[发明专利]一种混杂纤维增强聚丙烯高强度复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子复合材料改性技术领域和加工技术领域，具体涉及一种混杂纤维增强聚丙烯高强度复合材料的制备方法。

背景技术

玻璃纤维增强热塑性复合材料(GMT)是一种以热塑性树脂为基体，玻璃纤维或连续玻璃纤维毡为增强材料的复合材料，其力学性能优良，尤其具有突出的耐冲击性能、耐腐蚀性、低成本、易加工、无存放期限制、可回收和重复加工等优点，弥补了热固性复合材料的缺点，有重要应用前景。随着国际市场上汽车、化工等行业的不断发展，对热塑性复合材料需求的不断增加，GMT材料的发展将持续快速壮大。

目前，国外制备GMT片材工艺的方法主要有预浸渍法、毡结构法、表面修饰法、钢带改进法、片材加热法和离心法等。近年来，国内大量引进国外先进生产技术，从而形成一套从研发、设计、生产及原材料较完整的工业体系。但是同国外相比，我国的增强基材不论是在品种还是质量方面都有很大差距，所以必须具有更大的决心和更大的努力去研究和开发，要努力解决提高高粘滞塑料与玻纤的结合力和均匀分散的问题，必须处理好浸润剂环节；同时采取多种预混措施，以及对玻纤织物的结构形式进行更合理的设计。

随着纤维增强热塑性复合材料的研究发展，中国专利号CN103146073A公开了一种玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，该材料由均聚聚丙烯、玻璃纤维、PP-g-MAH、相容剂、偶联剂通过挤出造粒工艺制成，该材料的制备工艺虽然相对简单，但是该材料的强度等级不高，其拉伸强度只有60-80MPa，冲击强度为35-45J/m，该材料很难用于强度要求较高的领域。中国专利号CN102603980A公开了一种玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法，该方法是将聚丙烯、聚丙烯蜡、马来酸酐、N,N-二甲基乙醇胺等通过双螺旋挤出注塑成型工艺制成玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，该法所制成的复合材料拉伸强度60-80MPa，缺口冲击强度最大为192KJ/m²，从其强度来看，达不到纤维增强聚丙烯高强度复合材料的要求。

相比以上专利，本发明所涉及的制备方法，是通过将两种纤维混杂，用缠绕、层叠热压的工艺制备混杂纤维增强热塑性复合材料片材，工艺简单易行，便于操作，而且所制备的复合材料力学性能优异，其拉伸强度可达到200MPa以上，缺口冲击强度超过200KJ/m²,并且具有较高的强度可设计性，其强度可根据要求通过改变纤维的排布来调整，这样可以使得该法所制备的复合材料能够满足更多方面的应用需要，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种混杂纤维增强聚丙烯高强度复合材料片材的制备方法，该方法制备的GMT板材具有优异的力学性能。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的混杂纤维增强聚丙烯高强度复合材料片材的制备方法，包括以下步骤：

(1)改性塑料包覆的连续纤维束的制备：

将PP-g-MAH、EVA、PP蜡、偶联剂按质量比为(30％-50％)：(10％-20％)：(30％-50％)：(1％-2％)配料，该配料在170-190℃下熔融得到改性塑料熔体，再将玻璃纤维与凯夫拉纤维以质量比为(40％-80％)：(60％-20％)混杂后得到的混杂纤维束通过改性塑料熔体，然后进行浸渍和拉丝，得到改性塑料包覆的连续纤维束；

(2)改性塑料包覆混杂纤维薄片的制备：

将改性塑料包覆的连续纤维束通过缠绕方式在平板金属模具表面进行定向排布，再经过热压机在170-190℃、10MPa条件下热压30min，然后冷却至室温用切割机进行切割，得到定向排布的含塑料包覆层的混杂纤维薄片；

(3)最终产品的制备：

将PP粒料和EVA以质量比为(80％-95％)：(5％-20％)配料，该配料在混炼机中混炼挤出得到聚丙烯树脂薄片，再将上述步骤(2)中所制备的改性塑料包覆混杂纤维薄片与聚丙烯树脂薄片间隔叠层经过模具在170-190℃、10MPa下热压30min，然后冷却至室温得到最终产品，即所述混杂纤维增强聚丙烯高强度复合材料。

所述的偶联剂可以为铝酸酯偶联剂，型号是DL411，该偶联剂为固态，其熔融温度为70-80℃，具有较好的相容性。

本方法可以采用颗粒型PP-g-MAH，其接枝率为0.8％，在190℃、2.16kg下的熔指为≥40g/10min。

本方法可以采用熔点为160℃的PP蜡，其具有熔点高(160℃)、熔融度低、润滑性、分散性好的特点。