丙烯材料，本玄武岩纤维增强聚丙烯材料具有玄武岩纤维与聚丙烯界面黏结强度大的优点，具有优良的力学性能。为达到上述目的，本专利技术提出了以下技术方案：一种长玄武岩纤维增强聚丙烯材料，包括以下重量百分含量的原材料：聚丙烯树脂40-90％、长玄武岩纤维10-60％、抗氧化剂0.01-0.5％、偶联相融剂0.5-20％、稳定剂0.01-0.5％。采用上述技术方案，技术原理为：偶联相融剂对聚丙烯树脂接枝改性，改变聚丙烯树脂表面极性，使得玄武岩纤维和聚丙烯界面黏结强度增加，从而增加了长玄武岩纤维增强聚丙烯材料的各项力学性能。有益效果：本方案制备的长玄武岩纤维增强聚丙烯材料具有良好的力学性能、耐腐蚀性能以及电、热绝缘性能。偶联相融剂增加了纤维增强复合材料的界面黏结强度，从而增加了玄武岩纤维增强聚丙烯材料的力学性能。进一步，所述偶联相融剂为聚丙烯接枝甲基丙烯酸环氧丙酯。采用上述技术方案，使玄武岩纤维与聚丙烯基体之间具有更好的界面黏结性。并且复合材料在承受载荷时，本方案可增加该材料吸收外力的能力，使得抗冲击能力显著提高，实现复合材料的增强。进一步，所述长玄武岩纤维为9丝，长玄武岩纤维的线密度为2400tex。采用上述技术方案，让复合材料强度更高，又不会断丝，纤维更容易分散。进一步，所述聚丙烯树脂的熔融指数为120-140g/10min。采用上述技术方案，聚丙烯树脂对玄武岩纤维具有较好的浸润效果。进一步，一种长玄武岩纤维增强聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：步骤(1)塑料熔体制备：将聚丙烯树脂、抗氧化剂、偶联相融剂、稳定剂混合，得混合物，对混合物进行熔融处理，得塑料熔体；步骤(2)长玄武岩纤维的浸润：使用步骤(1)制备的塑料熔体对长玄武岩纤维在浸润设备中进行浸润处理，获得聚丙烯-长玄武岩纤维复合物；步骤(3)出料：将聚丙烯-长玄武岩纤维复合物沿长玄武岩纤维的轴向从浸润设备中拉出，获得聚丙烯-玄武岩纤维长丝；步骤(4)水冷却处理：对聚丙烯-玄武岩纤维长丝进行水冷却处理，获得水冷却后的聚丙烯-玄武岩纤维长丝；步骤(5)风冷却处理：使用风机处理水冷却后的聚丙烯-玄武岩纤维长丝，得风冷却处理后的聚丙烯-玄武岩纤维长丝；步骤(6)切粒：对风冷却处理后的聚丙烯-玄武岩纤维长丝进行切粒处理，得长玄武岩纤维增强聚丙烯材料。采用上述技术方案，可制备获得力学性能佳的长玄武岩纤维增强聚丙烯材料。进一步，在步骤(1)中，在步骤(1)中，在温度200-260℃、压力14-30Mpa的条件下，对混合物进行熔融处理，并同时以300-500r/min的转速搅拌所述混合物，得塑料熔体。采用上述技术方案，使得聚丙烯树脂、抗氧化剂、偶联相融剂、稳定剂充分混合和反应，改善聚丙烯树脂界面性能。进一步，在步骤(2)中，在温度220-280℃、压力20-30Mpa的条件下，使用塑料熔体对长玄武岩纤维进行浸润处理，处理时间为7.03s。采用上述技术方案，使得聚丙烯树脂充分与长玄武岩纤维形成交联。进一步，在步骤(4)中，所述水冷却处理的方法为：先使用80-100℃的热水对聚丙烯-玄武岩纤维长丝进行冷却，再使用50-70℃的温水对聚丙烯-玄武岩纤维长丝进行冷却，最后使用20-25℃的常温水对聚丙烯-玄武岩纤维长丝进行冷却。采用上述技术方案，减少复合材料的内应力，从而增加了聚丙烯和玄武岩纤维的结合力，避免了聚丙烯从玄武岩纤维表面脱落。进一步，在步骤(6)中获得的长玄武岩纤维增强聚丙烯材料的长度为8-25mm，直径为3mm。采用上述技术方案，根据不同工件的技术指标，将材料切割成相应长度。进一步，在步骤(6)中获得的长玄武岩纤维增强聚丙烯材料的拉伸强度为138.0-180.5Mpa、弯曲强度为71.4-167.5Mpa、悬臂梁缺口冲击强度43.2-190.0Kj/m2、断裂伸长率3.8-5.0％。采用上述技术方案，可以保证复合材料后制品的刚性、抗冲击强度，抗蠕变性能和尺寸稳定性。附图说明图1为本专利技术实施例1-9的浸润设备的剖视示意图。图2本专利技术实施例1-9的座体的结构示意图。图3本专利技术实施例1-9的模体的进料端结构示意图。图4本专利技术实施例1-9的模体的出料端结构示意图。具体实施方式下面通过具体实施方式进一步详细说明，其中：说明书附图中的附图标记包括：座体1、熔体腔10、凸起块11、进料端板12、出料端板13、进料管14、模头15、通道一16、插管17、模体2、浸润通道20、通道二21、凹孔22、凸部23、凹陷部24、滑槽26、导向轨19。实施例1：长玄武岩纤维增强聚丙烯材料的制备本实施例采用以下重量百分含量的原材料来制备长玄武岩纤维增强聚丙烯材料：聚丙烯树脂60％、长玄武岩纤维30％、抗氧化剂0.4％、偶联相融剂9.3％、稳定剂0.3％。偶联相融剂使用的是聚丙烯接枝甲基丙烯酸环氧丙酯。按照下述方法进行长玄武岩纤维增强聚丙烯材料：步骤(1)塑料熔体制备：将聚丙烯树脂、抗氧化剂、偶联相融剂和稳定剂按比例混合，得混合物，在温度200℃、压力16Mpa的条件下，对混合物进行熔融处理，并同时以300r/min度搅拌混合物，得塑料熔体。步骤(2)长玄武岩纤维的浸润：在温度260℃、压力25Mpa的条件下，使用塑料熔体对长玄武岩纤维进行浸润处理，处理时间为7.03s，获得聚丙烯-长玄武岩纤维复合物。步骤(3)出料：将聚丙烯-长玄武岩纤维复合物沿长玄武岩纤维的轴向从浸润设备中拉出，获得聚丙烯-玄武岩纤维长丝；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长玄武岩纤维增强聚丙烯材料，其特征在于，包括以下重量百分含量的原材料：聚丙烯树脂40-90％、长玄武岩纤维10-60％、抗氧化剂0.01-0.5％、偶联相融剂0.5-20％、稳定剂0.01-0.5％。/n

【技术特征摘要】
1.一种长玄武岩纤维增强聚丙烯材料，其特征在于，包括以下重量百分含量的原材料：聚丙烯树脂40-90％、长玄武岩纤维10-60％、抗氧化剂0.01-0.5％、偶联相融剂0.5-20％、稳定剂0.01-0.5％。


2.根据权利要求1所述的一种长玄武岩纤维增强聚丙烯材料，其特征在于，所述偶联相融剂为聚丙烯接枝甲基丙烯酸环氧丙酯。


3.根据权利要求2所述的一种长玄武岩纤维增强聚丙烯材料，其特征在于，所述长玄武岩纤维为9丝，长玄武岩纤维的线密度为2400tex。


4.根据权利要求3所述的一种长玄武岩纤维增强聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯树脂的熔融指数为120-140g/10min。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种长玄武岩纤维增强聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)塑料熔体制备：将聚丙烯树脂、抗氧化剂、偶联相融剂、稳定剂混合，得混合物，对混合物进行熔融处理，得塑料熔体；
步骤(2)长玄武岩纤维的浸润：使用步骤(1)制备的塑料熔体对长玄武岩纤维在浸润设备中进行浸润处理，获得聚丙烯-长玄武岩纤维复合物；
步骤(3)出料：将聚丙烯-长玄武岩纤维复合物沿长玄武岩纤维的轴向从浸润设备中拉出，获得聚丙烯-玄武岩纤维长丝；
步骤(4)水冷却处理：对聚丙烯-玄武岩纤维长丝进行水冷却处理，获得水冷却后的聚丙烯-玄武岩纤维长丝；
步骤(5)风冷却处理：使用风机处理水冷却后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：左学川，
申请(专利权)人：重庆通直路新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50