一种低析出、低磨耗多级结构改性聚丙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种低析出、低磨耗多级结构改性聚丙烯复合材料及其制备方法，其组成按质量百分数配比为：聚丙烯30～65％、玻璃纤维10～30％、MAX相2

【技术实现步骤摘要】
一种低析出、低磨耗多级结构改性聚丙烯复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料改性领域，具体地说涉及一种低析出、低磨耗多级结构改性聚丙烯复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚丙烯(PP)具有质轻、廉价、环保等特点，是汽车内饰件中用量最大的材料，但PP的耐磨性能和耐热性能差、力学强度不高，限制了其作为内饰件使用时的设计寿命，因此，需要通过对其进行改性提高性能，以拓展其在车用塑料领域的应用。
[0003]随着汽车轻量化的发展，玻纤改性聚丙烯复合材料因质轻、强度高等特点收到关注。目前汽车发动机、汽缸活塞件等领域转向器件逐步被玻纤改性聚丙烯复合材料替代。相较于金属元件，玻纤改性聚丙烯复合材料的耐磨性较差，致使其使用寿命较低。目前用于聚丙烯耐磨改性方法添加润滑剂或添加石墨、二硫化钼等物质，但它们添加量一般比较大，不仅容易在零件表面析出形成发粘，严重影响零件外观，还影响耐磨改性剂与聚丙烯基体的粘结性，降低材料机械性能。
[0004]专利CN 104231515 A公布了一种耐磨性、刚性和耐热性都较好的耐磨聚丙烯复合材料。该专利技术选用了碳酸钙晶须与芳纶浆粕的复配，使得材料的刚性和耐磨性性、耐热性都有一定程度的提升。专利CN 102492215 A公布了一种耐磨玻纤增强聚丙烯复合物，该专利技术通过聚丙烯、热稳定剂、润滑剂、界面相容剂、短切玻璃纤维、聚四氟乙烯专利技术的聚丙烯复合物的聚丙烯复合物具有优异的耐磨性能和良好的综合力学性能。专利CN 109053206 A公布了纤维增强MAX相陶瓷基复合材料的新工艺，制备出高度取向片层状MAX相陶瓷构成的基体，解决现有方法制备的MAX相陶瓷基复合材料基体材料晶粒粗大，内部缺陷多强度偏低，断裂韧性差等问题。
[0005]目前公开的专利对改性聚丙烯材料的耐磨性影响有了一定的研究，对于多级结构材料对聚丙烯磨耗性和析出行研究较少，尤其是缺少通过三维填充物结构设计、共混改性、磨损机制的研究，因此限制了改性聚丙烯在耐磨耗器件的应用。
[0006]本专利技术提供了一种低析出、低磨耗多级结构改性聚丙烯复合材料及其制备方法，通过MAX相二维结构和玻纤纤维一维结构搭建，有效提高材料力学性能和耐磨性；通过共混改性、加工方法创新设计了多级结构改性聚丙烯复合材料，并且该方法制备的多级结构改性聚丙烯复合材料组合物满足了汽车器件对低磨耗和低析出的要求。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的在于提供一种低析出、低磨耗多级结构改性聚丙烯复合材料及其制备方法。以解决现有技术的上述问题。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0009]一种低析出、低磨耗多级结构改性聚丙烯复合材料，其组成按质量百分数配比为：
[0010]聚丙烯30～65％；
[0011]玻璃纤维10～30％；
[0012]相容剂2～5％；
[0013]MAX相2
‑
10％；
[0014]抗氧剂0.2～1。
[0015]所述的聚丙烯树脂熔指为10
‑
15g/10min。
[0016]所述的玻璃纤维为硅烷偶联剂处理过的所述的玻璃纤维为硅烷偶联剂处理过的无碱短切玻纤，短切长度为3～4.5mm，直径为8～14um。
[0017]所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、乙烯
‑
醋酸乙烯接枝马来酸酐或乙烯共聚物接枝物马来酸酐中的一种。
[0018]所述的MAX相为钛硅碳、钛铝碳、铬铝碳中的一种。
[0019]所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1010与1035复配物中的一种。
[0020]上述低析出、低磨耗多级结构改性聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0021](1)按重量配比称取PP、MAX相、相容剂及抗氧剂，并放入高速混合机中，常温下搅拌10～30分钟。
[0022](2)将步骤(1)混合后的物料加入到双螺杆挤出机的主喂料口，将按重量配比称取的玻璃纤维加入到双螺杆挤出机的侧喂料口，在200～230℃充分塑化混合后挤出、冷却造粒，即得本专利技术的低析出、低磨耗多级结构改性聚丙烯复合材料。
[0023]本专利技术与现有技术相比，具有如下的有益效果：
[0024](1)本专利技术采用玻璃纤维、层状MAX相为填充物，制备MAX相/玻璃纤维改性聚丙烯材料，其中玻璃纤维为基体支架，层状MAX为增强相分布在玻纤支架上，形成多级结构增强改性聚丙烯复合材料，提高材料力学性能。
[0025](2)本专利技术采用MAX相材料，该材料表面易被氧化形成致密的氧化膜，使材料具有优异的抗氧化性、耐磨自润滑性，降低了材料磨耗率，解决了传统耐磨聚丙烯易析出问题。
[0026](3)本专利技术通过硅烷耦合作用，搭建形成多级结构改性聚丙烯复合材料，不仅提高复合材料表面硬度，还有效吸收摩擦时带来的剪切应力，降低了摩擦损失质量。
具体实施方式
[0027]下面通过优选的实施例进一步说明本专利技术的技术方案，在不违反本专利技术的宗旨下，本专利技术应不限于以下实验例具体明示的内容。
[0028]本专利技术实施例所用原料：
[0029]PP：熔指为10
‑
15g/10min
[0030]玻璃纤维：305K,直径8
‑
18um
[0031]相容剂：马来酸酐接枝聚丙烯
‑
H501
[0032]MAX相：钛硅碳
[0033]抗氧剂：受阻酚类1010/硫代醚类1035按1：2比例混合使用，受阻酚类1010/硫代醚类DSTP按1：2比例混合使用，自制。
[0034]产品性能测试方法：
[0035]拉伸强度：按ISO527方法，拉伸速度5mm/min。
[0036]弯曲强度：按ISO 178方法，试验速度2mm/min。
[0037]缺口冲击强度：按ISO 179方法，选用4mm厚试样。
[0038]热变形温度：按ISO 75方法，1.8MPa，120℃。
[0039]析出测试：注塑样板常温放置30天，观察表面析出情况。
[0040]发粘测试：按PV1306方法，测试5周期。
[0041]磨耗性能表征：按GB/T 1689
‑
2014进行测试，样条尺寸80mm
×
10mm
×
4mm，将样品固定在磨耗试验机上，预磨15min后取出、刷净，称取此时质量记为m1。继续固定磨耗试验机上继续行驶1.61km，取出样条，记录此时质量记为m2，两者差值(Δm＝m1
‑
m2)即为磨耗质量。
[0042]实施例1
‑4[0043]按表1中所述实施例1～4的重量百分比称取PP树脂，玻璃纤维，相容剂H501，MAX相料以及自制的1010/1035复合抗氧剂。
[0044]制备方法：
[0045](1)按重量配比称取PP、MAX相、相容剂及抗氧剂，并放入高速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低析出、低磨耗多级结构改性聚丙烯复合材料，其特征在于：其组成按质量百分数配比为：聚丙烯30～65％、玻璃纤维10～30％、MAX相2
‑
10％，相容剂0～5％、抗氧剂0.2～1％。2.根据权利要求1所述的一种低析出、低磨耗多级结构改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的玻璃纤维为硅烷偶联剂处理过的所述的玻璃纤维为硅烷偶联剂处理过的无碱短切玻纤，短切长度为3～4.5mm，直径为8～14um。3.根据权利要求1所述的一种低析出、低磨耗多级结构改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的MAX相为钛硅碳、钛铝碳、和铬铝碳中的一种。4.根据权利要求1所述的一种低析出、低磨耗多级结构改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐接...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉玲，张杨，冯玉璐，张海生，叶清，何书珩，赵丽萍，陈剑锐，王凤，张锴，蔡青，蔡莹，周文，
申请(专利权)人：上海普利特复合材料股份有限公司重庆普利特新材料有限公司上海普利特化工新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：