连续纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种连续纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法，该连续纤维增强聚丙烯复合材料由聚丙烯35

【技术实现步骤摘要】
连续纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种连续纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]连续纤维增强热塑性复合材料是一种增强纤维单向排布且其长度与树脂片材长度相等的增强型热塑性复合材料，其中连续纤维主要起增强作用,它是载荷的主要承担者,而树脂则是固定纤维的空间位置以及均匀的传递应力。由于连续纤维增强热塑性复合材料中的增强纤维是单向连续增强的，能够充分发挥纤维增强增强作用,因此其力学性能要远远高于长、短纤维增强热塑性复合材料。此外,连续纤维增强热塑性复合材料中的纤维断点相对较少,更能有效的减少了应力集中效应，复合材料性能更优。随着科学技术的迅猛发展,连续纤维增强树脂基复合材料己经变成广泛使用的工程材料,凭借着其高比强度、高比模量、耐化学腐蚀、抗疲劳以及设计灵活等特点，已被广泛应用于航空航天、交通运输、建筑材料、工业设计以及体育用品等行业，成为当下复合材料开发和研究的热点。
[0003]聚丙烯(PP)纵横向拉伸强度一般在20
‑
30Mpa；长玻纤增强聚丙烯(LFTPP)纵横向拉伸强度在100
‑
150MPa，是纯树脂的3
‑
5倍；常规单向连续玻纤增强聚丙烯(CFRTPP)，其纤维方向拉伸强度可达700
‑
800MPa，是LFTPP的5
‑
8倍，但其垂直纤维方向拉伸强度只有20
‑
40MPa，此强度非常之低，对于一些力学要求较高的应用领域，这个性能将无法直接应用，需辅以特殊铺层设计来进行弥补，大大增加了直接应用的难度。
[0004]目前关于连续纤维增强聚烯烃复合材料的研究已经很多，但多数集中在一些特殊功能材料及板材的开发，如抗菌(CN104693594A)，特殊纤维(CN103289194A)，耐刮擦(CN106995553A)，高耐候(CN104530558A)，复合板(CN202498800U、CN107877991A)，相对而言对单向带材横向拉伸强度提升的研究相对较少。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术有必要提供一种连续纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法，该连续纤维增强聚丙烯复合材料得益于超短玻璃纤维在纵向连续纤维间的横向铆接增强作用，从而表现出优异的横向力学性能。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种连续纤维增强聚丙烯复合材料，其由以下组分按照重量份制备而成：
[0008][0009]其中，所述改性连续玻璃纤维的制备方法为：将59
‑
61份连续玻璃纤维进行展纱的同时在其表面喷洒2
‑
3份铆接超短玻璃纤维悬浊液，使超短玻璃纤维附着在分散的纤维束中，然后烘烤5
‑
10s获得。
[0010]进一步的，所述聚丙烯的在230℃、2.16kg测试条件下的熔融指数为50
‑
70g/10min。
[0011]进一步的，所述相容剂选自环状酸酐接枝型相容剂、羧酸接枝型相容剂中的至少一种。
[0012]进一步的，所述光稳定剂选自苯并三唑类光稳定剂；
[0013]所述抗氧剂为复配抗氧剂，所述复配抗氧剂由体积比1：(1.5
‑
2)的受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂复配而成。
[0014]进一步的，所述润滑剂选自脂肪酸酰胺类润滑剂。
[0015]进一步的，所述连续玻璃纤维为无碱玻璃纤维。
[0016]进一步的，所述铆接超短玻璃纤维悬浊液由超短玻璃纤维、铆接剂经偶联剂高速分散处理获得，包括下列步骤：
[0017]将质量比为0.0001：(0.05
‑
0.055):(1
‑
1.5)的偶联剂、铆接剂和超短玻璃纤维混合后，以1000
‑
1200r/min高速分散40
‑
50min，获得混合粉体；
[0018]将所述混合粉体分散在水中，超声5
‑
10min，获得铆接超短玻璃纤维悬浊液，所述铆接超短玻璃纤维悬浊液中，所述超短玻璃纤维的质量分数为1.5
‑
2％。
[0019]进一步的，所述偶联剂选自3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、3
‑
缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；
[0020]所述铆接剂选自低熔点玻璃粉，低熔点玻璃粉的粒径在1
‑
2μm；
[0021]所述超短玻璃纤维的长径比为(8
‑
15)：1，直径为8
‑
12μm。
[0022]本专利技术还提供了一种连续纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，包括下列步骤：
[0023]以重量份计，将35
‑
37份聚丙烯、4
‑
5份相容剂、0.2
‑
0.3份光稳定剂、0.2
‑
0.3份抗氧剂和0.2
‑
0.3份润滑剂混合均匀，获得预混料；
[0024]将59
‑
61份连续玻璃纤维进行展纱的同时在其表面喷洒2
‑
3份铆接超短玻璃纤维悬浊液，使超短玻璃纤维附着在分散的纤维束中，然后于400
‑
450℃烘烤5
‑
10s，获得改性连续玻璃纤维；
[0025]在绝氧条件下，将所述预混料经熔融、挤出后与所述改性连续玻璃纤维混合进行熔融浸渍，冷却定型，制得连续纤维增强聚丙系复合材料。
[0026]10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述预混料经熔融、挤出的温度为220
‑
235℃；
[0027]所述熔融浸渍的温度为230
‑
240℃。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0029]本专利技术将铆接超短玻璃纤维悬浊液喷洒在展纱后的连续玻璃纤维表面并经过高温烘烤处理，将超短玻璃纤维铆接附着在连续玻璃纤维表面，使得原本纵向无相互作用的平行连续玻璃纤维，由于超短玻璃纤维的横向架桥铆接作用，使得制得的复合材料单向带在横向上的拉伸强度显著提高，极大的扩展了聚丙烯复合材料的应用范围。
[0030]进一步的，本专利技术中的铆接超短玻璃纤维悬浊液由超短玻璃纤维、铆接剂经偶联剂高速分散处理获得，由于偶联剂的分散桥接作用，使得铆接剂均匀的分散在超短玻璃纤维上，展纱后的连续玻璃纤维经过铆接超短玻璃纤维悬浊液喷洒及加热处理后，铆接剂轻微熔融后把超短玻璃纤维与连续玻璃纤维牢牢的粘连在一起，其中铆接剂起到铆接栓的作用，使得超短玻璃纤维和连续玻璃纤维之间形成牢牢的铆接界面。
具体实施方式
[0031]为了便于理解本专利技术，下面将结合具体的实施例对本专利技术进行更全面的描述。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，其由以下组分按照重量份制备而成：其中，所述改性连续玻璃纤维的制备方法为：将59
‑
61份连续玻璃纤维进行展纱的同时在其表面喷洒2
‑
3份铆接超短玻璃纤维悬浊液，使超短玻璃纤维附着在分散的纤维束中，烘烤5
‑
10s获得。2.如权利要求1所述的连续纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯的在230℃、2.16kg测试条件下的熔融指数为50
‑
70g/10min。3.如权利要求1所述的连续纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述相容剂选自环状酸酐接枝型相容剂、羧酸接枝型相容剂中的至少一种。4.如权利要求1所述的连续纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述光稳定剂选自苯并三唑类光稳定剂；所述抗氧剂为复配抗氧剂，所述复配抗氧剂由体积比1：(1.5
‑
2)的受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂复配而成。5.如权利要求1所述的连续纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述润滑剂选自脂肪酸酰胺类润滑剂。6.如权利要求1所述的连续纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述连续玻璃纤维为无碱玻璃纤维。7.如权利要求1所述的连续纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述铆接超短玻璃纤维悬浊液由超短玻璃纤维、铆接剂经偶联剂高速分散处理获得，包括下列步骤：将质量比为0.0001：(0.05
‑
0.055):(1
‑
1.5)的偶联剂、铆接剂和超短玻璃纤维混合后，以1000
‑
1200r/min高速分散40
‑
50min，获得混合粉体；将所述混合粉体分散在水中，超声5
‑
10min，获...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴摞，王雷，刘玉城，李荣群，
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：