一种超强连续纤维增强聚烯烃复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种超强连续纤维增强聚烯烃复合材料及其制备方法，该材料由聚烯烃、玻璃纤维、相容剂、玻璃粉、偶联剂、光稳定剂、抗氧剂、润滑剂组成；其中所述玻璃纤维为连续纤维；所述玻璃粉是具有低熔点的硼玻璃粉，玻璃粉粒径在1

【技术实现步骤摘要】
一种超强连续纤维增强聚烯烃复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体是一种超强连续纤维增强聚烯烃复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着社会发展水平的提高以及节能、减排、环保、可持续发展意识的增强，航空航天、轨道交通、建筑、汽车、家用电器等诸多领域对用材都提出了高性能化、轻量化的要求。单一材料已不能满足许多领域的实际需求，人们开始将视野逐渐转向性能更突出的复合材料研究。纤维增强树脂基复合材料是从上世纪30年代首先在美国开始发展，当时的复合材料制品主要是为了满足军工以及航空航天领域的需要，目前主要分为热固型和热塑型，相比热固性树脂，热塑性树脂具有众多优点，比如高韧性，高损伤容限，易成型加工等特性，因此纤维增强热塑性复合材料发展迅猛，近年来的增长速度已经赶超纤维增强热固性复合材料。
[0003]在热塑性复合材料类型中，与短纤维和长纤维增强热塑性复合材料相比，连续纤维增强热塑性复合材料具有更加优异的力学性能，能够作为结构材料使用；加之轻质、耐腐蚀等优点，是一种潜力巨大的以塑代钢材料。聚烯烃(PO)拉伸强度一般在20
‑
30MPa，长玻纤增强聚烯烃(LFTPO)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片材时，其拉伸强度可达700
‑
800MPa，此强度虽然已经很高，但对于一些对重量、尺寸及力学要求非常高的应用领域，这个性能仍需进一步提升。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，如低介电常数(CN106543554A)，低气味(CN103374178A)，阻燃(CN102532681A)，表面装饰(CN103963395A)，复合板(CN103568396A，CN107877991A)，相对而言对单向带材拉伸强度提升的研究相对较少。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种超强连续纤维增强聚烯烃复合材料及其制备方法，与现有连续纤维增强聚烯烃复合材料相比，具有更高的拉伸强度，且工艺基本不变，适于批量化连续生产。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种超强连续纤维增强聚烯烃复合材料，复合材料按重量份计包括：
[0007][0008]进一步的，所述聚烯烃为聚丙烯和聚乙烯中的一种，聚烯烃的融指为50
‑
70g/10min，聚丙烯融指测试条件为230℃，2.16kg；聚乙烯融指测试条件为190℃，2.16kg。
[0009]进一步的，所述连续玻璃纤维属于无碱玻璃纤维，无碱玻璃纤维且具有良好的电气绝缘性及机械性能。
[0010]进一步的，所述相容剂为环状酸酐接枝型相容剂、羧酸接枝型相容剂中的至少一种。
[0011]进一步的，所述光稳定剂为苯并三唑类光稳定剂，苯并三唑类光稳定剂能吸收波长为270～380nm的紫外线，化学稳定性好，挥发性极小，与聚烯烃的相容相好，另外与抗氧化剂并用为显著的协同效应，以改善制品的热氧稳定性。
[0012]进一步的，所述抗氧化剂为复配抗氧剂，复配抗氧剂通过阻酚类抗氧剂：亚磷酸酯类抗氧剂体积比为：1：(1.5
‑
2)复配而成。
[0013]进一步的，所述润滑剂为脂肪酸酰胺类润滑剂，脂肪酸酰胺类润滑剂化学稳定性好，熔点高加工方便，具有优良的外部润滑效果和脱膜性，透明性、分散性、光泽性和电绝缘性亦佳，无毒，与聚烯烃的相容相好。
[0014]一种超强连续纤维增强聚烯烃复合材料的制备方法，制备方法包括以下步骤:
[0015]S1:按配比将聚烯烃树脂、相容剂、光稳定剂、抗氧剂及润滑剂一起加入温度为65
‑
75℃的高混机中进行混合5
‑
10min；
[0016]S2:连续玻璃纤维经放纱、导辊导引进入展纱设备进行纤维丝束分散，在展纱后段在其表面喷洒低熔点玻璃粉悬浊液，使纤维束在分散的同时微米低熔点玻璃粉可以附着在纤维束中，随后经导辊导引连续进入高温炉中烘烤5
‑
10s，高温炉的温度为：400
‑
450℃,之后通过另一导辊导引进入浸渍模具；
[0017]S3:在氮气保护下，将S1中物料加入双螺杆挤出机的主喂料口，通过双螺杆挤出机熔融混合挤到浸渍模具中进行分流及与S2中处理后连续纤维进行熔融浸渍，充分浸渍的连续纤维束通过冷却定型装置冷却定型，在牵引和收卷装置带动下进行连续生产，加工过程中双螺杆挤出机温度为220
‑
235℃，螺杆转速为450
‑
500RPM，真空度为
‑
0.04～
‑
0.1MPa，浸渍模具温度230
‑
240℃。
[0018]进一步的，所述低熔点玻璃粉使用偶联剂进行高速搅拌分散处理,偶联剂与低熔
点玻璃粉质量比为0.002
‑
0.0025，搅拌的转速为：1000
‑
1200r/min，时间为40
‑
50min，然后再将表面处理完的微米低熔点玻璃粉加入到水中配置成微米低熔点玻璃粉占比为1
‑
1.5％的溶液，然后超声1
‑
1.5h，超声频率为28kHz或40kHz，获得低熔点玻璃粉悬浊液，高速搅拌分散处理解除了低熔点玻璃粉微粒间的团聚，喷洒过程中能够均匀的分散在玻璃纤维表面。
[0019]进一步的，所述偶联剂为3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷或3
‑
缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；微米低熔点玻璃粉的粒径在1
‑
2μm，熔点为350
‑
400℃。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021]1、本专利技术复合材料经过展纱的连续玻璃纤维经过低熔点玻璃粉悬浊液喷洒及加热处理后，微米玻璃微粉轻微熔融粘连在光滑的玻璃纤维表面，使之形成具有一定粗糙度的玻璃纤维表面，这种粗糙表面会在纤维与树脂的界面处形成强的机械咬合作用，可以大大增加单向带材的拉伸强度；
[0022]2、本专利技术复合材料中活性基团相容剂的有机
‑
无机界面作用加强；树脂中加入的相容剂，可以增加树脂基体中的活性反应基团，使其能够与无机微米玻璃微粉及连续玻璃纤维能够更有效的结合，从而增强界面的结合力，提升单向带材的拉伸强度。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]实施例1
[0025]一种超强连续纤维增强聚烯烃复合材料的制备方法，制备方法包括以下步骤：
[0026]S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超强连续纤维增强聚烯烃复合材料，其特征在于，复合材料按重量份计包括：所述低熔点玻璃粉使用偶联剂进行搅拌分散处理,偶联剂与低熔点玻璃粉质量比为0.002
‑
0.0025，再将表面处理完的微米低熔点玻璃粉加入到水中配置成微米低熔点玻璃粉占比为1
‑
1.5％的溶液，然后超声处理，获得低熔点玻璃粉悬浊液。2.根据权利要求1所述的一种超强连续纤维增强聚烯烃复合材料，其特征在于，所述聚烯烃为聚丙烯和聚乙烯中的一种，聚烯烃的融指为50
‑
70g/10min，聚丙烯融指测试条件为230℃，2.16kg；聚乙烯融指测试条件为190℃，2.16kg。3.根据权利要求1所述的一种超强连续纤维增强聚烯烃复合材料，其特征在于，所述连续玻璃纤维为无碱玻璃纤维。4.根据权利要求1所述的一种超强连续纤维增强聚烯烃复合材料，其特征在于，所述相容剂为环状酸酐接枝型相容剂、羧酸接枝型相容剂中的至少一种。5.根据权利要求1所述的一种超强连续纤维增强聚烯烃复合材料，其特征在于，所述光稳定剂为苯并三唑类光稳定剂。6.根据权利要求1所述的一种超强连续纤维增强聚烯烃复合材料，其特征在于，所述抗氧化剂为复配抗氧剂，复配抗氧剂通过阻酚类抗氧剂：亚磷酸酯类抗氧剂体积比为：1：(1.5
‑
2)复配而成。7.根据权利要求1所述的一种超强连续纤维增强聚烯烃复合材料，其特征在于，所述润滑剂为脂肪酸酰胺类润滑剂。8.基于权利要求1
‑
7任意一项所述的复合材料的制备方法，其特征在于，制备方法包括以下步骤:S1:按配比将聚烯烃树脂、相容剂、光稳定剂、抗氧剂及润滑剂一起加入高混机中，在65
‑
75℃下，混合5
‑
10min；S2:...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴摞，王雷，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：