[发明专利]一种长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚丙烯的复合材料及其制备领域，具体涉及一种长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展，高性能、低成本热塑性树脂基复合材料得到了广泛应用。通过向热塑性树脂中添加增强纤维，同时对树脂进行改性等技术来制备纤维增强热塑性树脂基复合材料（新型结构复合材料、功能复合材料等）是新材料发展的一条行之有效的捷径。这已成为科技界、产业界的共识，这也是实现通用塑料工程化、工程塑料功能化、特种工程塑料实用化的最佳技术路线。

长纤维增强热塑性复合材料（LFT）表现出比短纤维增强复合材料更佳的刚性和耐蠕变性，它的拉伸强度、弯曲强度以及热变形温度都比短纤维增强材料高。同时长纤维增强能使复合材料的冲击强度成倍的提高，并且在高温高湿下仍能保持良好的力学性能。

长纤维增强聚丙烯复合材料（LFT-PP）具备短纤维增强聚丙烯难于达到的力学性能，其较高的拉伸、弯曲强度及模量实行了聚丙烯通用塑料工程化，已在汽车制造领域获得广泛应用，成为汽车工业实现低成本高效益目标的理想材料，是目前国际上极为活跃的复合材料开发品种之一。

长纤维增强聚丙烯复合材料因其具有较高的力学强度，可以部分代替PA6（聚酰胺6）、ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）、PC（聚碳酸酯）等工程材料及其复合材料来注塑不同应用的制件或产品。但对一些有环境适应要求的制件尤其是尼龙替换件，如汽车蒸汽散热器风轮、叶轮及发动机周边材料则需要LFT-PP具有较好的耐热性及热变形温度。LFT-PP热变形温度及热性能的提升，能使长纤维增强聚丙烯复合材料具有更宽广的使用范围，是实现聚丙烯塑料工程化的重要指标。

由于长纤维的加入使得聚丙烯各种性能均得到提升，因此，也出现了大量的研究论文和报告。吴维新、任璞等[玻纤形态对长玻纤增强聚丙烯性能的影响[J].工程塑料应用,2013,41(1):23-26]研究了不同玻纤长度对材料力学性能、热变形温度及结晶性能的影响。崔峰波、曹国荣等[玻璃纤维增强聚丙烯的性能研究[J].玻璃纤维，2011,（1）：9-11]比较了长玻纤和短玻纤增强聚丙烯的热性能与性能。以上研究说明玻纤增强聚丙烯可以大幅提高聚丙烯的热变形温度，但未涉及如何进一步提高长玻璃纤维增强聚丙烯的热变形温度。

在鲍光复的研究论文[β晶型成核剂改性嵌段共聚聚丙烯(PP-B)管材料研究[J].2013,34(1):28-31]及陈梅红等人论文[OMMT对聚丙烯纳米复合材料性能的影响[J].塑料工业,2011,(5):78-81]中报道了β晶型成核剂、蒙脱土等物质对聚丙烯的热变形温度有提高，但并未涉及以上物质与长玻璃纤维复配后对热变形温度的影响。

发明内容

为提高长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的热变形温度，使LFT-PP有更宽广的环境适应性和在特定温度下具有更好的性能保持性和稳定性，本发明提供了一种具有较高热变形温度的长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料。

一种长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，由以下重量份的原料制成：

作为优选，所述的长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，由以下重量份的原料制成：

本发明中，在特定含量的各组分下能够共同作用，使得本发明长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料具有较高热变形温度以及优良的机械性能。特别是，硅烷偶联剂、碳化硅、β晶型成核剂和镁盐晶须之间能够发生协同作用，能够提高本发明长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的热变形温度，使其具有耐高温、高温强度高等优异性能。

聚丙烯作为基体材料，可采用市售产品，所述的聚丙烯为BX3900、K7726、Y2600T、M800HS中一种或两种以上不同牌号聚丙烯的掺混物。其中，BX3900来自韩国SK公司，Y2600T、M800HS为上海石油化工股份有限公司生产，K7726为燕山石油化工有限公司生产。

长玻璃纤维用以增强聚丙烯材料，使其具有良好的力学性能。长玻璃纤维可采用市售产品，具体可选用巨石集团生产的362J型无碱玻璃纤维直接无捻粗纱。

本发明中长玻璃纤维与普通的短玻璃纤维相对而言，一般短玻璃纤维增强聚丙烯复合材料中，纤维长度一般小于等于1毫米，在长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料中，纤维的长度一般大于2毫米，为2毫米～25毫米，优选为2毫米～15毫米。