[發(fā)明專利]一種混雜纖維增強(qiáng)聚丙烯高強(qiáng)度復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510089155.1
• 申請(qǐng)日: 2015-02-27
• 公開（公告）號(hào): CN104669636B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦巖;陳佳;裴煜;宋九強(qiáng);黃志雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C70/34
• 分類號(hào): B29C70/34;B29C70/54;B29B11/06;B29B11/14;B29C65/02;C08L23/12;C08L23/08;C08K9/10;C08K9/04;C08K7/14;C08J5/08;C08J5/06
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 王守仁

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料改性技術(shù)領(lǐng)域和加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種混雜纖維增強(qiáng)聚丙烯高強(qiáng)度復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(GMT)是一種以熱塑性樹脂為基體，玻璃纖維或連續(xù)玻璃纖維氈為增強(qiáng)材料的復(fù)合材料，其力學(xué)性能優(yōu)良，尤其具有突出的耐沖擊性能、耐腐蝕性、低成本、易加工、無存放期限制、可回收和重復(fù)加工等優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了熱固性復(fù)合材料的缺點(diǎn)，有重要應(yīng)用前景。隨著國(guó)際市場(chǎng)上汽車、化工等行業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)熱塑性復(fù)合材料需求的不斷增加，GMT材料的發(fā)展將持續(xù)快速壯大。

目前，國(guó)外制備GMT片材工藝的方法主要有預(yù)浸漬法、氈結(jié)構(gòu)法、表面修飾法、鋼帶改進(jìn)法、片材加熱法和離心法等。近年來，國(guó)內(nèi)大量引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，從而形成一套從研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及原材料較完整的工業(yè)體系。但是同國(guó)外相比，我國(guó)的增強(qiáng)基材不論是在品種還是質(zhì)量方面都有很大差距，所以必須具有更大的決心和更大的努力去研究和開發(fā)，要努力解決提高高粘滯塑料與玻纖的結(jié)合力和均勻分散的問題，必須處理好浸潤(rùn)劑環(huán)節(jié)；同時(shí)采取多種預(yù)混措施，以及對(duì)玻纖織物的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行更合理的設(shè)計(jì)。

隨著纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的研究發(fā)展，中國(guó)專利號(hào)CN103146073A公開了一種玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，該材料由均聚聚丙烯、玻璃纖維、PP-g-MAH、相容劑、偶聯(lián)劑通過擠出造粒工藝制成，該材料的制備工藝雖然相對(duì)簡(jiǎn)單，但是該材料的強(qiáng)度等級(jí)不高，其拉伸強(qiáng)度只有60-80MPa，沖擊強(qiáng)度為35-45J/m，該材料很難用于強(qiáng)度要求較高的領(lǐng)域。中國(guó)專利號(hào)CN102603980A公開了一種玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，該方法是將聚丙烯、聚丙烯蠟、馬來酸酐、N,N-二甲基乙醇胺等通過雙螺旋擠出注塑成型工藝制成玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，該法所制成的復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度60-80MPa，缺口沖擊強(qiáng)度最大為192KJ/m²，從其強(qiáng)度來看，達(dá)不到纖維增強(qiáng)聚丙烯高強(qiáng)度復(fù)合材料的要求。

相比以上專利，本發(fā)明所涉及的制備方法，是通過將兩種纖維混雜，用纏繞、層疊熱壓的工藝制備混雜纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料片材，工藝簡(jiǎn)單易行，便于操作，而且所制備的復(fù)合材料力學(xué)性能優(yōu)異，其拉伸強(qiáng)度可達(dá)到200MPa以上，缺口沖擊強(qiáng)度超過200KJ/m²,并且具有較高的強(qiáng)度可設(shè)計(jì)性，其強(qiáng)度可根據(jù)要求通過改變纖維的排布來調(diào)整，這樣可以使得該法所制備的復(fù)合材料能夠滿足更多方面的應(yīng)用需要，具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：提供一種混雜纖維增強(qiáng)聚丙烯高強(qiáng)度復(fù)合材料片材的制備方法，該方法制備的GMT板材具有優(yōu)異的力學(xué)性能。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的混雜纖維增強(qiáng)聚丙烯高強(qiáng)度復(fù)合材料片材的制備方法，包括以下步驟：

(1)改性塑料包覆的連續(xù)纖維束的制備：

將PP-g-MAH、EVA、PP蠟、偶聯(lián)劑按質(zhì)量比為(30％-50％)：(10％-20％)：(30％-50％)：(1％-2％)配料，該配料在170-190℃下熔融得到改性塑料熔體，再將玻璃纖維與凱夫拉纖維以質(zhì)量比為(40％-80％)：(60％-20％)混雜后得到的混雜纖維束通過改性塑料熔體，然后進(jìn)行浸漬和拉絲，得到改性塑料包覆的連續(xù)纖維束；

(2)改性塑料包覆混雜纖維薄片的制備：

將改性塑料包覆的連續(xù)纖維束通過纏繞方式在平板金屬模具表面進(jìn)行定向排布，再經(jīng)過熱壓機(jī)在170-190℃、10MPa條件下熱壓30min，然后冷卻至室溫用切割機(jī)進(jìn)行切割，得到定向排布的含塑料包覆層的混雜纖維薄片；

(3)最終產(chǎn)品的制備：

將PP粒料和EVA以質(zhì)量比為(80％-95％)：(5％-20％)配料，該配料在混煉機(jī)中混煉擠出得到聚丙烯樹脂薄片，再將上述步驟(2)中所制備的改性塑料包覆混雜纖維薄片與聚丙烯樹脂薄片間隔疊層經(jīng)過模具在170-190℃、10MPa下熱壓30min，然后冷卻至室溫得到最終產(chǎn)品，即所述混雜纖維增強(qiáng)聚丙烯高強(qiáng)度復(fù)合材料。

所述的偶聯(lián)劑可以為鋁酸酯偶聯(lián)劑，型號(hào)是DL411，該偶聯(lián)劑為固態(tài)，其熔融溫度為70-80℃，具有較好的相容性。

本方法可以采用顆粒型PP-g-MAH，其接枝率為0.8％，在190℃、2.16kg下的熔指為≥40g/10min。

本方法可以采用熔點(diǎn)為160℃的PP蠟，其具有熔點(diǎn)高(160℃)、熔融度低、潤(rùn)滑性、分散性好的特點(diǎn)。