一种高表面张力的连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高表面张力的连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法，该复合材料由包括以下重量份的组分制成：聚丙烯40~65份，功能聚丙烯共聚物2~5份，连续玻璃纤维30~50份，偶联剂0.5~1份，主抗氧剂0.1~0.5份，辅助抗氧剂0.2~0.8份，润滑剂0.5~1份，相容剂0.5~5份。本发明专利技术通过合成一种具有高表面张力的功能聚丙烯共聚物，并加入到连续玻纤增强聚丙烯体系中，在保持连续玻纤增强聚丙烯的优异性能的同时可以有效提高连续玻纤增强聚丙烯材料的表面张力，使用本发明专利技术注塑成型的零部件表面具有较高的表面张力以及较长久的保持率，从而不需要通过对零部件进行表面预处理而直接粘接涂覆，简化了零部件厂家的生产工艺，降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子材料
，涉及一种高表面张力的连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
连续纤维增强的聚丙烯材料作为一种通用工程塑料，它具有高强度、高刚度、刚冲击强度、低密度、低翘曲蠕变性、抗动态疲劳性能优异的性能，因其性价比高，广泛应用于汽车、家电等结构零部件；目前不仅应用在汽车外部结构部件，如发动机罩盖、前端支架等，而且因为其优异的力学性能和高的性价比，也开始广泛应用在汽车内饰部件，如内护板、仪表板、安全气囊壳体等部件。这些部件注塑成型后还要粘附聚氨酯泡沫层，以增加汽车的安全性和乘客的舒适感，然而聚丙烯是一种典型的非极性结晶高分子材料，其表面能较低，表面附着力非常差，零部件厂家为增加聚丙烯内饰件的表面附着力，必须额外增加表面处理的工艺。如何采用简单的加工方法，使聚丙烯表面具有较为持久的功能改性效果，一直是国内外研究的热点。目前对聚丙烯表面改性的主要方法有：化学氧化处理法、等离子体处理法、火焰及热处理法、电晕处理法、接枝共聚法以及共混改性法等。其中，热处理的方法已成为大多数的零部件厂家用来提高聚丙烯制件表面张力的预处理方法，但是在实际生产中，由于火焰温度不宜控制，极易产生变色或者变形，最终导致难以装配，从而造成了成品损失。此外火焰处理的过程既耗能又费时费力，致使生产效率明显降低。为了提高聚丙烯的表面张力，改善制件的表面附着力，中国专利CN102532696A公开了一种聚丙烯复合材料，其是通过添加PA/PP接枝物，改善聚丙烯材料的表面张力，但是该专利中所用到的PA/PP接枝物的接枝率比较低，市场化的成本较高。中国专利CN101638535A公开的改性聚丙烯塑胶涂料以及生产工艺，采用聚丙烯与乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、氯化聚丙烯树脂、附着力树脂等混合，制备具有良好附着力的聚丙烯材料，但是聚丙烯的用量太少，无法发挥聚丙烯廉价的优势，而造成生产成本高。而目前对于改善连续玻纤增强聚丙烯体系的表面张力的暂无资料报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为了克服现有技术的缺陷，而提供一种高表面张力的连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料材料及其制备方法，在使用该材料注塑的制件时，就不必对零部件进行预处理工艺，从而达到提高加工效率，降低加工成本，减少不良品。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种高表面张力的连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，由以下组分按重量份制备而成：聚丙烯40~65份，功能聚丙烯共聚物2~5份，连续玻璃纤维30~50份，偶联剂0.5~1份，主抗氧剂0.1~0.5份，辅助抗氧剂0.2~0.8份，润滑剂0.5~1份，相容剂0.5~5份，所述的功能聚丙烯共聚物为聚丙烯/聚乙烯基吡咯烷酮嵌段共聚物，其熔指在230℃/2.16Kg条件下为26~80g/10min；所述功能聚丙烯共聚物中的聚乙烯基吡咯烷酮质量百分含量为60~80%。进一步，所述的聚丙烯选自均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的一种或者两种，其熔指在230℃/2.16Kg条件为26~350g/10min。所述的连续玻璃纤维选自连续无碱玻璃纤维，其直径为10~22μm、线密度为1000~4800tex。所述的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）或γ-2,3环氧丙氧-丙基三甲氧基硅烷（KH560）；优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）。所述的主抗氧剂选自四[甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯（1010）、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（1076）或N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺（1098）；优选为四[甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯（简称抗氧剂1010）；所述的辅助抗氧剂选自三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（168）或二亚磷酸季戊四醇二硬脂醇酯（618），优选为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（简称抗氧剂168）。所述的润滑剂选自乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、聚乙烯蜡或季戊四醇硬脂酸脂中的至少一种。所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，其接枝率为0.1~10%、熔指在230℃/2.16Kg条件下为60~220g/10min。本专利技术的另一个目的是提供上述高表面张力的连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，包含以下步骤：（1）制备功能聚丙烯共聚物a.双端基聚丙烯的合成；将等规聚丙烯加入过量的浓硝酸中，加热到100~120℃进行回流反应4~6h，然后对反应液冷却过滤后分别用水、丙酮冲洗至pH值为5.8~6.2，除尽残余硝酸后干燥得双端基聚丙烯；b.端羟基聚乙烯基吡咯烷酮的合成；以N-乙烯基吡咯烷酮为单体，水作溶剂，过氧化氢为引发剂，浓氨水为活性剂，将上述物料在氮气保护下升温至60~80℃进行聚合反应2~4h，反应结束后用丙酮沉淀，并对沉淀物进行干燥得端羟基聚乙烯基吡咯烷酮；c.功能聚丙烯共聚物的合成；将双端基聚丙烯和聚乙烯基吡咯烷酮按质量比为1.6：2.0~11.0溶解在环己酮中，然后加入2-氯-1-甲基碘代吡啶和三乙胺，所述双端基聚丙烯、2-氯-1-甲基碘代吡啶和三乙胺三者之间的质量比为1.6：0.25~0.5：0.1~0.5；升温至110~130℃反应8~12h后进行冷却至室温，然后过滤、真空干燥得到功能聚丙烯共聚物；（2）混合物料按配比将聚丙烯、功能聚丙烯共聚物、偶联剂、主抗氧剂、辅助抗氧剂、润滑剂、相容剂，依次加入到高混机中，于40~60℃混合3-5分钟；（3）制备聚丙烯复合材料将步骤（2）中混合物料通过双螺杆挤出机熔融塑化注入到与双螺杆挤出机机头相连接的浸渍模具中，然后将连续玻璃纤维在牵引机的作用下牵引进入浸渍模具中并与熔融混合物料进行浸渍分散，最后切粒成长度为11-13mm、粒径为2.5~3.5mm的聚丙烯复合材料。进一步，所述的双螺杆挤出机的螺杆直径20~65mm、螺杆的长径比为40：1，双螺杆挤出机的混合熔融温度设定为：第一段160~180℃，第二段180~190℃，第三段190~200℃，第四段200~210℃，第五段210~220℃，熔体温度205~215℃，机头温度215~225℃；所述的浸渍模具的温度为220~230℃；所述复合材料中连续玻璃纤维的含量是通过定型口模的尺寸来调整的，所述定型口模为的直径为2.0mm~3.5mm。切粒可通过调整切粒机的切刀转速，使制备得到的聚丙烯复合材料的切成长度为11-13mm、粒径为2.5~3.5mm的颗粒状。本专利技术同现有技术相比，具有如下优点和有益效果：1、本专利技术通过添加自制的功能聚丙烯共聚物作为高分子表面活性剂，可以明显提高连续玻纤增强聚丙烯材料的表面张力，改善聚丙烯树脂和玻纤的界面相容性，从而使制成的零部件表面附着力增大而不需要粘附前对零部件表面进行预处理，这是因为功能聚丙烯共聚物中的共混改性的聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高表面张力的连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：由以下组分按重量份制备而成：聚丙烯                   40~65份，功能聚丙烯共聚物         2~5份，连续玻璃纤维             30~50份，偶联剂                   0.5~1份，主抗氧剂                 0.1~0.5份，辅助抗氧剂               0.2~0.8份，润滑剂                   0.5~1份，相容剂                   0.5~5份，所述的功能聚丙烯共聚物为聚丙烯/聚乙烯基吡咯烷酮嵌段共聚物，其熔指在230℃/2.16Kg 条件下为26~80g/10min；所述功能聚丙烯共聚物中的聚乙烯基吡咯烷酮质量百分含量为60~80%。

【技术特征摘要】
1.一种高表面张力的连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：由以下组分按重量份制备而成：
聚丙烯40~65份，
功能聚丙烯共聚物2~5份，
连续玻璃纤维30~50份，
偶联剂0.5~1份，
主抗氧剂0.1~0.5份，
辅助抗氧剂0.2~0.8份，
润滑剂0.5~1份，
相容剂0.5~5份，
所述的功能聚丙烯共聚物为聚丙烯/聚乙烯基吡咯烷酮嵌段共聚物，其熔指在230℃/2.16Kg条件下为26~80g/10min；所述功能聚丙烯共聚物中的聚乙烯基吡咯烷酮质量百分含量为60~80%。
2.根据权利要求1所述的高表面张力的连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的聚丙烯选自均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的一种或者两种，其熔指在230℃/2.16Kg条件为26~350g/10min。
3.根据权利要求1所述高表面张力的连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的连续玻璃纤维选自连续无碱玻璃纤维，其直径为10~22μm、线密度为1000~4800tex。
4.根据权利要求1所述高表面张力的连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-2,3环氧丙氧-丙基三甲氧基硅烷。
5.根据权利要求1所述高表面张力的连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的主抗氧剂选自四[甲基-β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯或N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺；
所述的辅助抗氧剂选自三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯或二亚磷酸季戊四醇二硬脂醇酯。
6.根据权利要求1所述高表面张力的连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的润滑剂选自乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、聚乙烯蜡或季戊四醇硬脂酸脂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述高表面张力的连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，其接枝率为0.1~10%、熔指在230℃/2.16Kg条件下为60~220g/10min。
8.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨桂生，蒋超杰，
申请(专利权)人：合肥杰事杰新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34