[发明专利]玻璃纤维增强的聚丙烯树脂组合物配方及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种塑料材料的配方及制备方法，尤其是一种玻璃纤维增强的聚丙烯树脂组合物配方及制备方法。

背景技术

由于聚丙烯树脂（PP）显示出优异的物理性能、耐化学品与可加工性能，在汽车零部件、家用电子电器和工业材料领域得到了广泛的应用。但在制作一些工程部件时，其性能不能达到要求。现有的技术一般通过添加玻璃纤维到聚丙烯树脂中来提高材料的强度、刚度。由于聚丙烯是非极性树脂，因此玻璃纤维表面和聚丙烯的界面结合力较弱,玻纤增强聚丙烯复合材料的性能，主要取决于聚丙烯和玻璃纤维的界面结合力。当玻璃纤维与聚丙烯界面作用较强时，外加载荷通过聚丙烯与增强纤维的界面的剪切作用而传递给纤维，纤维承担起主要的剪切作用，因此复合材料整体呈现出高强度、高模量的特性。玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的基本问题在于，即使用偶联剂对玻璃纤维进行表面处理，玻璃纤维与聚丙烯间界面强度仍较差，较小载荷作用下，聚丙烯与玻璃纤维的接触表面就会产生剥离，不能传导作用力，对基体没有增强作用，反而增加了复合材料的缺陷，削弱其强度。为此，在聚丙烯中加入含羧基等极性基官能团的聚丙烯接枝物以增加聚丙烯与玻璃纤维的界面强度。这种聚丙烯接枝物一般是在熔融状态下使聚丙烯与含碳碳双键及极性基团的小分子有机物（如马来酸酐等）进行接枝反应的方法制造的。聚丙烯接枝物的主链与基体相容，而接枝在主链上的极性官能团与玻璃纤维上的羟基产生化学结合，由此可得到聚丙烯与玻璃纤维良好的界面粘接。但是，在制备聚丙烯接枝物时使用的过氧化物等自由基引发剂容易使聚丙烯主链断裂，造成聚丙烯接枝物的分子量降低，导致玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的强度下降、颜色改变等缺陷。为了使羧酸等充分进行接枝反应，也要求延长必要的反应时间，为了制造这样的聚丙烯，必须采用溶液法进行反应，为了制造酸改性聚丙烯还必须特意使用专用的双螺杆挤出机。而使用由溶液法制备的接枝物，虽然接枝率高、分子量稳定，但成本较高而使用其应用受到限制。

发明内容

本发明的目的是：提供一种玻璃纤维增强的聚丙烯树脂组合物配方及制备方法，采用它制作得到的玻璃纤维增强的聚丙烯树脂组合物具有高强度、稳定性好的优点，并且制作成本低，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：玻璃纤维增强的聚丙烯树脂组合物配方，按重量份数计算，包括由聚丙烯与玻璃纤维的混合物95～100份，不饱和树脂1～10份，交联剂0.01～0.2份以及0.1～1份抗氧剂1010组成。

在聚丙烯与玻璃纤维的混合物中，聚丙烯占重量百分比的50～90%。

聚丙烯为均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯或均聚聚丙烯与嵌段共聚聚丙烯的组合物；均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯在ASTMD1238、230℃下的熔融指数均为1～30g/min，其拉伸强度大于20MPa。

所述的玻璃纤维是直径为2～13μm的经偶联剂处理的连续无碱玻璃纤维。

所述的玻璃纤维直径为9～13μm。

不饱和聚酯为具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物。不饱和聚酯是不饱和二元羧酸（或酸酐）或它们与饱和二元羧酸（或酸酐）组成的混合酸与多元醇缩聚而成的，具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物。通常，聚酯化缩聚反应是在190～220℃进行，直至达到预期的酸值（或粘度）。在聚酯化缩反应结束后，趁热加入一定量的苯乙烯基单体，配成粘稠的液体，这样的聚合物溶液称之为不饱和聚酯树脂。本发明采用的界面相容剂为不饱和树脂（苯乙烯含量不大于40%），它既具有交联作用又具有偶联作用，它在与聚丙烯熔融挤出时，可以形成一种接枝单体，提高了聚丙烯的表面活性，使聚丙烯的一端反应基团与玻璃纤维表面形成离子键，另一端的长链与聚丙烯发生强的缠结作用，显著提高其界面作用力。

交联剂为过氧化二酰类、过氧磺酰类、过二碳酸二烃类、过氧酯类、过碳酸酯类、过氧缩酮类、过氧化二烃类、烷基氢过氧化物类、过氧化酮类或过酸类中的一种或任意两种以上的混合物。

玻璃纤维增强的聚丙烯树脂组合物的制备方法，将交联剂及抗氧剂1010分散于不饱和聚酯中，形成溶液A；将溶液A与聚丙烯颗粒置于高混机中混合2～3分钟，得到混合物料B；然后将混合物料B与玻璃纤维一起通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到粒料C；将粒料C加入到注塑机中注塑成型，即得到成品。

双螺杆挤出机的螺杆入口及出口段的温度均为210℃，中间段温度为230℃，螺杆转速为320rpm。