[发明专利]一种多尺度纤维增强聚丙烯/聚酰胺复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种多尺度纤维增强聚丙烯/聚酰胺复合材料及其制备方法。

背景技术

长纤维增强热塑性复合材料LFT是近年来热塑性聚合物基复合材料的开发热点之一，显著的结构特征为增强纤维呈规整的定向排布状态，纤维取向程度高且长度与树脂粒料相等。与通常的短纤维增强热塑性复合材料SFT相比，LFT具有优良的力学性能、耐热性及耐蠕变特性，尤其是其抗冲击性能明显优于后者，近年来已在汽车、基建、化工环保、电子电器、休闲器械等领域得以广泛应用和普及。

窨井作为现代市政管网工程中不可或缺的组成部分，常用于水、电、燃气、通讯等管道线路的维护、检修等，其位于井口的罩盖对保障行人及交通安全的关键环节。聚合物基复合材料窨井盖在安全性、便利性、耐腐蚀性等方面均优于传统的铸铁井盖，但其承载能力还是亟待加强，高刚性、高抗冲的长纤维增强材料LFT正是其最为理想的原材料之一。

聚丙烯/聚酰胺树脂合金是一种综合性能优异的LFT基体材料，在具备聚丙烯的流动性好、耐湿性及耐化学性能好等优点的同时，加入高力学性能、高耐热的聚酰胺以保证复合材料的最终性能表现。CN101195707记述了一种将聚丙烯、聚酰胺、增韧剂及连续玻璃纤维加入到双螺杆挤出机，一步共混挤出来制备长玻纤增强聚丙烯/聚酰胺复合材料的方法，但双螺杆挤出机较强的剪切使得玻纤的长度难以保持在一个理想的水平。CN101190982则采用熔融浸渍法来制备长玻纤增强聚丙烯母粒，再与相容化处理后聚丙烯/聚酰胺树脂合金掺混，增强纤维长度较高且排布规整。CN102850783同样采用了聚丙烯/聚酰胺树脂合金的一步在线熔融浸渍工艺来制备LFT材料，工艺简单，复合材料抗冲击性及耐热性能优异。然而相容性、加工稳定性始终是困扰LFT复合材料性能的难点，加上其材料内增强纤维分布过于集中、多呈平行束状分布，高黏度的热塑性熔体对其熔融浸渍效果有限，由此导致注塑成型后所得制品中存在着化学结构的不均一性，在面临高温、高湿、酸碱环境等复杂因素综合作用时容易产生局部微裂纹，而增强纤维分布均匀，材料的各向同性度好正是短纤维增强复合材料SFT的优势所在。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种多尺度纤维增强聚丙烯/聚酰胺复合材料及其制备方法。本发明所制得的多尺度纤维增强聚丙烯/聚酰胺复合材料具有理想的增强纤维分布状况，在平行或垂直于流道的不同方向上均有较高的力学性能表现，复合材料在湿热、酸性等复杂影响因素的环境中具备良好的性能保持能力，同时复合材料的加工工艺简单、易实现、熔体稳定性好且长短纤的比例自由可调。

本发明可以通过如下的技术方案解决：

一种多尺度纤维增强聚丙烯/聚酰胺复合材料，包括以下重量百分比计的原料：5～95％的长纤维增强聚丙烯树脂母粒和5～95％的短纤维增强聚丙烯/聚酰胺稀释树脂掺混而成。

更为优选地，一种多尺度纤维增强聚丙烯/聚酰胺复合材料，包括以下重量百分比计的原料：65～75％的长纤维增强聚丙烯树脂母粒和25～35％的短纤维增强聚丙烯/聚酰胺稀释树脂掺混而成。

所述的长纤维增强聚丙烯树脂母粒是由30％～80％重量百分比计的长纤维和20％～70％重量百分比计的改性聚丙烯树脂组成；其中改性聚丙烯树脂是由70％～98％重量百分比计的聚丙烯原料和2％～30％重量百分比计极性单体接枝聚丙烯组成。

所述的短纤维增强聚丙烯/聚酰胺稀释树脂含有10％～50％重量百分比计的短纤维、15％～40％重量百分比计的聚丙烯原料、5％～20％重量百分比计的极性单体接枝聚丙烯和20％～50％重量百分比计的聚酰胺原料，通过熔融共混加工而成。

更为优选地，所述的短纤维增强聚丙烯/聚酰胺稀释树脂含有20％～30％重量百分比计的短纤维、20％～40％重量百分比计的聚丙烯原料、5％～10％重量百分比计的极性单体接枝聚丙烯和30％～40％重量百分比计的聚酰胺原料，通过熔融共混加工而成。

所述的聚丙烯原料为均聚丙烯或共聚丙烯的一种或几种。

所述的聚酰胺原料可以是聚酰胺6(PA6)、聚酰胺66(PA66)、聚酰胺11(PA11)、聚酰胺12(PA12)、聚酰胺610(PA610)中的一种或几种混合；优选聚酰胺6(PA6)和聚酰胺66(PA66)中的一种或两种混合。

所述的极性单体接枝聚丙烯为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯。