[發明專利]一種多尺度纖維增強聚丙烯/聚酰胺復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410383941.8
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN104194147A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 周武;鄭云龍;陳永東;李宏;張祥福;周文
• 申請（專利權）人: 上海普利特復合材料股份有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L23/14;C08L77/02;C08L77/06;C08L51/06;C08K7/14;C08K7/06
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 吳澤群

技術領域

本發明涉及高分子材料領域，具體涉及一種多尺度纖維增強聚丙烯/聚酰胺復合材料及其制備方法。

背景技術

長纖維增強熱塑性復合材料LFT是近年來熱塑性聚合物基復合材料的開發熱點之一，顯著的結構特征為增強纖維呈規整的定向排布狀態，纖維取向程度高且長度與樹脂粒料相等。與通常的短纖維增強熱塑性復合材料SFT相比，LFT具有優良的力學性能、耐熱性及耐蠕變特性，尤其是其抗沖擊性能明顯優于后者，近年來已在汽車、基建、化工環保、電子電器、休閑器械等領域得以廣泛應用和普及。

窨井作為現代市政管網工程中不可或缺的組成部分，常用于水、電、燃氣、通訊等管道線路的維護、檢修等，其位于井口的罩蓋對保障行人及交通安全的關鍵環節。聚合物基復合材料窨井蓋在安全性、便利性、耐腐蝕性等方面均優于傳統的鑄鐵井蓋，但其承載能力還是亟待加強，高剛性、高抗沖的長纖維增強材料LFT正是其最為理想的原材料之一。

聚丙烯/聚酰胺樹脂合金是一種綜合性能優異的LFT基體材料，在具備聚丙烯的流動性好、耐濕性及耐化學性能好等優點的同時，加入高力學性能、高耐熱的聚酰胺以保證復合材料的最終性能表現。CN101195707記述了一種將聚丙烯、聚酰胺、增韌劑及連續玻璃纖維加入到雙螺桿擠出機，一步共混擠出來制備長玻纖增強聚丙烯/聚酰胺復合材料的方法，但雙螺桿擠出機較強的剪切使得玻纖的長度難以保持在一個理想的水平。CN101190982則采用熔融浸漬法來制備長玻纖增強聚丙烯母粒，再與相容化處理后聚丙烯/聚酰胺樹脂合金摻混，增強纖維長度較高且排布規整。CN102850783同樣采用了聚丙烯/聚酰胺樹脂合金的一步在線熔融浸漬工藝來制備LFT材料，工藝簡單，復合材料抗沖擊性及耐熱性能優異。然而相容性、加工穩定性始終是困擾LFT復合材料性能的難點，加上其材料內增強纖維分布過于集中、多呈平行束狀分布，高黏度的熱塑性熔體對其熔融浸漬效果有限，由此導致注塑成型后所得制品中存在著化學結構的不均一性，在面臨高溫、高濕、酸堿環境等復雜因素綜合作用時容易產生局部微裂紋，而增強纖維分布均勻，材料的各向同性度好正是短纖維增強復合材料SFT的優勢所在。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種多尺度纖維增強聚丙烯/聚酰胺復合材料及其制備方法。本發明所制得的多尺度纖維增強聚丙烯/聚酰胺復合材料具有理想的增強纖維分布狀況，在平行或垂直于流道的不同方向上均有較高的力學性能表現，復合材料在濕熱、酸性等復雜影響因素的環境中具備良好的性能保持能力，同時復合材料的加工工藝簡單、易實現、熔體穩定性好且長短纖的比例自由可調。

本發明可以通過如下的技術方案解決：

一種多尺度纖維增強聚丙烯/聚酰胺復合材料，包括以下重量百分比計的原料：5～95％的長纖維增強聚丙烯樹脂母粒和5～95％的短纖維增強聚丙烯/聚酰胺稀釋樹脂摻混而成。

更為優選地，一種多尺度纖維增強聚丙烯/聚酰胺復合材料，包括以下重量百分比計的原料：65～75％的長纖維增強聚丙烯樹脂母粒和25～35％的短纖維增強聚丙烯/聚酰胺稀釋樹脂摻混而成。

所述的長纖維增強聚丙烯樹脂母粒是由30％～80％重量百分比計的長纖維和20％～70％重量百分比計的改性聚丙烯樹脂組成；其中改性聚丙烯樹脂是由70％～98％重量百分比計的聚丙烯原料和2％～30％重量百分比計極性單體接枝聚丙烯組成。

所述的短纖維增強聚丙烯/聚酰胺稀釋樹脂含有10％～50％重量百分比計的短纖維、15％～40％重量百分比計的聚丙烯原料、5％～20％重量百分比計的極性單體接枝聚丙烯和20％～50％重量百分比計的聚酰胺原料，通過熔融共混加工而成。

更為優選地，所述的短纖維增強聚丙烯/聚酰胺稀釋樹脂含有20％～30％重量百分比計的短纖維、20％～40％重量百分比計的聚丙烯原料、5％～10％重量百分比計的極性單體接枝聚丙烯和30％～40％重量百分比計的聚酰胺原料，通過熔融共混加工而成。

所述的聚丙烯原料為均聚丙烯或共聚丙烯的一種或幾種。

所述的聚酰胺原料可以是聚酰胺6(PA6)、聚酰胺66(PA66)、聚酰胺11(PA11)、聚酰胺12(PA12)、聚酰胺610(PA610)中的一種或幾種混合；優選聚酰胺6(PA6)和聚酰胺66(PA66)中的一種或兩種混合。

所述的極性單體接枝聚丙烯為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐和甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚丙烯。