[发明专利]一种含有陶瓷纤维的填充增强聚丙烯复合物及制法

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷纤维增强的填充改性聚丙烯复合物及其制备方法。

背景技术

陶瓷纤维是一种集传统绝热材料、耐火材料优良性能于一体的纤维状轻质耐火材料，具有低导热率，优良的热稳定性，化学稳定性，无腐蚀性。陶瓷纤维的直径一般为2μm～5μm，长度多为30mm～250mm，纤维表面呈光滑的圆柱形，横截面通常是圆形。其结构特点是气孔率高(一般大于90％)，而且气孔孔径和比表面积大。由于气孔中的空气具有良好的隔热作用，因而纤维中气孔孔径的大小及气孔的性质(开气孔或闭气孔)对其导热性能具有决定性的影响。实际上，陶瓷纤维的内部组织结构是一种由固态纤维与空气组成的混合结构，其显微结构特点在固相和气相都是以连续相的形式存在，因此，在这种结构中，固态物质以纤维状形式存在，并构成连续相骨架，而气相则连续存在于纤维材料的骨架间隙之中。正是由于陶瓷纤维具有这种结构，使其气孔率较高、气孔孔径和比表面积较大，从而使陶瓷纤维具有优良的隔热性能和较小的体积密度。多用于工业绝缘、密封，防护材料、电热装置绝缘、隔热材料，仪器设备、电热元件的绝缘和隔热材，汽车行业隔热材料等。

近年也出现用于印刷电路板的液晶聚酯浸渍陶瓷纤维和用于建筑的增强水泥基复合材料。未见陶瓷纤维用于聚丙烯塑料改性的报道。

聚丙烯(PP)因其综合性能优良、来源广泛、质轻价廉、易成型加工等特点而成为最重要的通用塑料之一，也是近几年应用发展最快的塑料品种。但工业品应用要求提升聚丙烯的强度和刚性并保持一定韧性，是改性的重点，也需进一步提高聚丙烯的耐热性，才能拓宽其应用领域。但在现有的耐热、增强等改性研究中，未见报道引入适当的陶瓷纤维作为功能改性组分，提高聚丙烯复合物的耐热、强度性能和平衡物理力学性能。

发明内容

本发明目的是公开一种含有陶瓷纤维的填充增强聚丙烯复合物及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷，满足相关领域发展的需要。

本发明的填充增强聚丙烯复合物，其典型重量份数组成为：

聚丙烯树脂50～80份；

陶瓷纤维5～20份；

无机填料5～20份；

增韧剂5～20份

加工助剂2-5份。

所述的聚丙烯树脂是指均聚PP，包括普通均聚PP(HPP)和高结晶PP(HJPP)，熔融指数(MI)为5-15；

所说的陶瓷纤维优选采用经过复合偶联剂进行处理的陶瓷纤维。

对陶瓷纤维进行处理的复合偶联剂重量份数组成为：

磷酸酯偶联剂20-40份，硅烷偶联剂35-55份，环氧树脂5-15份，缩水甘油酯15-35份。

磷酸酯偶联剂为螯合型焦磷酸钛酸酯偶联剂，可采用美国Kenrich公司牌号为KR-238S的产品；

硅烷偶联剂的化学名称为乙烯基三乙氧基硅烷，可采用国内青岛海大化工有限公司牌号为A-151的产品；

环氧树脂可采用日本三井化学牌号为R-140的产品；

缩水甘油酯为异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)，国内多个厂家均有售。所说的复合偶联剂用量为基于陶瓷纤维重量为0.5～2％。

处理方法如下：

先将磷酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、环氧树脂、缩水甘油酯等处理剂按上面的配比混合均匀并放置于处理槽中，经拉丝处理后的陶瓷纤维通过处理槽内的复合处理剂处理后(浸渍5～10秒)即得所需改性处理的陶瓷纤维。

优选河北滦平奥特斯丁工业有限公司，规格为高温(HT)型的陶瓷纤维，纤维直径2～4微米。处理后的陶瓷纤维能够对材料起到良好的增强作用，使材料具有高模量和刚性，赋予陶瓷纤维和树脂的良好浸润、包覆，使得陶瓷纤维高耐热、耐火特性在树脂体系中得以发挥作用。

所说的无机填料选自滑石粉、硫酸钡、碳酸钙、硅酸铝晶须、硅酸镁晶须、硫酸镁晶须中的一种或混合物；纤维状的填料有利于提高材料的强度和尺寸稳定性，粒子状的填料则有利于提高材料的韧性和表面硬度，两者都可以提高材料的模量和热变形温度，因而两者的有效结合可以使材料具备优异的综合性能。无机填料的粒径为0.1-10微米。

所说的增韧剂为弹性体，可采用乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯-辛烯三元共聚物、氢化乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或几种；

所说的加工助剂选自低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类等中的一种或其混合物，具体包括固体石蜡、液体石蜡、低分子聚乙烯、CaSt、硬脂酸锌、芥酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺和N，N-乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)等，其主要作用是在加工和成型过程中提高加各组份的分散性，减少有害磨擦，从而改善加工性能。