[发明专利]高强度高韧性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

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是涉及高强度高韧性长玻璃纤维增强 聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术

长玻璃纤维增强热塑性塑料是一种区别于短玻璃纤维增强热塑性塑料的复 合材料，在相同纤维含量的情况下，长玻璃纤维增强热塑性塑料与短玻璃纤维增 强热塑性塑料相比，长玻璃纤维增强热塑性塑料具有更高的纤维长度、强度、模 量、韧性及更好的尺寸稳定性。

影响长玻璃纤维增强聚丙烯材料物理性能的主要因素有两种：1，聚丙烯与 玻璃纤维的界面结合状态对其性能有很大影响；2，聚合物熔体的流动性影响聚 丙烯树脂与玻璃纤维的浸渍状态，从而影响最终长玻璃纤维增强聚丙烯材料的物 理性能。

在长玻璃纤维增强聚丙烯材料制备过程中，聚丙烯的熔融指数越高，其流动 性越好，树脂对玻璃纤维的浸渍就越充分。因此长玻璃纤维增强聚丙烯的制备一 般采用高熔指聚丙烯作为原料树脂，或者通过添加聚丙烯蜡、白油等作为润滑剂 提高聚丙烯流动性，还可以添加分子链降解剂使聚丙烯树脂降解，达到提高流动 性的效果。然而在材料的生产过程中高熔指聚丙烯价格昂贵，添加聚丙烯蜡或白 油对最终材料的力学性能，尤其是冲击性能产生很大损害。再如专利名称为“长 玻璃纤维增强聚丙烯材料及其制备方法”，公开号为CN101338051A的专利中， 为提高聚丙烯树脂的流动性，加入一种PP降温母粒的流动改性剂。流动改性剂 的主要成分为过氧化物，通过过氧化物的热分解使聚丙烯链断裂达到提高聚丙烯 流动性的效果，然而过氧化物会与抗氧剂发生自由基终止反应，不仅额外消耗掉 一部分抗氧剂，导致材料热稳定性和使用寿命下降，而且在生产过程中产生大量 有毒有害的气味，使得产品品质下降。

发明内容

本发明的目的是克服长玻璃纤维增强聚丙烯生产过程中聚丙烯流动性低，熔 体粘度大导致聚丙烯树脂难以充分浸渍玻璃纤维的问题，提供一种提高聚丙烯流 动性和冲击强度的改性方法，本发明能制备出流动性、相容性、刚性和韧性都优 异的改性聚丙烯材料。

本发明所要解决的技术问题是：针对上述技术缺点，提出一种长玻璃纤维增 强聚丙烯复合材料及其制备方法，可以加强聚丙烯流动性及其与玻纤的浸渍效 果，增加材料的冲击强度，消除或减小对人体有害的物质，降低气味。

本发明的目的是通过如下技术方案实现：

高强度高韧性长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，包括以下按重量份数计的原 料：

其中，所述的聚丙烯可以是均聚聚丙烯或共聚聚丙烯，也可以是均聚聚丙烯 和共聚聚丙烯的一种以上的混合物；所述聚丙烯的熔融指数在5～100g/10min (2.16Kg，230℃)。

所述长玻璃纤维为聚丙烯专用无碱玻璃纤维，其表面经硅烷偶联剂处理。

所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。

所述抗氧剂选自受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯或硫醚类抗氧剂中的一种或 几种，包括抗氧剂1010，抗氧剂168，抗氧剂3114，抗氧剂619或抗氧剂DSTP 中的一种或几种。

所述的润滑剂为超高熔指聚丙烯聚乙烯共聚物，其熔融指数为5000～20000 g/10min(2.16Kg，230℃)，其中聚丙烯含量为80％～95％，聚乙烯含量20％～5％。

本发明中，润滑剂为超高熔指聚丙烯聚乙烯的共聚物，熔融指数为 5000～20000g/10min，无需再使用聚丙烯蜡、白油以及过氧化物等流动改性剂， 而以往聚丙烯蜡或白油会损害材料的冲击性能，过氧化物在使用中还会产生刺激 性气味，而超高熔指聚丙烯聚乙烯的共聚物恰好解决了以上问题。

由此可见，本发明巧妙地使用超高熔指聚丙烯聚乙烯的共聚物，从而在不降 解聚丙烯树脂分子链的情况下达到提高混合体系的流动性的目的，并且聚丙烯原 料的熔指可以低至5～100g/10min(2.16Kg，230℃)。需要重点指出的是，在现有 技术中，本领域技术人员一般采用高熔指聚丙烯，或添加流动改性剂、润滑剂来 提高流动性，最终难以同时达到加工条件的改善和力学性能的提高。而本发明可 以说克服了本领域的技术偏见，突破性的解决了以上技术问题。

上述高强度高韧性长玻璃纤维增强聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚丙烯、相容剂、抗氧剂、润滑剂加入到高速混合机中充分混匀；

(2)将步骤(1)得到的混合物加入到双螺杆挤出机内；