[发明专利]矿物与长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料及其成型加工领域，涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法,具体的说是一种矿物与长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

长玻璃纤维增强聚丙烯材料具有高强度、高刚性、高缺口冲击强度、短期耐热性和抗动态疲劳性能好等优点，因其高性价比广泛应用于家用电器、汽车零部件、纺织工业等领域。然而，长玻璃纤维的导入，却引起了其它成形问题，那就是注塑尺寸较大制品时，会出现严重的翘曲变形问题。随着长玻璃纤维增强聚丙烯在汽车领域的应用不断扩大，对大型制品的需求越来越大，对尺寸精度的要求也越来越高，这就要求长玻璃纤维增强聚丙烯具有一定精度和尺寸稳定性，以满足该领域的需求。

由于聚丙烯树脂熔体的粘度较大，浸渍困难，世界各大长玻纤增强热塑性塑料生产厂商研究工作的重点长期集中在浸渍技术方面，各种长玻璃纤维增强热塑性塑料的不同制备工艺的根本区别在于浸渍方法和浸渍工艺的不同，但目前所采用的浸渍技术，包括反应型浸渍工艺，溶剂浸渍工艺，粉末浸渍工艺，混杂编纺浸渍工艺以及熔融浸渍工艺，由于矿物的加入会使基体的粘度上升，这必将引起制备过程中基体树脂对玻璃纤维浸渍困难的增加，以及生产工艺复杂等原因，不适合直接制备矿物与长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料。另外，随着汽车中带有结构性功能的零部件逐步轻量化，对尺寸和精度的要求变得非常严格。

已有公开的制备连续长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料。专利200610033859.8，专利200810020936.5等都制备出了长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，但对于矿物母粒与长玻璃纤维增强聚丙烯母粒的复合材料的开发和研究还没有报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种矿物与长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法，综合性能比较优异，且尺寸稳定性好，具有较好的力学性能。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

矿物与长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，按重量百分比由以下组分组成：长玻璃纤维增强聚丙烯母粒40-60%，矿物母粒20-50 %，聚丙烯树脂0-30%。

矿物与长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，按以下步骤进行：

⑴将聚丙烯、相容剂、抗氧剂加入到混合机中使之充分混合均匀，将得到的混合物加入到双螺杆挤出机内，将树脂熔体挤入与双螺杆挤出机机头连接的浸渍模具中，继而将长玻璃纤维通过浸渍模具，使长玻璃纤维被熔体充分浸渍，最后冷却、牵引、切粒，即得到长玻璃纤维增强聚丙烯母粒；

⑵将聚丙烯、矿物、抗氧剂和润滑剂按比例称重后混合，经180～220℃双螺杆挤出机挤出造粒制得矿物母粒；

⑶将长玻璃纤维增强聚丙烯母粒、矿物母粒和聚丙烯树脂按比例称重后混合；

⑷将步骤⑶得到的混合物在85～90℃烘干2～3小时，注塑成型，其中，注塑机的工作条件为：一区温度200-220℃，二区温度为230-240℃,三区温度为240-250℃，四区温度为245-255℃，压力为60-90MPa，速度为30-50mm/s。

长玻璃纤维的导入，却引起了其它成形问题，那就是注塑尺寸较大制品时，会出现严重的翘曲变形问题，将矿物与长玻璃纤维增强聚丙烯先制成母粒，再将母粒进行混合，可以有效的改善翘曲变形，增加制品的尺寸稳定性。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的矿物与长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，长玻璃纤维增强聚丙烯母粒中聚丙烯和长玻璃纤维的用量分别为40-60wt%和40-60wt%。

前述的矿物与长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，矿物母粒由以下组分组成：聚丙烯25-50wt%，矿物50-75wt%，抗氧剂0.1-1.0wt%，润滑剂0.2-3.0wt%。

前述的矿物与长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，矿物为滑石粉、云母、碳酸钙、硫酸钡、硅灰石和玻璃微珠中的一种或多种的混合物。

前述的矿物与长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，抗氧剂可以是抗氧剂1010、抗氧剂944、抗氧剂327、抗氧剂168、抗氧剂1790中的一种或几种的混合物。润滑剂可以是润滑剂PE蜡、润滑剂硬脂酸蜡、润滑剂EBS、硅酮类润滑剂中的一种或几种的混合物。

本发明的优点是：本发明采用长玻璃纤维增强聚丙烯母粒为增强组分，通过与矿物母粒直接混合经注塑机成型制品来达到提高制品尺寸稳定性和降低翘曲变形的目的，操作简单，成本低廉。本发明制备的矿物与长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料具有较好的尺寸稳定性和制品成型精度外，保持了较好的力学性能。