[发明专利]一种玄武岩纤维增强聚丙烯材料及其制备方法

说明书

本发明涉及新型复合材料领域，涉及一种复合材料及其制备方法，具体涉及一种玄武岩纤维增强聚丙烯材料及其制备方法。一种玄武岩纤维增强聚丙烯材料，包括以下重量百分含量的原材料：聚丙烯树脂50‑80％，玄武岩纤维20‑50％，硅烷偶联剂0.3‑0.5％，乙烯‑辛烯共聚物接枝马来酸酐5‑10％，聚丙烯接枝马来酸酐1‑5％，润滑剂0.5％。硅烷偶联剂、乙烯‑辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE‑g‑MAH)和聚丙烯接枝马来酸酐(PP‑g‑MAH)三者对聚丙烯树脂接枝改性，改变聚丙烯树脂表面极性，使得玄武岩纤维和聚丙烯界面黏结强度增加。本发明的技术方案可以用于增强聚丙烯材料的生产中。

技术领域

本发明属于新型复合材料领域，涉及一种复合材料及其制备方法，具体涉及一种玄武岩纤维增强聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术

玄武岩纤维是玄武岩石料在1500℃左右熔融后，通过高速拉制而成的连续纤维，具有强度高、电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能。聚丙烯(PP)材料是一种应用广泛的轻量化的塑料材料，但是聚丙烯材料的力学性能较差，限制了该材料的广泛应用。现有技术中，通常使用聚丙烯在相融剂的作用下直接包覆在一束玄武岩纤维表面，再将包覆了聚丙烯的玄武岩纤维切成小段,形成玄武岩纤维增强聚丙烯材料。现有技术中的制备方法，对玄武岩纤维的质量要求较高，导致生产成本较高；而一些力学性能稍差的玄武岩纤维或玄武岩纤维碎料不能被充分利用，导致资源浪费。因此，现阶段亟需开发出一种能够充分利用各种类型的玄武岩纤维，来制备玄武岩纤维增强聚丙烯材料的方法以及相应的产品，以节约成本、充分利用自然资源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种玄武岩纤维增强聚丙烯材料的制备方法，本制备方法可以充分利用力学性能稍差的玄武岩纤维或玄武岩纤维碎料，避免资源浪费，按照本法制备的玄武岩纤维增强聚丙烯材料具有成本低、力学强度佳等优点。

为达到上述目的，本发明提出了以下技术方案：

一种玄武岩纤维增强聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)混合浸润：将聚丙烯树脂、硅烷偶联剂、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸酐和润滑剂混合并搅拌均匀，得混合物；对所述混合物进行熔融处理，得塑料熔体；

在双螺杆挤出机的前段加入塑料熔体，再在双螺杆挤出机的中段加入玄武岩纤维，将玄武岩纤维剪切成玄武岩纤维段，并同时使将玄武岩纤维与所述塑料溶体搅拌混合，并同时将玄武岩纤维剪切成玄武岩纤维段，使用所述塑料溶体对所述玄武岩纤维段进行搅拌浸润处理，得聚丙烯-玄武岩纤维复合物；

步骤(2)出料：使用双螺杆挤出机对聚丙烯-玄武岩纤维复合物进行挤出处理，获得线性聚丙烯-玄武岩纤维复合物；

步骤(3)水冷却步骤：对线性聚丙烯-玄武岩纤维复合物进行水冷却处理，获得水冷却后的线性聚丙烯-玄武岩纤维复合物；

步骤(4)风冷却步骤：使用风机处理水冷却后的线性聚丙烯-玄武岩纤维复合物，得风冷却处理后的线性聚丙烯-玄武岩纤维复合物；

步骤(5)切粒：对风冷却处理后的线性聚丙烯-玄武岩纤维复合物进行切粒处理，得玄武岩纤维增强聚丙烯材料。

采用上述技术方案，技术原理为：先将聚丙烯树脂、硅烷偶联剂、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸酐和润滑剂混合并熔融之后，形成塑料熔体。将塑料溶体和玄武岩纤维混合，并同时将玄武岩纤维剪切成小段(玄武岩纤维段)，混合过程和剪切过程同时进行，塑料溶体对玄武岩纤维段进行浸润，使得聚丙烯树脂附着黏结在玄武岩纤维段的表面。其中，硅烷偶联剂、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE-g-MAH)和聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)三者对聚丙烯树脂接枝改性，改变聚丙烯树脂表面极性，使得玄武岩纤维和聚丙烯界面黏结强度增加。在完成混合浸润的操作之后，从挤出机中挤出线性的聚丙烯-玄武岩纤维复合物，经过冷却步骤和切粒步骤，可以获得本发明的玄武岩纤维增强聚丙烯材料。