專利名稱：具有芯層結構的連續長玻璃纖維增強聚丙烯/尼龍復合材料及其制備工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種連續長玻璃纖維增強聚丙烯/尼龍復合材料的加工技術領域，尤其涉及一種具有芯層結構的連續長玻璃纖維增強聚丙烯/尼龍復合材料及其制備工藝。
背景技術：
隨著汽車工業的發展，長玻璃纖維增強聚丙烯由于其優異的尺寸穩定性、耐蠕變、耐動態疲勞、高剛性、低密度、不吸水等性能優勢，以及復雜零部件結構一步注塑成型的結構設計模塊化優勢、通用塑料的性價比優勢和熱塑性材料的可回收性，長玻璃纖維增強聚丙烯逐漸取代了 SMC、BMC等非環保不可回收熱固性材料、成型工藝復雜的GMT模壓材料、價格高昂的PA、PBT、PC/ABS、SMA熱塑性工程塑料以及高密度的金屬材料，被廣泛應用于汽車零部件的生產，對汽車輕量化技術的發展做出了重要貢獻。但是聚丙烯材料由于是通用塑料，熔融溫度只有160-170°C，即使用連續長玻璃纖維增強后，其耐熱性以及機械性能受熔點所限，無法進一步提高來滿足汽車零部件特別是發動機周邊部件對材料的進一步發展要求。為了解決聚丙烯材料帶來的弊端，今年來，在聚丙烯材料中添加一定比例的尼龍，尼龍材料屬于高熔點的工程塑料，能夠很好的滿足對熔融點的需求，當在連續長玻璃纖維增強聚丙烯(LFTPP)生產配方中加入一定量的尼龍(PA)，從而可以實現LFTPP的高性能化，但是由于LFTPP生產過程中為保證PP對連續長玻璃纖維的浸潤效果，PP的熔體溫度通常設置的非常高O 300°C)，高溫下PP接枝物相容劑容易和PA發生反應造成熔體粘度升高，不利于熔體對長玻璃纖維的浸潤，因尼龍和聚丙烯的復合材料性質不是十分理想。
發明內容
為了克服上述缺陷，本發明提供了一種具有芯層結構的連續長玻璃纖維增強聚丙烯/尼龍復合材料，該復合材料不僅具有低吸水率、高流動性，而且還具有優異的耐熱性、高剛性、高沖擊、高尺寸穩定性、耐蠕變性以及良好的熱氧老化性能，很好的滿足了汽車零部件的生產需求。本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案是:一種具有芯層結構的連續長玻璃纖維增強聚丙烯/尼龍復合材料，以聚丙烯樹脂和尼龍樹脂作為基體樹脂，按重量份計，具有如下配方:基體樹脂38 78wt% ;相容劑2 10wt% ;熱穩定劑O 2wt% ;長玻璃纖維20 50wt% ；其中，所述聚丙烯樹脂和所述尼龍樹脂的重量比為I 9:1。作為本發明的進一步改進，所述尼龍樹脂為尼龍6樹脂和尼龍66樹脂中的一種。作為本發明的進一步改進，所述尼龍樹脂的粘度為2.0 3.0。作為本發明的進一步改進，所述聚丙烯樹脂的熔體流動速率為10 lOOOg/lOmin。
作為本發明的進一步改進，所述熱穩定劑為酚類、胺類、亞磷酸酯類、半受阻酚類、丙烯酰基官能團與硫代酯的復合物類和杯芳烴類中的任意一種或多種混合物。作為本發明的進一步改進，所述相容劑為極性單體接枝聚合物，該極性單體接枝聚合物的基體為聚乙烯、聚丙烯、乙烯-α -乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯與丁二烯的共聚物、聚乙烯-聚苯乙烯-聚丙烯三元共聚物、乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物和乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物中的任意一種或兩種混合物；該極性單體接枝聚合物的極性單體為馬來酸酐及其類似物和丙烯酸及其酯類衍生物中的任意一種或多種混合物。作為本發明的進一步改進，所述長玻璃纖維為無堿長玻璃纖維。本發明還提供了一種所述的具有芯層結構的連續長玻璃纖維增強聚丙烯/尼龍復合材料的制備工藝，所述工藝包括如下步驟:(I)將按配方比的尼龍樹脂投入至單螺桿擠出機中，并經單螺桿擠出機塑化后通過口模輸送到高溫熔體浸潤槽中，該高溫熔體浸潤槽內的溫度為260 360°C ；(2)將按配方比的聚丙烯樹脂、熱穩定劑和相容劑共同投入至單螺桿擠出機中，并經單螺桿擠出機塑化后通過口模輸送到低溫熔體浸潤槽中，該低溫熔體浸潤槽內的溫度為180 220°C ；(3)將長玻璃纖維以20 100m/min的牽引速度依次移經并浸入步驟(I)中的高溫熔體浸潤槽和步驟(2 )中的低溫熔體浸潤槽中，在長玻璃纖維完全浸潤后，利用切粒機將連續長玻璃纖維切割成長度為12mm的粒子。本發明的有益效果是:本發明采用高溫熔體浸潤槽和低溫熔體浸潤槽串聯的生產工藝，首先在高溫熔體浸潤槽中利用尼龍樹脂對無堿長玻璃纖維進行一次浸潤，然后再在低溫熔體浸潤槽中利用聚丙烯樹脂對無堿長玻璃纖維進行二次浸潤，最終形成一內部為經尼龍樹脂浸潤的無堿長玻璃纖維母粒、外部為聚丙烯芯層的復合材料，該復合材料的內外部在后期產品注塑過程中可實現充分分散，從而有效解決了高溫狀態下尼龍與聚丙烯接枝物過早反應導致熔體粘度升高不利于浸潤的缺陷。此外，該復合材料還具有低吸水率、高流動性、優異的耐熱性、高剛性、高沖擊、高尺寸穩定性、耐蠕變性以及良好的熱氧老化性能，很好的滿足了汽車零部件的生產需求。
具體實施例方式下面結合具體的實施例對本發明做進一步詳細說明，但本發明不限于這些實施例。實施例1 4提供了本發明中所述尼龍樹脂采用尼龍6樹脂時，制備一種具有芯層結構的連續長玻璃纖維增強聚丙烯/尼龍6復合材料的方法。實施例1 4均根據表I中所述的原料占連續長玻璃纖維增強聚丙烯/尼龍6復合材料的重量含量份數、以及表2中加工裝備的工藝條件，按照以下步驟制備連續長玻璃纖維增強聚丙烯/尼龍6復合材料:(I)首先將按配方比的尼龍6樹脂投入至長徑比20:1的單螺桿擠出機中，并經單螺桿擠出機塑化后通過口模輸 送到高溫熔體浸潤槽中，該高溫熔體浸潤槽的長度為2m，且該高溫熔體浸潤槽內的溫度為260 360°C ；
(2)然后將按配方比的聚丙烯樹脂、熱穩定劑和相容劑共同投入至長徑比20:1的單螺桿擠出機中，并經單螺桿擠出機塑化后通過口模輸送到低溫熔體浸潤槽中，該低溫熔體浸潤槽長度為lm，且該低溫熔體浸潤槽內的溫度為180 220°C ；(3)最后將長玻璃纖維以20 100m/min的牽引速度依次移經并浸入步驟(I)中的高溫熔體浸潤槽和步驟(2)中的低溫熔體浸潤槽中，在長玻璃纖維完全浸潤后，利用切粒機將連續長玻璃纖維切割成長度為12mm的粒子。表1:連續長玻璃纖維增強聚丙烯/尼龍6復合材料實施例的組份單位:wt%
權利要求
1.一種具有芯層結構的連續長玻璃纖維增強聚丙烯/尼龍復合材料，以聚丙烯樹脂和尼龍樹脂作為基體樹脂，其特征在于:按重量份計，具有如下配方:基體樹脂38 78wt% ；相容劑2 10wt% ;熱穩定劑O 2wt% ;長玻璃纖維20 50wt% ； 其中，所述聚丙烯樹脂和所述尼龍樹脂的重量比為I 9:1。
2.根據權利要求1所述的具有芯層結構的連續長玻璃纖維增強聚丙烯/尼龍復合材料，其特征在于:所述尼龍樹脂為尼龍6樹脂和尼龍66樹脂中的一種。
3.根據權利要求1所述的具有芯層結構的連續長玻璃纖維增強聚丙烯/尼龍復合材料，其特征在于:所述尼龍樹脂的粘度為2.0 3.0。
4.根據權利要求1所述的具有芯層結構的連續長玻璃纖維增強聚丙烯/尼龍復合材料，其特征在于:所述聚丙烯樹脂的熔體流動速率為10 1000g/10min。
5.根據權利要求1所述的具有芯層結構的連續長玻璃纖維增強聚丙烯/尼龍復合材料，其特征在于:所述熱穩定劑為酚類、胺類、亞磷酸酯類、半受阻酚類、丙烯酰基官能團與硫代酯的復合物類和杯芳烴類中的任意一種或多種混合物。
6.根據權利要求1所述的具有芯層結構的連續長玻璃纖維增強聚丙烯/尼龍復合材料，其特征在于:所述相容劑為極性單體接枝聚合物，該極性單體接枝聚合物的基體為聚乙烯、聚丙烯、乙烯-α-乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯與丁二烯的共聚物、聚乙烯-聚苯乙烯-聚丙烯三元共聚物、乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物和乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物中的任意一種或兩種混合物；該極性單體接枝聚合物的極性單體為馬來酸酐及其類似物和丙烯酸及其酯類衍生物中的任意一種或多種混合物。
7.根據權利要求1所述的具有芯層結構的連續長玻璃纖維增強聚丙烯/尼龍復合材料，其特征在于:所述長玻璃纖維為無堿長玻璃纖維。
8.根據權利要求1-7中任一項所述的具有芯層結構的連續長玻璃纖維增強聚丙烯/尼龍復合材料的制備工藝，其特征在于:所述工藝包括如下步驟: (1)將按配方比的尼龍樹脂投入至單螺桿擠出機中，并經單螺桿擠出機塑化后通過口模輸送到高溫熔體浸潤槽中，該高溫熔體浸潤槽內的溫度為260 360°C ； (2)將按配方比的聚丙烯樹脂、熱穩定劑和相容劑共同投入至單螺桿擠出機中，并經單螺桿擠出機塑化后通過口模輸送到低溫熔體浸潤槽中，該低溫熔體浸潤槽內的溫度為`180 220°C ；` (3)將長玻璃纖維以20 100m/min的牽引速度依次移經并浸入步驟(I)中的高溫熔體浸潤槽和步驟(2)中的低溫熔體浸潤槽中，在長玻璃纖維完全浸潤后，利用切粒機將連續長玻璃纖維切割成長度為12mm的粒子。
全文摘要
本發明公開了一種具有芯層結構的連續長玻璃纖維增強聚丙烯/尼龍復合材料及其制備工藝，以聚丙烯樹脂和尼龍樹脂作為基體樹脂，按重量份計，具有如下配方基體樹脂38～78wt%；相容劑2～10wt%；熱穩定劑0～2wt%；長玻璃纖維20～50wt%；其中，所述聚丙烯樹脂和所述尼龍樹脂的重量比為1～9:1。本發明采用高、低溫熔體浸潤槽串聯的生產工藝，最終形成一內部為經尼龍樹脂浸潤的無堿長玻璃纖維母粒、外部為聚丙烯芯層的復合材料，該復合材料的內外部在后期產品注塑過程中可實現充分分散，有效解決了高溫狀態下尼龍與聚丙烯接枝物過早反應導致熔體粘度升高不利于浸潤的缺陷。此外，該復合材料還具有耐熱性、高剛性等優異性能，滿足了汽車零部件的生產需求。
文檔編號C08K13/04GK103113667SQ201210574838
公開日2013年5月22日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者夏建盟, 孫剛, 周英輝, 李國明, 程文超, 李志平, 陳延安 申請人:江蘇金發科技新材料有限公司