【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料领域，具体涉及一种注塑成型制品用高光泽、高刚性和高韧性聚丙烯复合材料及其制备方法
技术介绍
1、聚丙烯具有密度低、成本低以及易于回收利用等优点，但是与聚碳酸酯、聚酰胺等工程塑料相比，抗拉强度和冲击韧性低很多，极大的限制了聚丙烯的应用领域。为了提高聚丙烯的力学性能，一般通过添加玻璃纤维、玄武岩纤维等方式增强聚丙烯，但是增强后的聚丙烯会存在表面翘曲、浮纤、低光泽等缺点。
2、现有的对于玄武岩纤维增强聚丙烯的研究有很多是基于研究体系的性能、体系的相容性或者成本优化等。
3、如公开号为cn 110483897 a的中国专利文献中公开了一种玄武岩纤维增强聚丙烯材料及其制备方法，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。主要针对增强体系的性能和成本进行优化。
4、因此，对于获得更优异表面的增强聚丙烯的方法，仍然需要进一步的研究。
技术实现思路
1、针对本领域存在的不足之处，本专利技术提供了一种注塑成型制品用高光泽、高刚性和高韧性聚丙烯复合材料，兼具优异的刚性、韧性和高光泽表面，可用于刚性、韧性和光泽度
2、一种注塑成型制品用高光泽、高刚性和高韧性聚丙烯复合材料，按重量份计，原料组成包括：
3、通用聚丙烯 40~80份，
4、超高熔指聚丙烯 5~10份；
5、超高分子量聚乙烯粉末 5~10份，
6、玄武岩纤维短切纱 5~30份，
7、复配相容剂 3~15份，
8、耐老化助剂 0.1~2份。
9、所述复配相容剂包括：
10、马来酸酐接枝聚乙烯 1~5份，
11、马来酸酐接枝聚丙烯 1~5份，
12、马来酸酐接枝poe 1~5份。
13、本专利技术将马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝poe复配作为相容剂，优选马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯，应用于特定的聚丙烯材料配方体系中，三者复配，既起到增容作用，同时改变熔体流变性能，从而影响表面光泽度，其中马来酸酐接枝聚乙烯占复配相容剂总量的1/4~1/5，表面光泽度最优。
14、所述通用聚丙烯为均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯，230℃、2.16 kg测试条件下熔体流动速率为1~50 g/10 min。
15、所述超高熔指聚丙烯为均聚聚丙烯，230℃、2.16 kg测试条件下熔体流动速率为1500~2500 g/10 min。
16、所述超高分子量聚乙烯粉末，为市售分子量大于100万的聚乙烯，粉末状。
17、所述玄武岩纤维短切纱，单丝直径为5.5~25 μm，长度6~100 mm，表面涂有硅烷偶联剂。
18、所述耐老化助剂为抗氧剂、光稳定剂中的至少一种。所述抗氧剂可选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯、硫代二丙酸双十八酯、硫代二丙酸双月桂酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一种或两种以上。所述光稳定剂可选自德国巴斯夫光稳定剂855。所述耐老化助剂优选为复配抗氧体系。
19、所述注塑成型时，注塑速度参数设定为低速，注塑速度10%-25%（注塑机自身注塑速度参数中最高速度的百分比），注塑量不超过3g/s。
20、经研究发现，在满足上述各条件的情况下，所得聚丙烯材料具有优异的力学性能和较高的表面光泽。
21、本专利技术还提供了所述的高光泽、高刚性和高韧性聚丙烯复合材料的制备方法，包括步骤：
22、（1）将除玄武岩纤维短切纱外原料按配比混合搅拌均匀，所述搅拌的转速为80~90rpm，时间为10~15 min；
23、（2）将步骤（1）所得混合物从双螺杆挤出机主喂料口加入，将玄武岩纤维短切纱通过侧喂加入（侧喂位置为挤出机二分之一位置），经熔融挤出、造粒即得所述的高光泽、高刚性和高韧性聚丙烯复合材料。
24、步骤（2）中，所述主喂料的下料速度为20±5 hz，所述熔融挤出的温度为170~240℃，所述双螺杆挤出机的主机转速为300~500转/分钟。
25、步骤（2）中，所述熔融挤出的温度具体分布为：一区180±10℃，二区200±10℃，三区220±10℃，四~九区230±10℃。
26、本专利技术所述的高光泽、高刚性和高韧性聚丙烯复合材料适用在高光泽高刚性高韧性均有要求的注塑塑料制品领域。
27、本专利技术与现有技术相比，主要优点包括：本专利技术将超高分子量聚乙烯和玄武岩纤维短切纱同时作为填充物对聚丙烯材料进行刚性和韧性上的增强；又创造性的添加了极高流动性的超高熔指聚丙烯，高光泽、高流动的超高熔指聚丙烯更多的富集在制件表面，提供高光泽、高平整的表面；超高分子量聚乙烯和玄武岩纤维短切纱体系富集在制件内部，提供给复合材料极高的力学强度和韧性，同时需要注意的是，为了不让复合材料出现分层，注塑速度需要保持在低速。通过复配相容剂及其配比，意外的发现三种普通的相容剂复配，只有当马来酸酐接枝聚乙烯在复配相容剂中占比在一定范围内，对表面得光泽度影响巨大。按本专利技术公布的方法和要求获得的复合材料，同时在弯曲模量、简支梁缺口冲击强度和光泽度三个维度表现优异。
28、实施方式
29、下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
30、实施例1~6和对比例1~3的配方如表1；
31、除纤维外，其他原料按配方在搅拌锅中搅拌10分钟，混合均匀后，放入挤出机料斗，通过双螺杆挤出机熔融共混，玄武岩纤维短切纱通过侧喂加入，控制挤出温度170~240℃制备得到高光泽、高刚性和高韧性聚丙烯复合材料，各种原料来源选自按表2所列。
32、将制得的聚丙烯材料在鼓风干燥箱，85℃干燥2小时，然后由注塑机注塑测试样条，实施例1~5和对比例1~3的注塑速度20%，实施例6的注塑速度45%。弯曲模量测试按 gb/t9341 178标准执行，速度为2 mm/min；简支梁缺口冲击强度按 gb/t 1043.1标准执行，摆锤3.75j；表面光泽度按gb/t 9754标准执行，按60°角度测试。测试性能数据结果见下表3，数据保留一定有效位数，性能测试结果如表3。
33、表1配方组分
34、 本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种注塑成型制品用高光泽、高刚性和高韧性聚丙烯复合材料，按重量份计，原料组成包括：
2.根据权利要求1所述一种注塑成型制品用高光泽、高刚性和高韧性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的马来酸酐接枝聚乙烯为马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯。
3.根据权利要求1所述一种注塑成型制品用高光泽、高刚性和高韧性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述通用聚丙烯为均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯，230℃、2.16 kg测试条件下熔体流动速率为1~50 g/10 min。
4.根据权利要求1所述一种注塑成型制品用高光泽、高刚性和高韧性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述超高熔指聚丙烯为均聚聚丙烯，230℃、2.16 kg测试条件下熔体流动速率为1500~2500 g/10 min。
5.根据权利要求1所述一种注塑成型制品用高光泽、高刚性和高韧性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯粉末，为市售分子量大于100万的聚乙烯，粉末状。
6.根据权利要求1所述一种注塑成型制品用高光泽、高刚性和高韧性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述玄武岩纤维短切纱，单丝
7.根据权利要求1所述一种注塑成型制品用高光泽、高刚性和高韧性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述耐老化助剂为抗氧剂、光稳定剂中的至少一种；所述抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯、硫代二丙酸双十八酯、硫代二丙酸双月桂酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一种或两种以上；所述光稳定剂选自德国巴斯夫光稳定剂855。
8.根据权利要求1所述一种注塑成型制品用高光泽、高刚性和高韧性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述注塑成型时，注塑速度参数设定为低速，注塑速度10%-25%，注塑量不超过3g/s。
9.根据权利要求1所述所述的一种高光泽、高刚性和高韧性聚丙烯复合材料的制备方法，包括步骤：
10.根据权利要求9所述所述的一种高光泽、高刚性和高韧性聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述其特征在于，步骤（2）中，所述主喂料的下料速度为20±5 Hz，所述熔融挤出的温度为170~240℃，所述双螺杆挤出机的主机转速为300~500转/分钟；步骤（2）中，所述熔融挤出的温度具体分布为：一区180±10℃，二区200±10℃，三区220±10℃，四~九区230±10℃。
...【技术特征摘要】
1.一种注塑成型制品用高光泽、高刚性和高韧性聚丙烯复合材料，按重量份计，原料组成包括：
2.根据权利要求1所述一种注塑成型制品用高光泽、高刚性和高韧性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的马来酸酐接枝聚乙烯为马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯。
3.根据权利要求1所述一种注塑成型制品用高光泽、高刚性和高韧性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述通用聚丙烯为均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯，230℃、2.16 kg测试条件下熔体流动速率为1~50 g/10 min。
4.根据权利要求1所述一种注塑成型制品用高光泽、高刚性和高韧性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述超高熔指聚丙烯为均聚聚丙烯，230℃、2.16 kg测试条件下熔体流动速率为1500~2500 g/10 min。
5.根据权利要求1所述一种注塑成型制品用高光泽、高刚性和高韧性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯粉末，为市售分子量大于100万的聚乙烯，粉末状。
6.根据权利要求1所述一种注塑成型制品用高光泽、高刚性和高韧性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述玄武岩纤维短切纱，单丝直径为5.5~25 μm，长度6~100 mm，表面涂有硅烷偶联剂。
7.根据权利要求1所述一种注塑成型制...
【专利技术属性】
技术研发人员：周云国，万永强，李俊，孙心克，张磊，
申请(专利权)人：中广核俊尔浙江新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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