[發明專利]玄武巖連續纖維增強聚丙烯材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201310192523.6
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN103289194A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 邵華;楊澤;龔軍;夏建盟;何威;肖鵬
• 申請（專利權）人: 江蘇金發科技新材料有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L51/06;C08K9/00;C08K7/10;C08J5/06
• 代理公司: 昆山四方專利事務所 32212
• 代理人: 盛建德

技術領域

本發明涉及一種纖維增強聚合物材料及其制備方法，尤其涉及一種玄武巖連續纖維增強聚丙烯材料及其制備方法，屬于改性聚丙烯材料技術領域。

背景技術

玄武巖作為一種火山巖，它是在地球深處經過高溫高壓和漫長的歷史演變而成的。玄武巖通過澆鑄工藝制成瓦及板用于建筑市場已有多年歷史，澆鑄的玄武巖鋼管內襯有很高的耐磨性，廣泛應用于工業生產中，此外玄武巖在粉碎狀態下還可以用作混凝土的集料。

采用天然耐火玄武巖擠出的連續纖維，在幾乎所有的用途方面都可以用來替代石棉纖維。近十年來，玄武巖纖維已成為增強復合材料的競爭性材料，其與碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯纖維(UHMWPE)等高技術纖維相比，除了具有高技術纖維的高強度和高模量的特點外，還具有耐高溫性佳、抗氧化好、抗輻射好、絕熱隔音效果佳、過濾性好、抗壓縮強度和剪切強度高、適應于各種環境下使用等優異性能，且性價比好，是一種純天然的無機非金屬材料，也是一種可以滿足國民經濟基礎產業發展需求的新型基礎材料和高技術纖維。

聚丙烯（PP）作為一種通用塑料，進入了日常生活的各個角落，其中經過E玻璃纖維改性的PP材料憑借其良好的剛性，在部分應用上取代了工程塑料。但玻纖增強聚丙烯材料的韌性和耐酸耐堿性均不佳，采用此種材料制成的制件不適于在復雜化學介質中使用，特別不適于在酸性的化學介質中使用。

發明內容

為了克服上述現有技術中存在的不足，本發明提供了一種玄武巖連續纖維增強聚丙烯材料及其制備方法，該方法制備所得的增強聚丙烯材料韌性優良，且耐酸耐堿性佳，尤其耐酸性化學介質性能優良，適用于制作在復雜化學介質中使用的制件。

本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種玄武巖連續纖維增強聚丙烯材料，由以下按總重量百分比計的各組分組成：

其中所述聚丙烯樹脂為230℃/2.16KG測試條件下熔融指數范圍為50~200g/10min的聚丙烯樹脂；所述玄武巖連續纖維的直徑小于22μm且已經偶聯劑進行表面處理，其與聚丙烯樹脂結合能夠為增強材料提供所需的剛性和韌性。

其進一步的技術方案為：

所述聚丙烯樹脂為由不同熔融指數聚丙烯復配而得的熔融指數為50~200g/10min的聚丙烯樹脂，或由過氧化物降解普通聚丙烯而得的具有50~200g/10min單一熔融指數的聚丙烯樹脂。

熱穩定劑能夠減少材料在加工過程中及后期使用過程中材料的分解，本發明中所述熱穩定劑為雙酚A、苯基對苯二胺、二苯基對苯二胺、4-羥基十二烷酰替苯胺、4-羥基十八烷酰替苯胺、亞磷酸三壬基苯酯、亞磷酸三苯酯、亞磷酸辛二苯酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三（3,5-二叔丁基-4-羥基芐基）苯、三甲基苯、2,2’-甲撐雙（4-乙基-6-叔丁基苯酚）、對叔丁基杯[4]芳烴、對叔丁基杯[6]芳烴和對叔丁基杯[8]芳烴中的至少一種。

所述熱穩定劑優選為苯基對苯二胺、二苯基對苯二胺、亞磷酸三苯酯和對叔丁基杯[6]芳烴中的至少一種。

相容劑可用以增加纖維與樹脂間的接合性，提高材料的力學性能。本發明中所述極性單體接枝聚合物型相容劑中聚合物為聚乙烯和聚丙烯中的至少一種，所述極性單體為馬來酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸和丙烯酸酯中的至少一種。

所述丙烯酸酯為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸環氧丙酯。

本發明還公開了一種玄武巖連續纖維增強聚丙烯材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

（1）將聚丙烯樹脂、極性單體接枝聚合物型相容劑和熱穩定劑加入到雙螺桿擠出機中進行充分熔融并混合均勻得到高溫熔體，其中雙螺桿的溫度范圍為260~340℃，聚丙烯樹脂的用量為34~78wt.%，極性單體接枝聚合物型相容劑的用量為5~8wt.%，熱穩定劑的用量為0.2~2wt.%；

（2）將經偶聯劑處理后的玄武巖連續纖維牽引穿過浸漬模具，與（1）中所得高溫熔體充分接觸，其中玄武巖連續纖維的用量為15~60wt.%，浸漬模具的溫度范圍為200~320℃；

（3）將（2）中經浸漬后的玄武巖連續纖維進行牽引并依次進行水冷卻、切粒機造粒，得到粒子長度為5~20mm的玄武巖連續纖維增強聚丙烯材料。