[发明专利]一种纳米材料复合长玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体来说，涉及一种纳米复合长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

长玻纤增强聚丙烯是“以塑代钢”的典型应用之一，与金属材料相比，具有密度低、重量轻、比强度高、耐腐蚀、易成型、尺寸稳定性优良等特点，同时可以实现零部件的集成化，如以数十个金属零件组成的汽车前端模块，通过长玻纤增强聚丙烯注塑成型可以一次完成，极大地降低了制造成本。采用长玻纤增强聚丙烯替代传统应用上的金属材料、增强尼龙材料，已经成为汽车、家电、环保等行业的发展趋势。

长玻纤增强聚丙烯相对于短玻纤增强聚丙烯，其拉伸强度、弯曲强度和冲击强度都有显著提升，在抗翘曲方面也有明显改善，但是在注塑生产面积较大的平面产品时，仍然存在较大的翘曲，并且通过调整注塑工艺很难达到理想的效果。因此，为了降低增强聚丙烯产品的翘曲度，科研人员开展的研究主要集中在为增强聚丙烯产品中添加其它类型的高分子材料、抗翘曲成核剂、矿物填料等方面，如：

中国专利CN102532682A公开了一种低翘曲高光泽填充增强聚丙烯材料及其制备方法，在玻纤增强聚丙烯体系中加入了适量的硅灰石，获得具有良好的力学性能、抗翘曲性能优、外表美观的材料。中国专利CN 1315465公开了一种低收缩率防翘曲玻璃纤维增强聚丙烯及其制备方法，在玻纤增强聚丙烯体系中添加苯乙烯类树脂和无机填料，得到具有收缩率低、横纵收缩率均匀、表面无翘曲等优点的产品。中国专利CN 102250420A公开了一种抗翘曲增强聚丙烯复合材料及其制备方法，采用横截面为椭圆的低取向玻纤增强聚丙烯，使材料具有抗翘曲特性。以上公开专利对于长玻纤增强聚丙烯虽然都有一定的抗翘曲效果，但在体系中需要添加较多无机填料，导致长玻纤增强聚丙烯比重显著增加；添加其它树脂材料，会影响聚丙烯熔体的流动特性，不利于长玻纤增强聚丙烯的加工，从而影响了材料的综合性能。

为解决上述技术问题，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种纳米复合长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法，该方法简单、操作安全，并且经该制备方法制得的纳米复合长玻纤增强聚丙烯复合材料不仅具有优异的力学性能，还具有优异的抗翘曲性能。

为实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种纳米材料复合长玻纤增强聚丙烯材料，由按重量百分比计的下述原料组成：聚丙烯40～85％，长玻璃纤维10～50％，相容剂1～5％，纳米材料母粒1～5％，抗氧化剂0.2～1％。

本发明所制得纳米材料复合长玻纤增强聚丙烯材料之所以能够具有低的翘曲度，并且在以之制成的注塑制品平整度上具有优势，主要得益于对原料配方进行优化改进，具体为：本发明在原料配方中加入了纳米材料母粒，纳米材料在聚丙烯中的分散更加均匀，不仅能够改善聚丙烯的结晶过程，降低翘曲度，还使聚丙烯的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度都得到增强。因此本发明所制得的纳米材料复合长玻纤增强聚丙烯材料不仅具有高的力学性能，还具有轻量化、低成本的优点，能够替代现有的短玻纤增强聚丙烯材料、短玻纤增强尼龙材料，具有良好的市场前景和经济效益。同时现有技术中使用的无机填料占总体加工原料的比重较大，而本发明使用的无机纳米材料在整体材料加工原料中比重很小，不会因显著增加的密度影响到材料的性能。

根据本发明，所述聚丙烯在温度230℃、负荷2.16kg条件下，熔融指数为10～350g/10min。

根据本发明，所述长玻璃纤维为无碱连续长玻璃纤维，直径为10～20μm。

根据本发明，所述相容剂为SMA、MS-NB、AX8900中的一种，所述SMA中马来酸酐的含量优选为5～20％，所述相容剂为分子中有极性官能团的聚合物型相容剂，是为了增强聚丙烯树脂与玻璃纤维的界面结合，提高材料的力学性能，优选为AX8900。

根据本发明，所述纳米材料母粒是由按重量份数计的下述原料制备而成：母粒载体60～94.5份，纳米材料5～35份，分散剂0.5～5份。

根据本发明所述纳米材料母粒，其中，所述纳米材料是纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米二氧化钛、碳纳米管、纳米蒙脱土、纳米凹凸棒土中的一种，所述纳米材料可以和聚丙烯有效结合，提高聚丙烯的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度，并改变聚丙烯的结晶性能，从而抑制长玻纤导致聚丙烯的翘曲变形。