[发明专利]一种新型高强度高耐热聚丙烯改性复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚丙烯材料，尤其涉及一种高强度高耐热聚丙烯改性复合材料及其制备方法。

背景技术

玻璃纤维增强聚丙烯(GF/PP)复合材料已经代替部分工程塑料，在工业上获得广泛应用，但玻纤增强聚丙烯复合材料制品的表面相对粗糙，制品易翘曲变形，不适合于注塑成型外观要求高、结构精密的部件。采用硫酸钙(CaSO₄)晶须增强聚丙烯则不存在这种问题。

CaSO₄晶须具有较好的分散性，是一种长径比大于30的纤维状单晶体，具有极高的强度和刚度，并且温度升高时强度损失极小，可用于塑料改性，以增强塑料粒子的强度、耐高温性能，并降低成本。在塑料生产中可以提高制件的精细度、尺寸稳定性，提高制品的表面光洁度、和耐热温度。因此可用于制作形状复杂、尺寸稳定性好、薄壁、表面光洁的精密部件。

发明内容

本发明的目的是克服现有聚丙烯改性材料拉伸强度和刚性提升不理想的缺陷，提供一种高强度高耐热聚丙烯改性复合材料及其制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种高强度高耐热聚丙烯改性复合材料，其组分及重量百分比为：聚丙烯：49～69.4％，硫酸钙晶须：10～30％，玻璃纤维：5～25％，聚丙烯接枝马来酸酐：5～15％，成核剂：0.1～0.2％，抗氧剂：0.3～0.6％，润滑剂：0.2～0.5％。

上述的一种高强度高耐热聚丙烯改性复合材料，其组分为：聚丙烯：59.2％，硫酸钙晶须：10％，玻璃纤维：25％，聚丙烯接枝马来酸酐：5％，成核剂：0.1％，抗氧剂：0.4％，润滑剂：0.3％。

上述的一种高强度高耐热聚丙烯改性复合材料，硫酸钙晶须的长径比大于30，密度为2.69g/cm³，松散密度为0.1～0.4g/cm³，直径为2～5μm。

上述的一种高强度高耐热聚丙烯改性复合材料，聚丙烯熔体流动速率3.5～6.5g/10min，拉伸强度≥25MPa。

上述的一种高强度高耐热聚丙烯改性复合材料，玻璃纤维是无碱玻璃纤维纱，直径为10～13μm。

上述的一种高强度高耐热聚丙烯改性复合材料，成核剂为超级成核剂HPN-68L；抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168的复配物；润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。

本发明一种高强度高耐热聚丙烯改性复合材料的制备方法，包括以下步骤：

①原料混合均匀：按照配比将聚丙烯、硫酸钙晶须、聚丙烯接枝马来酸酐、成核剂、抗氧剂和润滑剂在高速混合机中混合均匀；

②玻璃纤维加料：玻璃纤维纱从双螺杆挤出机的玻纤引入口添加；

③在双螺杆挤出机内混炼：将步骤①得到的混合物加入双螺杆挤出机内与玻璃纤维一起混炼；双螺杆挤出机温度在170～220℃之间；双螺杆挤出机螺杆转速为300～350r.min^-1；

④将得到的物料挤出后冷却、切粒，即得到硫酸钙晶须和玻璃纤维混杂增强聚丙烯复合材料。

再进一步地，上述的一种高强度高耐热聚丙烯改性复合材料的制备方法，首先，将59.2％份聚丙烯、10份硫酸钙晶须、5份聚丙烯接枝马来酸酐、0.1份超级成核剂HPN-68L、0.4份抗氧剂、0.3份乙撑双硬脂酰胺在混合机中混合均匀，25份无碱玻璃纤维纱从双螺杆挤出机的玻纤引入口加入；混合物在双螺杆挤出机混炼，双螺杆挤出机每段的温度分别为：T₁＝170℃，T₂＝180℃，T₃＝190℃，T₄＝200℃，T₅＝205℃，T₆＝220℃，双螺杆挤出机转速为r＝300r.min^-1，最后，挤出、冷却、切粒即得到增强聚丙烯复合材料。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

以聚丙烯为基体树脂，加入合理含量的助剂如相容剂、抗氧剂、润滑剂等，不仅使硫酸钙晶须和玻璃纤维有效分散在基体树脂中，而且提高了硫酸钙晶须、玻璃纤维和聚丙烯之间的界面强度；特别是硫酸钙晶须和玻璃纤维混合做为增强材料，小尺寸的硫酸钙晶须可以填充由于玻璃纤维填充不紧密而产生的空洞，进一步提高复合材料的强度和耐热性；而且在体系中添加硫酸钙晶须能够显著改善制品的表面光洁度、尺寸稳定性，使聚丙烯改性材料的应用范围更加广阔。

具体实施方式