[发明专利]连续玄武岩纤维增强聚丙烯/尼龙合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维增强聚合物材料及其制备方法，尤其涉及一种连续玄武岩纤维增强聚丙烯/尼龙合金材料及其制备方法，属于改性聚合物复合材料技术领域。

背景技术

聚丙烯（PP）是现在四大通用塑料之一，广泛应用于工业、农业、交通运输及日常生活中，成为人们日常生活中不可或缺的材料之一。近年来PP改性材料越来越多地进入了人们的生活当中。玻纤增强改性聚丙烯以其良好的刚性和韧性得到了人们的极大欢迎，特别是长玻纤增强的聚丙烯材料以其独特的性能得到广泛的应用，但聚丙烯产品由于刚性不足，难以应用到工程领域中。尼龙（PA）产品刚性很好，但价格偏高，韧性偏低，吸水率较高，如果能将二者结合制备一种纤维增强的合金材料，则一方面可以提升聚丙烯材料的刚性问题，使其在工程化道路上得到更广泛的应用；另一方面可以解决尼龙价格偏高，吸水率过高等问题，得到一种介于两者性能间的理想的材料。

采用天然耐火玄武岩挤出的连续纤维，在几乎所有的用途方面都可以用来替代石棉纤维。近十年来，玄武岩纤维已成为增强复合材料的竞争性材料，其与碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)等高技术纤维相比，除了具有高技术纤维的高强度和高模量的特点外，还具有耐高温性佳、抗氧化好、抗辐射好、绝热隔音效果佳、过滤性好、抗压缩强度和剪切强度高、适应于各种环境下使用等优异性能，且性价比好，是一种纯天然的无机非金属材料，也是一种可以满足国民经济基础产业发展需求的新型基础材料和高技术纤维。将聚丙烯与尼龙制成连续纤维增强材料，一方面可以克服聚丙烯相对强度较底的问题，另一方面可以降低尼龙材料的吸水问题，得到一种易于工程化的材料。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种连续玄武岩纤维增强聚丙烯/尼龙合金材料及其制备方法，该方法使用掺混法生产的纤维增强合金材料能够实现聚丙烯树脂和尼龙树脂之间优良的混合，且加工工艺简便操作。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种连续玄武岩纤维增强聚丙烯/尼龙合金材料，由30-50%连续玄武岩纤维增强聚丙烯复合树脂母粒和50-70%聚丙烯/尼龙合金母粒掺混而成，所述连续玄武岩纤维增强聚丙烯/尼龙合金材料中连续玄武岩纤维含量为16-30%，上述百分比均为重量百分比。

其进一步的技术方案为：

所述连续玄武岩纤维增强聚丙烯复合树脂母粒主要由40-60%的连续玄武岩纤维、35-54%的聚丙烯树脂和3.5-5.0%的极性单体接枝聚合物型相容剂组成，上述百分比均为重量百分比。

聚丙烯/尼龙合金母粒主要由20-70%的聚丙烯树脂、21-70%的尼龙和5-8%的极性单体接枝聚合物型相容剂熔融混合而成，上述百分比均为重量百分比，其中尼龙为尼龙6和尼龙66中的至少一种，优选为尼龙6。

所述极性单体接枝聚合物型相容剂中聚合物基体选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丁烯共聚物和乙烯-辛烯共聚物中的至少一种，所述极性单体为马来酸酐、丙烯酸和丙烯酸酯中的至少一种，所述极性单体接枝聚合物型相容剂优选为马来酸酐接枝聚丙烯。

所述聚丙烯树脂为由不同熔融指数聚丙烯复配而得的熔融指数为0.5~400g/10min的聚丙烯树脂，或具有0.5~400g/10min单一熔融指数的聚丙烯树脂。

所述连续玄武岩纤维增强聚丙烯复合树脂母粒还包括0.5-1.0%热稳定剂。

所述聚丙烯/尼龙合金母粒还包括0.5-1.0%硅烷偶联剂、0.5-1.0%热稳定剂、0.5-1.0%润滑剂中的至少一种。

所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；所述热稳定剂为二苯基对苯二胺、4-羟基十八烷酰替苯胺、亚磷酸三苯酯、亚磷酸辛二苯酯和硫代二丙酸二月桂酯中的至少一种；所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌和芥酸酰胺中的至少一种。

本发明还公开了一种连续玄武岩纤维增强聚丙烯/尼龙合金材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）连续玄武岩纤维增强聚丙烯复合树脂母粒的制备：将 35-54wt.%聚丙烯树脂、3.5-5.0wt.%极性单体接枝聚合物型相容剂和0.5-1.0 wt.%热稳定剂从双螺杆挤出机的喂料口加入，进行充分熔融并混合均匀，然后将40~60wt.%连续玄武岩纤维从专用模头中拉出后，依次经过水冷却、切粒机造粒，得到长度为5~12mm的连续玄武岩纤维增强聚丙烯母粒；