[发明专利]一种蠕变变色的玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种蠕变变色的玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法，该材料由以下组分按重量份制备而成：聚丙烯86.5‑72.4份，改性玻璃纤维10‑20份，相容剂3‑6份，润滑剂0.3‑0.8份，抗氧剂0.2‑0.8份；所述改性玻璃纤维为玻纤接枝螺吡喃光致变色化合物，在外力作用下，该化合物中的螺C‑O键发生异裂可生成在长波区域吸收的开环的部花菁类化合物，达到变色提示作用。本发明通过在玻纤表面富含的羟基基团上接枝含反应活性基团羧基的螺吡喃化合物，得到改性玻璃纤维，利用该种改性玻纤材料加入聚丙烯中增强材料，即可达到受力变色的效果。

技术领域

本发明属于高分子材料改性技术领域，特别涉及一种蠕变变色的玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术

玻纤增强聚丙烯材料是一种常见的通用塑料，具有高强度、高刚性、高冲击强度、耐低温冲击强度和低翘曲蠕变的优异性能，被广泛用于汽车、家电、电子电器等结构部件。正是由于玻纤增强聚丙烯被用于结构制件，材料长期使用过程中如果发生变形，则潜在的危险性较大，若能及时探测出材料的变形，则具有深远的意义。又如一些保密性较高的特殊使用环境，蠕变变色的聚丙烯玻纤增强材料在一些军工产品用使用，若开启受力，材料则会发生不可逆的颜色变化，即可提示。

以螺吡喃为代表的螺环类化合物是一类新型的光致变色、应力变色的化合物，在外力作用下，螺C-O键发生异裂，可生成在长波区域吸收的开环的部花菁类化合物，本发明通过在玻纤表面富含的羟基基团上接枝上含反应活性基团羧基的螺吡喃化合物，用该种改性玻纤材料加入聚丙烯中增强材料，即可达到受力变色的效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种蠕变变色的玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种蠕变变色的玻纤增强聚丙烯材料，由以下组分按重量份制备而成：

所述改性玻璃纤维为玻纤接枝螺吡喃光致变色化合物。

作为优选的技术方案，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种。

作为优选的技术方案，所述改性玻璃纤维的制备方法如下：

(1)将玻璃纤维和1-(2-羧乙基)-2,3,3-三甲基吲哚啉苯并吡喃溶于溶剂中，室温下搅拌混合均匀得到反应物A；进一步，所述玻璃纤维与1-(2-羧乙基)-2,3,3-三甲基吲哚啉苯并吡喃的质量比为1：(0.3-0.5)；所述溶剂为二氯甲烷。

(2)向反应物A中加入二环已基碳二亚胺和N,N’-二甲基氨基吡啶，室温下搅拌8-15h后，过滤得到沉淀物，干燥后即得到改性玻璃纤维。进一步的，所述二环已基碳二亚胺和N,N’-二甲基氨基吡啶的质量比为(0.2-0.3)：(0.01-0.02)。

上述制备方法涉及的化学反应原理为：玻璃纤维的表面富含羟基，1-(2-羧乙基)-2,3,3-三甲基吲哚啉苯并吡喃中含有羧基，这两种物质在二环已基碳二亚胺和N,N’-二甲基氨基吡啶的存在下会发生脱水缩合，从而将1-(2-羧乙基)-2,3,3-三甲基吲哚啉苯并吡喃接枝在玻璃纤维上，得到改性玻璃纤维。

作为优选的技术方案，所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g)。

作为优选的技术方案，所述润滑剂为硅酮类润滑剂、芥酸酰胺类润滑剂、硬脂酸类润滑剂、乙烯基双硬脂酰胺中的一种。

作为优选的技术方案，所述抗氧剂为受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代酯类中的至少一种。

本发明的另一个目的是提供上述所述的蠕变变色的玻纤增强聚丙烯材料的制备方法，步骤如下：按配比称取聚丙烯、改性玻璃纤维、相容剂、润滑剂、抗氧剂后，加入双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出造粒，最终得到产品。所述双螺杆挤出机的长径比为36-44:1。