一种水泵专用聚丙烯增强材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种水泵专用高强度高流动性聚丙烯增强材料及其制备方法。本发明专利技术采用长玻纤复合材料及短切玻璃纤维复配作为填充主体，以高融高结晶共聚PP为主要原料，使用2，5‑二甲基‑2，5‑双(叔丁基过氧基)己烷作为断链剂通过双螺杆挤出制得。本发明专利技术从材料上解决了工业用水泵上以塑带钢材料在爆破时，熔接线强度不够导致水泵使用时间短，易损坏易漏水的问题。本发明专利技术制得的材料具有高强度、高流动性、熔接线强度高等特点，标准实验条件下可以将水泵原有爆破压力提高20%，且处在爆破点压力的时间延长50%。

A special polypropylene reinforced material for water pump and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种水泵专用聚丙烯增强材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子
，具体涉及一种水泵专用聚丙烯增强材料及其制备方法。
技术介绍
塑料制品以成本低、可塑性强等特点广泛应用于工业、农业及日常生活当中。近年来我国塑料制品行业保持快速发展的态势，塑料制品产量和出口量都位居全球首位。随着经济的发展，有逐步取代钢铁在水泵行业中的地位。近些年水泵行业也进入轻量化时代，机型以家用、便携式居多，其中原始外壳材料为钢铁，但是由于自重较大、搬运不便为消费者诟病。聚丙烯(PP)具有比重轻、价格低廉、机械性能好和耐热性能佳等优良的物理性能和加工性，并且耐溶剂性、耐高温性,是通用塑料中发展最快的一种材料,广泛的应用在汽车内饰件及家电产品中。在聚丙烯生产过程中,为了提高其耐老化性,一般在挤出造粒过程中按要求加入各种抗热/氧化稳定剂、抗紫外光稳定剂等。为了满足用户在食品包装、医药制品、通用纤维纺丝、高流动高强丝等方面的用途，也常采用可控流变工艺技术使具有较低流动性的聚丙烯树脂经过反应挤出工艺达到所希望的流动性。但是由于水泵制件的特殊性，制件复杂，圆形孔洞较多，并且对物理性能及成品的耐水压性有严格要求。直接使用常规聚丙烯，强度难以达到要求；使用常规长玻纤或者短纤增强产品，由于圆形孔洞较多，注塑时有大量熔接线，会导致在耐水压测试中由于熔接线处强度很弱而先行破裂。为了社会的发展，改善人们的生活环境，降低钢材使用量，方便人们的正常生活，应用水泵用高强度高流动性增强材料的开发是非常必要的。为了解决塑料水泵外壳在耐水压试验上的短板，不仅要从其结构着手，还得从其外壳材料在熔接线处的强度来着手解决，从整体上解决水泵外壳材料以塑代钢的问题。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术公开了一种水泵用高强度高流动性高熔接线强度增强聚丙烯材料及其制备方法。本专利技术方法制得的高强度高流动性高熔接线强度增强聚丙烯材料，通过对聚丙烯的流动性、熔接线强度等方面的改善，大大提高水泵外壳的耐压强度。本专利技术的技术方案为：一种水泵专用聚丙烯增强材料，由下列原料按重量份组成：所述的长玻纤母粒为玻纤含量48～52wt％的长玻纤聚丙烯复合材料，所述的聚丙烯为融指为10-15g/10min的间规聚丙烯、等规聚丙烯中的至少一种。进一步，所述的长玻纤母粒是基材为融指在100-120g/10min的低熔体黏度聚丙烯材料通过模头对长玻璃纤维进行表面包覆后切粒所制备的，该母粒的粒子长度为7-11mm、拉伸强度≥135MPa、弯曲强度≥175MPa、弯曲模量≥10500MPa、悬臂梁缺口冲击强度≥25Kj/m2。进一步，所述的相容剂为接枝率1.5-2.0wt％的聚丙烯接枝马来酸酐。进一步，所述短切玻璃纤维为直径为13-15μm、短切长度3-4.5mm、含水率≤3％的无碱玻纤。进一步，所述的硅烷偶联剂为丁二烯基三乙氧基硅烷、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si-69)中的至少一种。进一步，所述的抗氧剂为受阻酚类、硫代酯类、亚磷酸酯类热稳定剂中的至少一种。更进一步，受阻酚类为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)，硫代酯类为硫代二丙酸二硬脂醇酯(抗氧剂DSTP)，亚磷酸酯类为亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯(抗氧剂168)。进一步，所述润滑剂选自聚乙烯蜡、硬脂酸盐、乙撑双硬脂酰胺、接枝乙撑双硬脂酰胺中的至少一种。进一步，所述断链剂为2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷或其[2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷]以白炭黑或者无机填充物作为基材的母粒。本专利技术的另一个目的是提供上述的水泵专用聚丙烯增强材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将短切玻璃纤维干燥后，用硅烷偶联剂的乙醇溶液低速搅拌回流10min，室温静置12h，真空抽滤，置于电热恒温鼓风干燥箱中80℃干燥至恒重，得表面处理后的短切玻璃纤维备用；(2)将聚丙烯、相容剂、断链剂、抗氧剂、润滑剂一起加入通有氮气保护的混合机中高速混合2-10分钟；(3)在氮气保护下，将(2)混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，再从挤出机的侧喂料口加入经(1)处理后的短切玻璃纤维，经挤出、造粒制得水泵专用聚丙烯增强材料的初步材料；其中挤出机的机筒温度为205-220℃，螺杆转速为400-600r/min，真空度为-0.04～0.1MPa，切粒机为双轴可调速切粒机，切出的初步材料粒子长度控制在7-11mm；(4)将(3)制得的水泵专用聚丙烯增强初步材料和长玻纤母粒一起加入通有氮气保护的混合机中低速混合5分钟即得水泵专用聚丙烯增强材料。本专利技术的水泵专用聚丙烯增强材料相对于现有技术具有如下有益效果：1、本专利技术制得的水泵外壳专用聚丙烯是采用通用的PP基材、短切玻璃纤维、长玻纤母粒、断链剂、相容剂、润滑剂及抗氧剂制得，其原材料易得并可直接用于工业化生产；并可用废旧塑料源PP以解决废旧塑料源PP的回收再生利用问题。2、本专利技术制得的水泵外壳专用聚丙烯采用短纤复合材料作为支撑材料强度主体，以中融等规均聚PP为主要原料，使用断链剂作为融指的保障，通过混合高物理机械性能的长玻纤材料作为强度的补充，从而实现在保证材料强度的基础上，提高熔接线强度，从而满足水泵外壳特殊的制件特征以及使用环境。3、本专利技术使用专用高熔接线强度高流动性聚丙烯可以在保证制件整体强度的基础上，大大增强由于圆孔较多导致大量熔接线的强度，并且使用长短纤复配，进一步提高材料刚性，从而提高爆破压力及耐压点时间。4、本专利技术从材料上解决了水泵轻量化、家用化的问题，制得的材料具有环保、高强度、高流动性、高熔接线强度、可回收等特点，标准实验条件下可以提高水泵原有爆破压力提高20％，且处在爆破点压力的时间延长50％；可以广泛适用于水泵行业。具体实施方式为更好理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术作进一步描述，以下实施例仅是对本专利技术进行说明而非对其加以限定。在下面实施例和对比例中所采用的：1)硅烷偶联剂为丁二烯基三乙氧基硅烷；2)断链剂为2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷；3)相容剂为PP-g-MAH；4)长玻纤母粒为长玻纤包覆聚丙烯复合材料(玻纤含量50wt％)，基材为低熔体黏度(融指在100-120g/10min)聚丙烯材料，通过模头对长玻璃纤维进行表面包覆后切粒所制备的长玻纤母粒(市售，上海纳岩新材料)。对比例一：本对比例中的水泵专用聚丙烯是由下列原料按重量份组成：具体制备方法包括以下步骤：(1)将短切玻璃纤维干燥后，用质量百分浓度为10％的硅烷偶联剂的乙醇溶液低速搅拌回流10min，室温静置12h，真空抽滤，置于电热恒温鼓风干燥箱中80℃干燥至恒重，得表面处理后的短切玻璃纤维备用；(2)将聚丙烯、相容剂、抗氧剂、润滑剂一起加入通有氮气保护的混合机中高速混合2-10分钟；(3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水泵专用聚丙烯增强材料，其特征在于：由下列原料按重量份组成：/n聚丙烯 41.5-50.5份，/n长玻纤母粒 30-50份，/n短切玻璃纤维 5-15份，/n相容剂 2-3份，/n硅烷偶联剂 0.3份，/n抗氧剂 0.2份，/n润滑剂 0.5份，/n断链剂 0.5-2份，/n所述的长玻纤母粒为玻纤含量48~52wt%的长玻纤聚丙烯复合材料，所述的聚丙烯为融指为10-15g/10min的间规聚丙烯、等规聚丙烯中的至少一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种水泵专用聚丙烯增强材料，其特征在于：由下列原料按重量份组成：
聚丙烯41.5-50.5份，
长玻纤母粒30-50份，
短切玻璃纤维5-15份，
相容剂2-3份，
硅烷偶联剂0.3份，
抗氧剂0.2份，
润滑剂0.5份，
断链剂0.5-2份，
所述的长玻纤母粒为玻纤含量48~52wt%的长玻纤聚丙烯复合材料，所述的聚丙烯为融指为10-15g/10min的间规聚丙烯、等规聚丙烯中的至少一种。


2.根据权利要求1所述的水泵专用聚丙烯增强材料，其特征在于：所述的长玻纤母粒是基材为融指在100-120g/10min的低熔体黏度聚丙烯材料通过模头对长玻璃纤维进行表面包覆后切粒所制备的，该母粒的粒子长度为7-11mm、拉伸强度≥135MPa、弯曲强度≥175MPa、弯曲模量≥10500MPa、悬臂梁缺口冲击强度≥25Kj/m2。


3.根据权利要求1所述的水泵专用聚丙烯增强材料，其特征在于：所述短切玻璃纤维为直径13-15μm、短切长度3-4.5mm、含水率≤3%的无碱玻纤。


4.根据权利要求1所述的水泵专用聚丙烯增强材料，其特征在于：所述的相容剂为接枝率1.5-2.0wt%的聚丙烯接枝马来酸酐。


5.根据权利要求1所述的水泵专用聚丙烯增强材料，其特征在于：所述的硅烷偶联剂为丁二烯基三乙氧基硅烷、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物中的至少一种。


6.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋钰，王雷，杨亚娣，高波，
申请(专利权)人：合肥圆融新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34