[發明專利]連續玄武巖纖維增強聚丙烯/尼龍合金材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201310192593.1
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN103289377A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 楊澤;龔軍;楊碎平;劉樂文;邵華;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: C08L77/02
• 分類號: C08L77/02;C08L77/06;C08L23/12;C08L51/06;C08K7/10;C08J3/22
• 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，尤其涉及一種連續玄武巖纖維增強聚丙烯/尼龍合金材料及其制備方法，屬于改性聚合物復合材料技術領域。

背景技術

聚丙烯（PP）是現在四大通用塑料之一，廣泛應用于工業、農業、交通運輸及日常生活中，成為人們日常生活中不可或缺的材料之一。近年來PP改性材料越來越多地進入了人們的生活當中。玻纖增強改性聚丙烯以其良好的剛性和韌性得到了人們的極大歡迎，特別是長玻纖增強的聚丙烯材料以其獨特的性能得到廣泛的應用，但聚丙烯產品由于剛性不足，難以應用到工程領域中。尼龍（PA）產品剛性很好，但價格偏高，韌性偏低，吸水率較高，如果能將二者結合制備一種纖維增強的合金材料，則一方面可以提升聚丙烯材料的剛性問題，使其在工程化道路上得到更廣泛的應用；另一方面可以解決尼龍價格偏高，吸水率過高等問題，得到一種介于兩者性能間的理想的材料。

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。將聚丙烯與尼龍制成連續纖維增強材料，一方面可以克服聚丙烯相對強度較底的問題，另一方面可以降低尼龍材料的吸水問題，得到一種易于工程化的材料。

發明內容

為了克服上述現有技術中存在的不足，本發明提供了一種連續玄武巖纖維增強聚丙烯/尼龍合金材料及其制備方法，該方法使用摻混法生產的纖維增強合金材料能夠實現聚丙烯樹脂和尼龍樹脂之間優良的混合，且加工工藝簡便操作。

本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種連續玄武巖纖維增強聚丙烯/尼龍合金材料，由30-50%連續玄武巖纖維增強聚丙烯復合樹脂母粒和50-70%聚丙烯/尼龍合金母粒摻混而成，所述連續玄武巖纖維增強聚丙烯/尼龍合金材料中連續玄武巖纖維含量為16-30%，上述百分比均為重量百分比。

其進一步的技術方案為：

所述連續玄武巖纖維增強聚丙烯復合樹脂母粒主要由40-60%的連續玄武巖纖維、35-54%的聚丙烯樹脂和3.5-5.0%的極性單體接枝聚合物型相容劑組成，上述百分比均為重量百分比。

聚丙烯/尼龍合金母粒主要由20-70%的聚丙烯樹脂、21-70%的尼龍和5-8%的極性單體接枝聚合物型相容劑熔融混合而成，上述百分比均為重量百分比，其中尼龍為尼龍6和尼龍66中的至少一種，優選為尼龍6。

所述極性單體接枝聚合物型相容劑中聚合物基體選自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丁烯共聚物和乙烯-辛烯共聚物中的至少一種，所述極性單體為馬來酸酐、丙烯酸和丙烯酸酯中的至少一種，所述極性單體接枝聚合物型相容劑優選為馬來酸酐接枝聚丙烯。

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0.5~400g/10min的聚丙烯樹脂，或具有0.5~400g/10min單一熔融指數的聚丙烯樹脂。

所述連續玄武巖纖維增強聚丙烯復合樹脂母粒還包括0.5-1.0%熱穩定劑。

所述聚丙烯/尼龍合金母粒還包括0.5-1.0%硅烷偶聯劑、0.5-1.0%熱穩定劑、0.5-1.0%潤滑劑中的至少一種。

所述硅烷偶聯劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一種；所述熱穩定劑為二苯基對苯二胺、4-羥基十八烷酰替苯胺、亞磷酸三苯酯、亞磷酸辛二苯酯和硫代二丙酸二月桂酯中的至少一種；所述潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅和芥酸酰胺中的至少一種。

本發明還公開了一種連續玄武巖纖維增強聚丙烯/尼龍合金材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

（1）連續玄武巖纖維增強聚丙烯復合樹脂母粒的制備：將?35-54wt.%聚丙烯樹脂、3.5-5.0wt.%極性單體接枝聚合物型相容劑和0.5-1.0?wt.%熱穩定劑從雙螺桿擠出機的喂料口加入，進行充分熔融并混合均勻，然后將40~60wt.%連續玄武巖纖維從專用模頭中拉出后，依次經過水冷卻、切粒機造粒，得到長度為5~12mm的連續玄武巖纖維增強聚丙烯母粒；