[發明專利]一種連續有機纖維填充聚丙烯復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310382859.9
• 申請日: 2013-08-29
• 公開（公告）號: CN104419060B
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 楊桂生;李萬里;姚晨光
• 申請（專利權）人: 合肥杰事杰新材料股份有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08J5/06;B29B9/06;D06M15/21;D06M101/34;D06M101/32
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙)34115
• 代理人: 汪貴艷

技術領域

本發明涉及高分子改性材料領域，具體涉及一種連續有機纖維填充聚丙烯復合材料及其制備方法。

背景技術

連續纖維填充熱塑性樹脂中的纖維單向排布，平均長度為5-30mm且長度方向與樹脂粒料長度方向相同。與一般的短纖維填充熱塑性塑料相比，它具有更加優異的抗沖擊強度、拉伸強度、模量等力學性能。

連續有機纖維填充聚丙烯是近年來很熱門的一項研究課題，大部分的研究者只是直接通過添加未經過處理的連續有機纖維填充聚丙烯，然后產品因為其相容性不好，力學性能很差。也有研究者把一些相容劑或偶聯劑直接與基體樹脂共混擠出，在熔體槽中浸潤纖維，拉條，切粒。然而，這種方法存在嚴重的缺陷：纖維在通過熔體槽時，不經過剪切，直接被熔體槽中的熔體浸潤，因為通過時間較短，相容劑或偶聯劑與內部的纖維浸潤性較差，從而使得最終產品強度、沖擊性能提高的幅度有限。

發明內容

本發明的目的是克服上述現有有機纖維填充聚丙烯存在的問題，提供一種連續有機纖維填充聚丙烯復合材料。

一種連續有機纖維填充聚丙烯復合材料，由以下組分按重量份制備而成：

聚丙烯蠟接枝馬來酸酐改性有機纖維5-70份；

聚丙烯30-95份；

助劑0-30份。

進一步，所述的聚丙烯蠟接枝馬來酸酐改性有機纖維是指有機纖維浸潤在聚丙烯蠟接枝馬來酸酐溶液中經表面處理所得。

所述的聚丙烯蠟接枝馬來酸酐溶液由聚丙烯蠟接枝馬來酸酐與混合液按質量濃度比1-100g/L組成，所述混合液為二甲苯與四氫呋喃按體積比為10:1組成。

所述的助劑為抗氧劑、填料、潤滑劑或光穩劑中的至少一種。

所述的有機纖維為尼龍纖維或聚酯纖維。

本發明的另一個目的是提供一種制備上述連續有機纖維填充聚丙烯復合材料的方法，包括如下步驟：

（1）把二甲苯與四氫呋喃按體積比為10:1配制成混合液，再將聚丙烯蠟接枝馬來酸酐于室溫條件下溶解于二甲苯與四氫呋喃的混合液中制成濃度為1-100g/L聚丙烯蠟接枝馬來酸酐溶液；

（2）將表面未經過處理的有機纖維浸潤到聚丙烯蠟接枝馬來酸酐溶液中1-2小時，取出干燥得到聚丙烯蠟接枝馬來酸酐改性有機纖維；

（3）按配比把聚丙烯、助劑進行均勻混合后，從擠出機進料口中加入，熔融擠出至熔體槽；再將（2）制備的聚丙烯蠟接枝馬來酸酐改性有機纖維5-70份從熔體槽纖維入口加入，經牽引、壓輥、切粒，得到連續有機纖維填充聚丙烯復合材料。

本發明制備的連續有機纖維單絲沿母粒長度方向平行排列，且與母粒顆粒長度相同，平均長度為5-30mm；

聚丙烯蠟接枝馬來酸酐改性有機纖維中有機纖維浸潤到聚丙烯蠟接枝馬來酸酐溶液中時間很關鍵，一般為1-2小時，如果浸潤時間少于1小時浸潤性較差，會降低后期產品的力學性能。

所述的混合液為二甲苯與四氫呋喃按體積比為10:1組成，這種混合溶劑毒性小，可以常溫溶解聚丙烯蠟接枝馬來酸酐。其中常溫溶解一方面減少了溶劑的揮發，另一方面減少了由加熱引起的能耗。

所述的聚丙烯蠟接枝馬來酸酐溶解于二甲苯與四氫呋喃中的濃度范圍為1g/L-100g/L，這個優選的混合比例可以在最短的時間內溶解聚丙烯蠟接枝馬來酸酐，大大縮短了溶解時間。

本發明實施例中選用的抗氧劑為抗氧劑1010與抗氧劑168的復配物，光穩劑選用3,5-雙叔丁基-4-羥基苯甲酸，潤滑劑選用石蠟，填料選用滑石粉。

本發明的有益效果有：

（1）經過大量的實驗，我們使用聚丙烯蠟接枝馬來酸酐溶液來改性連續有機纖維，增加了連續有機纖維表面的官能度和表面粗糙度，與聚丙烯基體界面結合能力強，大大的改善有機纖維與基質的浸潤性與相容性，最終制備的連續有機纖維填充聚丙烯具有高強度、超高韌性，具有廣泛的應用前景。

（2）纖維浸潤工藝簡單，常溫操作；既減少了溶劑的揮發，又減少了由加熱引起的能耗。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明作進一步的說明。

如無具體說明，本發明的各種原料均可以通過市售得到；或根據本領域常規方法得到。除另有定義或說明，本文中所使用的所有專業與科學用語與本領域技術熟練人員熟悉的意義相同。此外任何與所記載內容相似或均等的方法及材料皆可應用于本發明方法中。

本發明中力學測試方法如下：

拉伸性能的測試：ASTM D638,塑料拉伸性能試驗方法，拉伸速度5mm/min。