一种复合纤维改性的PP材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种复合纤维改性的PP材料及其制备方法和应用，属于工程塑料技术领域。本发明专利技术的复合纤维改性的PP材料，包括如下重量份的组分：PP树脂60～85份，胶原增强纤维5～20份，玻璃纤维10～40份，聚硅氧烷0.27～1.4份，相容剂2～5份，润滑剂0.1～2份，抗氧剂0.1～1份。本发明专利技术采用胶原增强纤维和玻璃纤维对PP进行共混改性，在聚硅氧烷的作用下，胶原增强纤维和玻璃纤维在PP基体中可以良好分散，实现协同增效的作用，提高了PP材料的强度；同时，胶原增强纤维对玻璃纤维的取向性具有改善作用，从而降低了PP材料的翘曲程度。而降低了PP材料的翘曲程度。

【技术实现步骤摘要】
一种复合纤维改性的PP材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及工程塑料
，尤其是一种复合纤维改性的PP材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚丙烯(PP)以其弯折强度高、耐化学性好、密度低、机械性能佳等特性，在包装、电子电器、家居、建材、纺织等领域广泛应用。
[0003]在现有技术中，为了进一步提高PP的力学性能及耐热性能，通常会使用玻璃纤维对PP进行增强改性。但是由于玻璃纤维具有较大的长径比，横纵向收缩率具有很大的差异，并且在玻璃纤维增强PP的注塑过程中，玻璃纤维会沿流动方向取向，导致流动方向的收缩和垂直于流动方向的收缩相差很大。由于收缩率的差异、不平衡，玻璃纤维增强PP材料的翘曲过高。
[0004]为了改善玻璃纤维增强PP的翘曲，目前主要有以下方法：(1)通过添加其他矿物填料，如云母、蒙脱土等，从而降低玻璃纤维在PP体系中的取向性影响，改善翘曲；但是此方法需要引入较大量的其他矿物填料，不仅会使得材料的密度过高，还可能会影响材料的冲击强度；(2)通过筛选特定形貌的玻璃纤维对PP进行增强改性，如选择特定长径比、横截面长度、宽度等的玻璃纤维，以改善翘度；但此方法对玻璃纤维的要求过高，限制了其应用大规模工业化生产。
[0005]中国专利申请CN 114085446 A公开了一种抗蠕变复合材料，包括热塑性高聚物与改性胶原纤维，通过改性胶原纤维的加入改善了热塑性高聚物的抗蠕变性能。但是胶原纤维的加入，无法提供如玻璃纤维所起到的增强效果，材料的强度较差。此外，虽然抗蠕变特性和抗翘曲特性均属于工程塑料材料关注的形变特性之一，但是二者仍然是不同的特性：抗蠕变考察的是在固定温度下对材料样品施加恒定外力，测量其固定时间的形变量或发生断裂的长度和时间；抗翘曲考察的是零件加工成型脱模后，在一定调节温度和湿度下发生结晶后产生的宏观变形现象。
[0006]因此，需要提供一种具有高强度、低翘曲的改性PP材料。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于，克服现有技术中强度低、翘曲高的缺陷，提供一种复合纤维改性的PP材料，采用玻璃纤维和胶原增强纤维作为复合纤维，对PP进行增强改性，制得的PP材料具有低翘曲、高强度，且表面浮纤少。
[0008]本专利技术的另一目的在于提供上述复合纤维改性的PP材料的制备方法。
[0009]本专利技术的另一目的在于提供上述复合纤维改性的PP材料的应用。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0011]一种复合纤维改性的PP材料，包括如下重量份的组分：
[0012][0013]本专利技术的PP材料中，采用胶原增强纤维和玻璃纤维对PP进行共混改性，在聚硅氧烷的作用下，胶原增强纤维和玻璃纤维在PP基体中可以良好分散，实现协同增效的作用，共同作用提高了PP材料的强度。同时，胶原增强纤维对玻璃纤维的取向性具有改善作用，从而降低了PP材料的翘曲程度。
[0014]本专利技术的胶原增强纤维是由有机蛋白改性合成的增强性纤维，是可降解的纤维，该胶原增强纤维的主要成分为纤维素。
[0015]优选地，所述胶原增强纤维的平均细度为1～3mm。
[0016]优选地，所述玻璃纤维的平均直径为8～11μm。
[0017]专利技术人研究发现，胶原增强纤维的平均细度为1～3mm，玻璃纤维的平均直径为8～11μm时，胶原增强纤维与玻璃纤维复配后，具有更优异的协同增效作用，对于PP材料的增强效果更优。
[0018]优选地，所述胶原增强纤维与玻璃纤维的重量比为1∶(1.5～3)。
[0019]胶原增强纤维与玻璃纤维间应以适宜的重量比进行复配。胶原增强纤维的量过多，玻璃纤维的量过少时，制得的PP材料的强度较低；胶原增强纤维的量过少，玻璃纤维的量过多时，不仅会使得PP材料的翘度过高、浮纤过多，还会由于胶原增强纤维无法起到协同增强的作用，PP材料的强度仍不足。
[0020]优选地，所述胶原增强纤维的等电点为6～8。
[0021]对胶原增强纤维表面进行改性处理，可以引入不同的极性基团，增加纤维表面的亲水性或提高其化学反应活性。
[0022]改变胶原增强纤维的电荷或等电点，如增加肽链上的羧基，使等电点下降；增加肽链上的氨基，则使等电点上升。常见的改性方法以为使用低温削弱纤维间的氢键作用，有利于分散纤维。专利技术人研究发现，胶原增强纤维的等电点为6～8时，其在本专利技术的PP体系中分散性良好，且与玻璃纤维间的协同作用最优，制得的复合纤维改性的PP材料的强度更高、翘曲更低。
[0023]对于本专利技术的复合纤维改性的PP材料，聚硅氧烷以聚硅氧烷母粒的形式加入。聚硅氧烷母粒中聚硅氧烷的含量为55～70wt.％，聚硅氧烷母粒以低密度聚乙烯为载体，所述低密度聚乙烯在230℃、2.16kg条件下的熔体流动速率为4g/10min。
[0024]优选地，所述PP树脂的重均分子量为9000～20000，PP树脂在230℃、2.16kg条件下的熔体流动速率为5～50g/10min。
[0025]PP树脂的重均分子量采用凝胶渗透色谱法(GPC)进行测定。PP树脂的熔体流动速
率按照ISO 1133
‑
2011标准方法进行测定。
[0026]优选地，所述润滑剂为酰胺类润滑剂。
[0027]可选地，所述润滑剂为亚乙基双硬脂酸酰胺、芥酸酰胺、油酸酰胺中的至少一种。更优选地，所述润滑剂为亚乙基双硬脂酸酰胺。
[0028]亚乙基双硬脂酸酰胺的耐温性更好，热稳定性更优，在本专利技术的PP体系中，可以使PP材料经老化后翘曲度保持较低。
[0029]优选地，所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂。
[0030]可选地，所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂AO 20、抗氧剂AO 30中的至少一种。
[0031]可选地，所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂412s中的至少一种。
[0032]所述相容剂可以为本领域常用的相容剂。
[0033]优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
[0034]本专利技术还保护上述复合纤维改性的PP材料的制备方法，包括如下步骤：
[0035]S1.将干燥的胶原增强纤维、聚硅氧烷、部分PP树脂、润滑剂混合，得到混合料A；
[0036]S2.将混合料A、剩余的PP树脂、相容剂、抗氧剂混合后，得到混合料B；
[0037]S3.将混合料B加至挤出机的主喂料口，玻璃纤维加至挤出机的侧喂料口，经熔融混合、挤出造粒，得到所述复合纤维改性的PP材料。
[0038]在步骤S1中，所述部分PP树脂是指PP树脂的40～60wt.％；在步骤S2中，剩余的PP树脂是指PP树脂剩余的40～60wt.％。
[0039]优选地，步骤S1中，所述干燥是指70～90℃热风干燥8～12h。
[0040]优选地，步骤S3中，所述挤出机为双螺杆挤出机，螺杆长径比为36～44∶1，双螺杆挤出机的挤出温度为1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合纤维改性的PP材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：2.根据权利要求1所述复合纤维改性的PP材料，其特征在于，所述胶原增强纤维的平均细度为1～3mm。3.根据权利要求1所述复合纤维改性的PP材料，其特征在于，所述玻璃纤维的平均直径为8～11μm。4.根据权利要求1所述复合纤维改性的PP材料，其特征在于，所述胶原增强纤维与玻璃纤维的重量比为1∶(1.5～3)。5.根据权利要求1所述复合纤维改性的PP材料，其特征在于，所述胶原增强纤维的等电点为6～8。6.根据权利要求1所述复合纤维改性的PP材料，其特征在于，所述PP树脂的重均分子量为9000～20000。7.根据权利要求1所述复合纤维改性的PP材料，其特征在于，所述PP树脂在230℃、2.16kg条件下的熔体流动速率为5～5...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐冲，陈平绪，叶南飚，付锦峰，陆湛泉，赵治国，王爱东，李栋栋，李诚，汪海，
申请(专利权)人：金发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：