[发明专利]一种耐候玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种耐候玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法。

 

 技术背景

玻纤增强塑料是一种轻质高强度工程结构材料，由于纤维具有很好的力学性能，当有外力作用时，载荷通过纤维传递，所以玻纤增强塑料的拉伸、弯曲、冲击强度和抗蠕变、耐疲劳特性远好于非增强塑料，并具有优异的刚性、韧性、防翘曲性，而且其价格远低于工程塑料。玻纤增强塑料的应用非常广泛，在西欧约有50%的玻纤增强塑料应用于汽车工业。玻纤增强塑料的性能主要取决于以下因素：①玻纤含量：一般来说，玻纤含量越高，玻纤增强塑料的力学性能也越高，但玻纤含量太高，对加工设备磨损严重，且易使材料脆性提高和密度增大；同时当玻纤含量超过某一临界值（50 wt%）后，随着玻纤含量进一步增加，机械性能反而下降；②玻纤在树脂基体中的长度；③玻纤与树脂基体之间的粘结力以及其分散的均匀性。

玻纤增强聚丙烯复合材料以其优异的机械性能和高的性价比成为一种广泛采用的复合材料。目前为了制备综合性能优异的玻纤增强复合材料，关键是增加玻纤与树脂基体之间的相互作用力，同时避免各种功能助剂之间的拮抗作用。因此，为了增加两相之间作用力，聚丙烯接枝马来酸酐类相容剂被广泛采用，然而此类相容剂中残余的游离酸和马来酸酐中的酸酐键引起体系呈现酸性，而降低了玻纤增强聚丙烯复合材料的耐候性。也有为了实现玻纤增强类材料的户外使用，各类光稳剂被用于此类复合材料体系，受阻胺类光稳剂是一类高效的自由基捕获剂，是光稳剂的主要有效成分，但是受阻胺类光稳剂呈弱碱性，这与玻纤增强体系的弱酸性存在拮抗作用，致使该类复合材料的机械性能和耐候性能均较差。

中国发明专利CN102329448A公布了一种玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法，其中介绍了利用高碱玻纤增强增韧聚丙烯复合材料用于制备洗衣机的洗衣桶。这个复合材料具有优异的机械性能，可以满足洗衣机滚筒使用要求，但是该材料不具有耐候性，因此只可用于避光处制件使用。

中国发明专利CN101338051A公布了一种长纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法，材料是由聚丙烯、长玻璃纤维、偶联剂、相容剂等组成，制备方法是先将聚丙烯与辅助剂一起混合后，由挤出机挤出溶体，再将长玻璃纤维引入溶体中进行充分浸渍、包覆，最后出料得产品。该复合材料中因没有添加光稳剂或采用有效的抗紫外老化的方法，不具备抗紫外老化性能。 

中国发明专利CN101735513A公布了无碱短纤增强聚丙烯复合材料，该复合材料具有优异的机械性能，同时通过添加受阻胺类光稳剂提高光稳性能，但是由于相容剂的酸性和光稳剂的碱性之间的拮抗用没能彻底解决，而致使该类复合材料的机械性能和耐候性能均较差。

从上所述可知，如何实现玻纤复合材料具有优异的机械性能的同时还能实现耐候性能，则成为一个亟待解决的问题。而解决玻纤增强聚丙烯复合材料的耐候性问题，关键是改变此复合材料的酸性环境，而使其转变为中性或弱碱性环境，以提高玻纤增强聚丙烯复合材料的耐候性，还避免弱酸性光稳定剂与相容剂的酸性存在拮抗作用。

 

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种适用于工业化批量生产、具有优异的拉伸强度、冲击强度及耐候性的玻纤增强聚丙烯复合材料。本发明的另一个目的是提供上述耐候玻纤增强聚丙烯复合材料的制备方法。

   为了达到上述目的，本发明是通过下列技术方案来实现的：

一种耐候玻纤增强聚丙烯复合材料，所述复合材料是由下列组份按重量份构成：聚丙烯：40-87份、玻璃纤维：10-40份、相容剂：2-7份、抗氧剂 ：0.1-0.4份、光稳定剂：0.1-1份、除酸剂：0.02-0.5份。

上述方案的优选方案是，所述的聚丙烯为共聚聚丙烯，其在230℃/2.16Kg条件下的熔融指数大于10 g/10min，所述共聚聚丙烯中的乙烯含量为2-12 wt%。

所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，其直径为8-15um，其碱金属氧化物含量低，具有化学稳定性、电绝缘性能、强度都很好特点。 

所述的相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH）、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（PP-g-GMA）、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐（EPDM-g-MAH）、三元乙丙橡胶接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（EPDM-g-GMA）中的至少一种。    

所述的光稳定剂是紫外线吸收剂和受阻胺类光稳剂的混合物。