一种纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法，其制备方法包括以下步骤，将聚丙烯注塑料于硅烷偶联剂溶液中，经搅拌改性后，得到第一组分；在聚酯瓶片中，加入乙二醇、三单体进行醇解，加入5

【技术实现步骤摘要】
一种纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子复合材料的
，尤其是涉及一种纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]纤维增强复合材料是由增强纤维和聚丙烯基体组成，纤维的直径很小，一般在10μm以下，缺陷较少又较小，断裂应变约为千分之三十以内，是脆性材料，易损伤、断裂和受到腐蚀。聚丙烯基体相对于纤维来说，强度、模量都要低很多，但可以经受住大的应变，往往具有粘弹性和弹塑性，是韧性材料，根据采用的纤维不同分为玻璃纤维增强复合塑料、碳纤维增强复合塑料、硼纤维增强复合塑料等。近年来，聚酯纤维增强聚合物基复合材料以其优异性能受到关注。
[0003]聚酯纤维和聚丙烯基体间的界面结合是获得高性能复合材料的重要因素。良好的界面结合有利于应力的有效传递，提高聚合物基体对能量的吸收。由于热塑性树脂基体本身缺乏可反应的活性官能团，很难与纤维产生良好的化学键合，因此聚酯纤维表面通常需经过改性才能与聚合物之间形成良好的界面结合。提高聚酯纤维和聚合物基体间界面结合的方法主要有聚酯纤维表面处理和添加界面相容剂两种。近年来对聚酯纤维和基体树脂界面结合性提升的研究越来越多。
[0004]授权公告号为CN110922615B的中国专利公开了一种废旧涤纶织物增强聚丙烯复合塑料的制备方法，包括表面整理、清洗、破碎、改性和共混挤出、造粒。上述的聚酯纤维增强复合塑料中，聚酯纤维与聚合物基体间的界面结合差，而传统的表面处理和添加界面相容剂的方法，如马来酸酐接枝聚丙烯，也只对拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量这3项力学性能指标更有利，而对断裂延伸率及冲击强度这两项力学性能指标无正面影响，且难以对材料起到了很好的分散和增容效果，最终导致复合材料的综合力学性能不佳。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的第一个目的在于提供一种纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，其通过促进聚酯纤维与聚丙烯基体的增强、分散和增容，达到了综合提高复合材料力学性能的目的。
[0006]本专利技术的第二个目的在于提供一种纤维增强聚丙烯复合材料，其具有综合力学性能好的优点。
[0007]为实现上述第一个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤，S1将聚丙烯注塑料于1~10wt%硅烷偶联剂溶液中，经搅拌改性后，脱水干燥，得到第一组分；S2在100份聚酯瓶片中，加入35~40份乙二醇、8~10份三单体进行醇解，醇解完成后，加入8~10份5
‑
(2
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吡啶)间苯二甲酸、10~15份间苯二甲酸、0.3~0.5份烟酸金属盐进行反
应，反应结束后经后处理，得到第二组分；S3在100份第一组分和第二组分的混合物中，加入4~6份聚醚、0.1~10份木质素
‑
丙烯酰胺
‑
苯乙烯接枝共聚物进行反应，得到反应液；S4将100份反应液、2~5份助剂混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出、造粒，得到纤维增强聚丙烯复合材料。
[0008]通过采用上述技术方案，废弃的聚丙烯注塑料在经硅烷偶联剂改性后，能代替聚丙烯原料；废气的聚酯瓶片能代替芳香族二元羧酸和部分脂肪族二元羧酸，醇解时，引入的三单体能改善聚酯瓶片中原始的聚酯分子结构的规整性，提高分子链活动性能，降低结晶速率，增大无定型区，在三单体加入初期，由于三单体的空间位阻效应和磺酸钠基团的极性，使得共聚酯T
g
上升，但随着三单体含量的增大，共聚酯T
g
会下降，进而提高醇解产物的扩散与吸收；然后通过加入5
‑
(2
‑
吡啶)间苯二甲酸和间苯二甲酸，并在烟酸金属盐的催化作用下，使得醇解产物能充分地和上述组分发生酯化反应；此外，吡啶单元的N原子带有孤对电子能与金属离子形成稳固的配位作用，以便后续通过木质素
‑
丙烯酰胺
‑
苯乙烯接枝共聚物、与改性的聚丙烯进行相容配合，由此得到的反应液与助剂共混后，能得到具有较佳力学性能的纤维增强聚丙烯复合材料。
[0009]进一步地，在所述S1中，控制聚丙烯注塑料和硅烷偶联剂溶液的体积比为1：（1~10），搅拌改性的转速为50~150r/min、时间为20~40min。
[0010]进一步地，在所述S2中，烟酸金属盐为烟酸铜、烟酸镍、烟酸钴或烟酸锌。
[0011]进一步地，在所述S2中，控制醇解的温度为225~235℃、时间为10~20min，反应的温度240~260℃、时间为2.0~3.0h。
[0012]进一步地，在所述S2中，后处理包括，在反应结束后，将反应液升温至265℃并保温10~20min，分馏出多余的乙二醇，过滤，除去不溶物和低聚物。
[0013]进一步地，在所述S1和S2中，分别预先对聚丙烯注塑料和聚酯瓶片进行清洗、破碎处理。
[0014]进一步地，在所述S3中，控制第一组分和第二组分的质量比为（2~3）：（3~2），反应的真空度为80Pa
±
5Pa、温度为240~260℃、转速为50~150r/min、时间反应1.5~2.5h。
[0015]进一步地，在所述S4中，助剂由包含以下重量份的原料组成，1~3份硬脂酸锌、0.5~1.0份焦亚硫酸钠、0.5~1.0份微晶纤维素。
[0016]进一步地，在所述S4中，挤出机从进料口到机头的各段温度依次为160℃、180℃、210℃、220℃、220℃、220℃、220℃、200℃、200℃、200℃、205℃，主机转速300~350r/min，喂料转速15~20r/min。
[0017]为实现上述第一个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种纤维增强聚丙烯复合材料，由上述任一的方法制得。
[0018]综上所述，本专利技术的有益技术效果为：本专利技术的方法通过回收聚丙烯注塑料和聚酯瓶片，并优化工艺以降低聚酯纤维和聚丙烯基体间的界面结合力，促进聚酯纤维与聚丙烯基体的增强、分散和增容，所得到的纤维增强聚丙烯复合材料具有较佳的力学性能，拉伸强度达111.249MPa以上，弯曲强度达99.637MPa以上，弯曲模量达4268MPa以上，断裂延伸率达975%以上，悬臂梁缺口冲击强度达120.5kJ/
㎡
以上。
具体实施方式
[0019]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步阐述。
[0020]实施例1：为本专利技术公开的一种纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤，S1回收清洗聚丙烯注塑料并破碎成颗粒，将聚丙烯注塑料浸没于8wt%硅烷偶联剂的水溶液中，控制聚丙烯注塑料和硅烷偶联剂溶液的体积比为1：6，在125r/min的转速下，搅拌改性35min，脱水干燥，得到第一组分；S2回收清洗聚酯瓶片并破碎成碎片，加入占聚酯瓶片总重37%的乙二醇、占聚酯瓶片总重9%的三单体，在230℃下打浆混合12min，加入占聚酯瓶片总重9.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，S1将聚丙烯注塑料于1~10wt%硅烷偶联剂溶液中，经搅拌改性后，脱水干燥，得到第一组分；S2在100份聚酯瓶片中，加入35~40份乙二醇、8~10份三单体进行醇解，醇解完成后，加入8~10份5
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(2
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吡啶)间苯二甲酸、10~15份间苯二甲酸、0.3~0.5份烟酸金属盐进行反应，反应结束后经后处理，得到第二组分；S3在100份第一组分和第二组分的混合物中，加入4~6份聚醚、0.1~10份木质素
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丙烯酰胺
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苯乙烯接枝共聚物进行反应，得到反应液；S4将100份反应液、2~5份助剂混合均匀后，经双螺杆挤出机挤出、造粒，得到纤维增强聚丙烯复合材料。2.根据权利要求1所述的一种纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：在所述S1中，控制聚丙烯注塑料和硅烷偶联剂溶液的体积比为1：（1~10），搅拌改性的转速为50~150r/min、时间为20~40min。3.根据权利要求1所述的一种纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：在所述S2中，烟酸金属盐为烟酸铜、烟酸镍、烟酸钴或烟酸锌。4.根据权利要求1所述的一种纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：在所述S2中，控制醇解的温度为225~235℃、时间为10~20min，反应的温度240~260℃、时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：金江彬，张思灯，
申请(专利权)人：浙江明江新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：