專利名稱：一種聚丙烯/玻璃纖維復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及材料技術領域，具體來就涉及一種聚丙烯/玻璃纖維復合材料，同時還涉及其該聚丙烯/玻璃纖維復合材料的制備方法。
技術背景
聚丙烯為一種無極性的通用熱塑性塑料，具有良好的加工性能，較好的綜合力學性能和相對低廉的價格，但硬度、剛度和缺口沖擊強度相對較低，限制了其在許多場合的應用。纖維增強通常是聚合物材料增強、增剛的有效手段，玻璃纖維由于具備較高的強度和較低的價格，在聚合物復合材料制備中的應用十分普遍，材料性能提高的關鍵之一在于使基體材料和纖維的界面產生良好的粘接，聚丙烯為一種廣泛使用的熱塑性聚合物材料，盡管玻璃纖維表面一般都用偶聯劑進行表面處理，但由于聚丙烯為非極性聚合物材料，與玻璃纖維的界面粘接強度差，即使通常采用加入部分酸酐接枝的聚丙烯提高界面粘接強度，但玻璃纖維改性對聚丙烯性能的提高仍有限
發明內容
本發明的目的在于克服上述缺點而提供的一種具有良好的加工性能，很好的強度、剛度和沖擊韌性，且工藝簡單、成本低、生產效率高的聚丙烯/玻璃纖維復合材料。
本發明的另一目的在于提供該聚丙烯/玻璃纖維復合材料的制備方法。
本發明的一種聚丙烯/玻璃纖維復合材料，其原料重量份如下聚丙烯100份、玻璃纖維15 50份、馬來酸酐接枝聚丙烯5 15份、過氧化物引發劑 0. 2 0. 5份和環氧樹脂0. 5 2份；其中過氧化物引發劑采用分解溫度130 193°C、半衰期1分鐘的品種。
上述的一種聚丙烯/玻璃纖維復合材料，其中聚丙烯為普通均聚型或共聚型聚丙烯。
上述的一種聚丙烯/玻璃纖維復合材料，其中玻璃纖維為無堿或低堿玻璃纖維。
上述的一種聚丙烯/玻璃纖維復合材料，其中環氧樹脂選擇雙酚型環氧樹脂、多酚型縮水甘油醚環氧樹脂或縮水甘油酯型環氧樹脂等。
上述的一種聚丙烯/玻璃纖維復合材料，其中過氧化物引發劑為過氧化二異丙苯、叔丁基過氧化物或過氧化苯甲酰等。
一種聚丙烯/玻璃纖維復合材料的制備方法，包括下述步驟(1)按上述配比稱量聚丙烯、馬來酸酐接枝聚丙烯、過氧化物引發劑混合均勻，在 160 230°C溫度下，加入螺桿擠出機上游加料口混煉；(2)對玻璃纖維同步進行環氧樹脂表面涂覆處理，稱量涂覆前后玻璃纖維，兩者之差為環氧樹脂的加入量E，并引入螺桿擠出機下游玻璃纖維加入口，螺桿擠出機的剪切作用，使玻璃纖維剪斷成約0. 2-0. 5毫米，并均勻分散于基體材料中；E= [ (S1-S0) /S0]G,其中E為加入的環氧樹脂份數^為涂覆后單位長度玻璃纖維重量為涂覆前單位長度玻璃纖維重量；G為加入的玻璃纖維份數(可由灼燒法確定)； (3)經擠出牽條、造粒即得聚丙烯/玻璃纖維復合材料。
本發明與現有技術相比，具有明顯的有益效果，從以上技術方案可知利用加入的過氧化物引發劑在一定溫度下分解產生自由基，引發作用使加入的馬來酸酐接枝聚丙烯的酸酐基團與環氧樹脂分子的環氧基團在本工藝條件下產生化學反應而結合，提高聚丙烯與環氧樹脂的結合程度。另一方面，由于環氧基團與經偶聯劑處理的玻璃纖維表面的極性基團具有很好的親和性，從而多環氧官能團的環氧樹脂提高聚丙烯與玻璃纖維表面的粘接強度。如將聚丙烯100份、馬來酸酐接枝聚丙烯10份、過氧化二異丙苯(引發劑)0. 2份充分混合，玻璃纖維表面經雙酚A環氧樹脂(E-44)涂覆處理，按上述加工工藝在雙螺桿擠出機中混煉復合，對該復合材料進行紅外譜圖分析表明，在1735 cnT1處出現了一個特征峰，此峰對應的是酯類化合物中羰基的伸縮振動ν，這說明環氧樹脂與馬來酸酐接枝聚丙烯的酸酐基團產生化學反應，生成酯鍵，即環氧樹脂接到了聚丙烯大分子鏈上，同時試驗表明，如不加引發劑，則在本工藝條件下不產生該反應。
經測試，利用本發明在普通均聚型聚丙烯中添加50份的玻璃纖維，與不加入環氧樹脂的復合材料進行對比，可使材料的拉伸強度由SlMI^增加至115MPa，彎曲模量由5. 1 GI^a增加至7. OGPa，彎曲強度由112MI^a增加至142MPa，常溫缺口沖擊強度由7. ^(J/m2增加至10. 2 KJ/m2 ；在共聚型聚丙烯中添加43份的玻璃纖維，與不加入環氧樹脂的復合材料進行對比，可使材料的拉伸強度由83MPa增加至105MPa，彎曲模量由4. 8GPa增加至6. IGPa, 彎曲強度由105MPa增加至129MPa,常溫缺口沖擊強度由9. 2KJ/m2增加至15. 8KJ/m2。由此可見，采用表面涂覆法及過氧化物引發劑，用相對廉價的環氧樹脂改性聚丙烯/玻璃纖維復合材料，取得了較好的結果，從而提高了共混物的強度、剛度和沖擊韌性，表面質量良好，具有良好的加工性能。采用將環氧樹脂直接涂覆于玻璃纖維表面，對材料性能的改善效果大幅提高，使得材料具有很好的強度、剛度和沖擊韌性；同時工藝簡單、成本低、生產效率尚。
具體實施方式
實施例1一種聚丙烯/玻璃纖維復合材料的制備方法，包括下述步驟(1)按表1-1的配比稱量聚丙烯、馬來酸酐接枝聚丙烯、過氧化物引發劑混合均勻，在 160 230°C溫度下，加入螺桿擠出機上游加料口混煉；(2)對玻璃纖維同步進行環氧樹脂表面涂覆處理，稱量涂覆前后玻璃纖維，兩者之差計算出環氧樹脂的加入量2份，并引入螺桿擠出機下游玻璃纖維加入口，螺桿擠出機的剪切作用，使玻璃纖維剪斷成約0. 2-0. 5毫米，并均勻分散于基體材料中；(3)經擠出牽條、造粒即得聚丙烯/玻璃纖維復合材料。
取該材料注塑成樣條，在23°C放置M小時后測試性能，檢測結果見表1-1。
權利要求
1.一種聚丙烯/玻璃纖維復合材料，其原料重量份如下聚丙烯100份、玻璃纖維15 50份、馬來酸酐接枝聚丙烯5 15份、過氧化物引發劑 0. 2 0. 5份和環氧樹脂0. 5 2份；其中過氧化物引發劑采用分解溫度130 193°C、半衰期1分鐘的品種。
2.如權利要求1所述的一種聚丙烯/玻璃纖維復合材料，其中聚丙烯為普通均聚型或共聚型聚丙烯。
3.如權利要求1所述的一種聚丙烯/玻璃纖維復合材料，其中玻璃纖維為無堿或低堿玻璃纖維。
4.如權利要求1所述的一種聚丙烯/玻璃纖維復合材料，其中環氧樹脂選擇雙酚型環氧樹脂、多酚型縮水甘油醚環氧樹脂或縮水甘油酯型環氧樹脂。
5.如權利要求1所述的一種聚丙烯/玻璃纖維復合材料，其中過氧化物引發劑為過氧化二異丙苯、叔丁基過氧化物或過氧化苯甲酰。
6.如權利要求1-5之一所述的聚丙烯/玻璃纖維復合材料的制備方法，包括下述步驟(1)按上述配比稱量聚丙烯、馬來酸酐接枝聚丙烯、過氧化物引發劑混合均勻，在 160 230°C溫度下，加入螺桿擠出機上游加料口混煉；(2)對玻璃纖維同步進行環氧樹脂表面涂覆處理，稱量涂覆前后玻璃纖維，兩者之差可計算出環氧樹脂的加入量E，將涂覆后的玻璃纖維引入螺桿擠出機下游玻璃纖維加入口，螺桿擠出機的剪切作用，使玻璃纖維剪斷成約0. 2-0. 5毫米，并均勻分散于基體材料中；E= [ (S1-S0) /S0]G,其中E為加入的環氧樹脂份數^為涂覆后單位長度玻璃纖維重量為涂覆前單位長度玻璃纖維重量；G為加入的玻璃纖維份數；(3)經擠出牽條、造粒即得聚丙烯/玻璃纖維復合材料。
全文摘要
本發明公開了一種聚丙烯/玻璃纖維復合材料及其制備方法，其原料重量份如下聚丙烯100份、玻璃纖維15～50份、馬來酸酐接枝聚丙烯5～15份、過氧化物引發劑0.2～0.5份和環氧樹脂0.5～2份；其制備方法按上述配比稱量聚丙烯、馬來酸酐接枝聚丙烯、過氧化物引發劑混合均勻，在160～230℃溫度下，加入螺桿擠出機上游加料口混煉；對玻璃纖維同步進行環氧樹脂表面涂覆處理，稱量涂覆前后玻璃纖維，兩者之差可計算出環氧樹脂的加入量，并引入螺桿擠出機下游玻璃纖維加入口，螺桿擠出機的剪切作用，使玻璃纖維剪斷成約0.2-0.5毫米，并均勻分散于基體材料中；經擠出牽條、造粒即得。本材料具有很好的強度、剛度和沖擊韌性，且工藝簡單、成本低、生產效率高。
文檔編號C08L23/12GK102492222SQ20111040300
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月7日 優先權日2011年12月7日
發明者劉一春, 梁珊, 秦舒浩, 羅筑, 陳興江 申請人:貴州大學