一种环保型高光泽低浮纤连续增强长玻纤聚丙烯复合材料的制作方法

1.本发明涉及长玻纤聚丙烯复合材料及其制备领域，具体涉及一种环保型高光泽低浮纤连续增强长玻纤聚丙烯复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.连续长玻纤增强聚丙烯复合材料(lgf-pp)具备较高的拉伸、弯曲强度及模量，随着国民经济的快速发展，已在汽车制造领域获得广泛应用，成为汽车工业实现低成本高效益目标的理想材料，是目前国际上极为活跃的复合材料开发品种之一。通过向热塑性树脂中添加增强纤维，同时对树脂进行改性等技术来制备纤维增强热塑性树脂基复合材料（新型结构复合材料、功能复合材料等）是新材料发展的一条行之有效的捷径。
3.长玻纤增强聚丙烯热塑性复合材料兼顾了低密度和高强度的特性广泛应用于汽车的各个部件，越来越多的车型采用该材料生产前端模块、仪表板骨架、汽车尾门、门基板，导水槽，储物箱等，由于对制件外观状况有严格要求，不允许出现表面浮纤、玻纤团聚等现象。因此如何在保证连续长玻纤增强聚丙烯材料力学性能的前提下，提升复合材料表面状况成为了当下亟待解决的问题。因此，开发一种环保型高光泽低浮纤连续增强长玻纤聚丙烯复合材料成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供了一种环保型高光泽低浮纤连续增强长玻纤聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种环保型高光泽低浮纤连续增强长玻纤聚丙烯复合材料，由以下重量百分含量的原料制成:聚丙烯 20%～60 %连续玻璃纤维20%～40 %相容剂2%～10%抗氧剂0.1 %~5 %润滑剂0.1 %~2 %黑色母 0.5 %~1.5 %本发明采用特定含量的各组分组合，再筛选特定的聚丙烯，在保证力学性能的前提下，利用经过特殊处理的玻璃纤维，通过熔融浸渍法，极大地增加了复合材料的流动性和浸润效果，降低了材料的浮纤，提高了材料的光泽度。
6.为了取得更好的发明效果，进行如下优选：所述的pp的熔融指数为≥50；进一步优选，具体采用冠泓的可再生pp材料。
7.所述的玻璃纤维为高模量无碱玻纤，泰山t838lp型、欧文斯科宁se4805型，四川威远玻纤ew758型中的一种。
8.所述的相容剂为聚丙烯-马来酸酐接枝物（pp-g-mah）、聚丙烯-丙烯酸接枝物（pp-g-maa）、聚丙烯-甲基丙烯酸接枝物（pp-g-maa）中的一种或者几种。上述相容剂可以有效改善聚合物和长玻纤的相容性作为优选，原料组成还包括抗氧剂、润滑剂和黑色母粒。所述的辅抗氧剂为亚磷酸酯类，优选抗氧剂168；所述的主抗氧剂为受阻酚类，优选抗氧剂1076。润滑剂为硅酮粉，优选为中蓝晨光gm-100；黑色母以pe为载体，优选卡博特2718。
9.按重量百分比计，再优选，所述的一种环保型高光泽低浮纤连续增强长玻纤聚丙烯复合材料原料组成包括：聚丙烯 20%～60 %连续玻璃纤维20%～40 %相容剂2%～5%抗氧剂0.1 %~1 %润滑剂0.1 %~2 %黑色母 0.5 %~1.2 %最优选，所述的一种环保型高光泽低浮纤连续增强长玻纤聚丙烯复合材料原料组成包括聚丙烯 20%～60 %连续玻璃纤维20%～40 %相容剂2%～4%抗氧剂0.3 %~1 %润滑剂0.2 %~1 %黑色母 0.5 %~0.8 %发明还公开了上述的一种环保型高光泽低浮纤连续增强长玻纤聚丙烯复合材料的制备方法：(1)将高模量无碱连续玻纤放入0-3mol/l的稀硝酸或者硫酸中处理0-2小时，进一步优选，具体采用2mol/l的稀硝酸中处理1小时，经过稀硝酸溶液适当时间表面处理的玻纤，可以同时提升玻纤与碳纳米管、马来酸酐接枝物的枝支率(2)将处理后的玻纤放入硅氧烷偶联剂与碳纳米管的混合液中浸润0-2小时，进一步优选，具体选用1小时处理时间，在偶联剂作用下通过碳纳米管的架桥作用，可以极大提升玻纤和马来酸酐接枝物的枝支率(3)将聚丙烯，相容剂，抗氧剂，润滑剂和黑色母混合均匀，然后从主喂料料斗加入到双螺杆挤出机中，再将玻纤从侧腔体模头穿入然后经过聚丙烯的熔融浸润，后经水冷、切粒和干燥，得到所述的一种环保型高光泽低浮纤连续增强长玻纤聚丙烯复合材料。
10.作为优选，所述的混合在搅拌机中进行，条件为：转速为600-800转/分钟，时间为3-6min；进一步优选800转/分钟混合6min。
11.所述的双螺杆挤出机从进料段到机头的第一温度区至第九温度区的温度设定为100℃-280℃，模头的温度为230℃-290℃。针对长玻纤聚丙烯生产第一温度区至第九温度区进一步优选为：100℃、240℃、240℃、230℃、230℃、220℃、240℃、280℃、280℃，模头温度290℃。
12.上述方法制备的一种环保型高光泽低浮纤连续增强长玻纤聚丙烯复合材料，粒子表面光滑平整，玻纤分散良好，制件表面基本无浮纤。
13.与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明材料刚性与韧性平衡且优异，经过特殊处理的玻纤极大的增加了与聚丙烯的相容性，提高了材料的光泽度，降低了注塑制件的表面浮纤。
14.说明书附图附图1对比例1浮纤截面图；附图2对比例2浮纤截面图；附图3对比例7浮纤截面图；附图4对比例10浮纤截面图；附图5实施例1浮纤截面图；附图6实施例2浮纤截面图。
具体实施方式
15.下面结合本发明对实施例和对比例进行进一步的阐述。
16.具体的制备方法如下：将一定量聚丙烯，相容剂，抗氧剂，润滑剂和黑色母加入搅拌锅中，均匀混合6min，然后从主喂料料斗加入到双螺杆挤出机中，将玻纤腔体模头穿入然后经过聚丙烯的熔融浸润。经特定温度的双螺杆挤出机挤出后经水冷、切粒和干燥，得到一种环保型高光泽低浮纤连续增强长玻纤聚丙烯复合材料。
17.将实施例和对比例所得玻纤增强聚丙烯复合材料通过注射机成型加工成测试样条，并对其进行力学性能测试。
18.实施例1经2mol/l稀硝酸处理无碱玻纤1小时，1小时偶联剂处理。
19.实施例2经2mol/l稀硝酸处理无碱玻纤2小时，2小时偶联剂处理。
20.对比例1未经处理的无碱玻纤。
21.对比例2经1mol/l稀硝酸处理无碱玻纤1小时，0小时偶联剂处理。
22.对比例3经1mol/l稀硝酸处理无碱玻纤1小时，1小时偶联剂处理。
23.对比例4未经稀硝酸处理无碱玻纤0小时，1小时偶联处理。
24.对比例5未经稀硝酸处理无碱玻纤0小时，2小时偶联处理。
25.对比例6经2mol/l稀硝酸处理无碱玻纤1小时，2小时偶联剂处理。
26.对比例7
经2mol/l稀硝酸处理无碱玻纤1小时，0小时偶联剂处理。
27.对比例8经2mol/l稀硝酸处理无碱玻纤2小时，1小时偶联剂处理。
28.对比例9经3mol/l稀硝酸处理无碱玻纤1小时，0小时偶联剂处理。
29.对比例10经2mol/l稀硫酸处理无碱玻纤1小时，1小时偶联剂处理。
30.对比例和实施例的对应力学性能和其它物性的测试结果如表2所示：通过对比例1, 对比例4，对比例5的数据可以看出，材料经过单独的偶联剂处理，
对材料性能和外观以及光泽度并无多大改善；通过对比例1，对比例2，对比例7，对比例9的数据可以看出玻纤单独经过硝酸处理，随着硝酸的浓度提升，玻纤表面处理效果越好，材料性能有一定的提升，硝酸浓度继续提升达到一定程度时，硝酸的处理效果对材料表面和材料性能的影响趋于稳定；根据对比例10，实施例1的数据可以看出硝酸的处理效果会略好于硫酸；根据对比例6，对比例7，实施例1的数据可以看出经过相同稀硝酸处理的玻纤，继续放入硅氧烷偶联剂与碳纳米管的混合液处理，随着时间增加，材料性能和材料表面会继续提升。根据以上数据确认最佳的处理工艺，将玻纤在 2mol/l的稀硝酸中处理1小时，再将处理后的玻纤放入硅氧烷偶联剂与碳纳米管的混合液中浸润1小时时间。