[发明专利]一种长玻璃纤维和碳纤维混合增强聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种长玻璃纤维和碳纤维混合增强聚丙烯复合材料，该材料由以下重量百分比的各组分制备：碳纤维：5‑10份；玻璃纤维：30‑35份；聚丙烯：48‑52份；相容剂：8‑12份；复合光稳定剂：0.2‑1.5份；加工助剂：1‑2份。本发明还公开了上述复合材料的制备方法，流程简单，且无需复杂的设备。通过本发明制备获得的长玻璃纤维和碳纤维混合增强聚丙烯复合材料力学性能、抗老化性能等综合性能都十分优秀，具有较高的商业化价值与推广价值。

技术领域

本发明涉及聚丙烯复合材料领域，具体而言，涉及一种长玻璃纤维和碳纤维混合增强聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯，是丙烯通过加聚反应而成的聚合物，系白色蜡状材料，外观透明而轻，化学式为(C₃H₆)n，密度为0.89～0.91g/cm³，易燃，熔点189℃，在155℃左右软化，使用温度范围为-30～140℃，在80℃以下能耐酸、碱、盐液及多种有机溶剂的腐蚀，能在高温和氧化作用下分解。聚丙烯广泛应用于服装、毛毯等纤维制品、医疗器械、汽车、自行车、零件、输送管道、化工容器、光伏材料等生产，也用于食品、药品包装。

聚丙烯复合材料目前也开始被应用于光伏模块中，如太阳能发电厂在太阳能设备中采用到了聚丙烯材料作为光伏背板、光伏组件，因此对于选用的聚丙烯复合材料，有着较高的结构强度要求，并且由于光伏材料长期受到太阳光的照射，对于其抗紫外老化的能力也有着较高的要求，而目前市面上所使用的聚丙烯复合材料应用至光伏材料中后，其结构强度以及抗紫外老化性能较差，且在长期使用的过程中老化速度较快，如公开号为CN113354901A公开了一种高耐热性纤维增强聚丙烯复合材料及制备方法，其在聚丙烯复合材料中加入了碳纤维、木纤维、陶瓷纤维提高复合材料的耐热性以及强度，采用将碳纤维、木纤维、陶瓷纤维和溶剂制备得到纤维溶液后进一步地加入硬脂酸钙、抗氧化剂、紫外线吸收剂和聚丙烯得到混合物溶液，将混合物溶液加入双螺旋挤出机进行挤出造粒得到聚合物复合材料，采用将所有材料一同熔融共混后挤出造粒的方法制备得到的复合材料，其采用的原材料数量较多，制备方法采用“一锅端”的方式将所有的材料进行共混最终原料包覆其配方中多种纤维的效果比较一般，强度也无法达到理论的效果。

发明内容

本发明要解决的其中一个技术问题是提供一种长玻璃纤维和碳纤维混合增强聚丙烯复合材料的制备方法，且所述制备方法操作简单，无需复杂的设备及工艺，具体包括以下步骤：

一种长玻璃纤维和碳纤维混合增强聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：将碳纤维和玻璃纤维放置于复合捻线机中，将纤维端头引出后聚成一根穿入整经孔及整经机的格栅中进行整经处理，穿入预扩纤架中进行处理，之后将其穿过纤维加热箱穿入至浸渍模具中；

S2：将聚丙烯树脂、相容剂、复合光稳定剂和加工助剂加入混合机混合均匀，经自动上料机加入单螺杆挤出机熔融挤入浸渍模具中与步骤S1穿入的碳纤维和玻璃纤维进行熔融浸渍混合，使纤维均匀地分散于熔体内，得到熔融条状混合物；

S3：将步骤S2浸渍模具出来的熔融条状混合物牵引至冷却水槽冷却至常温，进入冷风吹干机除去混合物表面的水，经过牵引机进入切粒机切割成颗粒，经振动筛筛出颗粒提升至螺旋混料机干燥混合均匀，得到合格的混合掺杂复合长玻璃纤维和碳纤维混合增强聚丙烯复合材料。

本发明通过对碳纤维和玻璃纤维放置于复合捻线机中进行预处理，之后再将其他的助剂通过浸渍的方式与混合纤维混合，再进行切粒，相较于目前常规技术中将聚丙烯树脂和纤维材料以及助剂一同加入到挤出机中进行熔融共混后挤出的技术而言，能够提高聚丙烯树脂、相容剂、复合光稳定剂和加工助剂原料的包覆效果，最终制备得到的聚丙烯复合材料机械强度高，且抗紫外老化性能强，且本发明的制备方法步骤简单，无需繁琐的设备，制备所采用的原料少，采用的设备均为本领域常见设备，本发明具有较高的商业化价值与推广价值。