[發明專利]一種長芳綸纖維聚丙烯復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201711000407.4
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107778667A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 李長英
• 申請（專利權）人: 陜西一品達石化有限公司
• 主分類號: C08L23/14
• 分類號: C08L23/14;C08L77/10;C08L51/06;C08J5/04;B29C70/46
• 代理公司: 西安億諾專利代理有限公司61220
• 代理人: 康凱

技術領域

本發明屬于材料制備領域，尤其涉及一種長芳綸纖維聚丙烯復合材料的制備方法。

背景技術

纖維增強熱塑性復合材料作為結構型復合材料，已廣泛應用于航空航天、汽車、船舶、體育設施、建筑工程等領域。目前，用于復合材料增強的芳綸纖維一般為漿粕和短纖維，在材料的復合強度及韌性方面的表現不如人意，因此限制了芳綸纖維的使用領域。

發明內容

本發明旨在解決上述問題，提供一種長芳綸纖維聚丙烯復合材料的制備方法。

一種長芳綸纖維聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于：將芳綸纖維剪切成小段，后干燥；將抗沖共聚聚丙烯、芳綸纖維、PP-g-MAH加入轉矩流變儀的混煉器中混煉；混煉結束后取出，在熱模壓機上進行壓片；模壓成型后，再用萬能制樣機制得標準試樣。

本發明所述的一種長芳綸纖維聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于所述芳綸纖維剪開后每段長度為為12mm。

本發明所述的一種長芳綸纖維聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于所述干燥溫度為45℃。

本發明所述的一種長芳綸纖維聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于所述混煉器的轉速為40r／min，混煉溫度為210℃，混煉時間為10 min。

本發明所述的一種長芳綸纖維聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于所述熱模壓機溫度為210℃，壓力為10 MPa。

本發明所述的一種長芳綸纖維聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于所述芳綸纖維采用529系類長絲。

本發明所述的一種長芳綸纖維聚丙烯復合材料的制備方法，通過制備工藝的有效設定，使得所制備的復合材料的拉伸強度、彎曲強度、維卡軟化溫度及硬度得到明顯提高，且制備工藝簡單，穩定性高，利于推廣應用。

具體實施方式

一種長芳綸纖維聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于：將芳綸纖維剪切成小段，后干燥；將抗沖共聚聚丙烯、芳綸纖維、PP-g-MAH加入轉矩流變儀的混煉器中混煉；混煉結束后取出，在熱模壓機上進行壓片；模壓成型后，再用萬能制樣機制得標準試樣。

本發明所述的一種長芳綸纖維聚丙烯復合材料的制備方法，所述芳綸纖維剪開后每段長度為為12mm。所述干燥溫度為45℃。所述混煉器的轉速為40r／min，混煉溫度為210℃，混煉時間為10 min。所述熱模壓機溫度為210℃，壓力為10 MPa。所述芳綸纖維采用529系類長絲。當長芳綸纖維的質量分數超過15％時，熔體的流動性變差，長芳綸纖維與抗沖共聚聚丙烯基體難以混合均勻，部分長芳綸纖維不能充分浸漬，易成團，基體與纖維的界面粘結較差，成型困難，難以制備出所要求的試樣，隨著長芳綸纖維質量分數的增加，復合材料的拉伸強度和彎曲強度明顯增大。當長芳綸纖維的質量分數為20％時，復合材料的拉伸強度達到最大，當長芳綸纖維的質量分數超過20％后，復合材料的拉伸強度略有下降，當長芳綸纖維的質量分數為25％，30％時，復合材料的拉伸強度基本不變，而復合材料的彎曲強度隨著長芳綸纖維質量分數的增加持續增大。這是因為長芳綸纖維具有較高的強度，均勻分散在抗沖共聚聚丙烯基體中起到骨架作用。隨著長芳綸纖維用量的增加，試樣斷裂前拔出和斷裂的纖維數量增加，消耗更多的能量，從而提高了復合材料的拉伸強度和彎曲強度。但是當長芳綸纖維用量過高時，一方面，擠出過程中纖維斷裂嚴重，長度小于臨界長度的纖維增多，這部分纖維拔出容易；另一方面，也導致注塑過程熔體流動性變差，試樣內部纖維分布不均，受力時發生應力集中，降低復合材料的拉伸強度。而試樣彎曲時，大量力作用于長芳綸纖維上，復合材料內部的缺陷對彎曲性能的影響較小，因此復合材料的彎曲強度隨著長芳綸纖維用量的增加而持續上升。長芳綸纖維的加入會使復合材料的沖擊強度下降，這是由于純抗沖共聚聚丙烯中存在大量分散的乙丙橡膠顆粒，作為應力集中物，在受到沖擊時通過銀紋效應吸收大量沖擊能，因此具有較高的沖擊強度。加入長芳綸纖維后，一方面使橡膠相相對減少，從而使其韌性下降；另一方面，長芳綸纖維的加入使抗沖共聚聚丙烯基體的連續性受到破壞，在載荷作用下，復合材料的均勻形變受到影響，長芳綸纖維與基體形成的物理交聯點阻礙了基體分子鏈的相對滑動，塑性變形能力下降，導致復合材料的沖擊強度降低。但隨著長芳綸纖維用量的增加，復合材料的沖擊強度有所提高，當長芳綸纖維的質量分數超過30％后，復合材料的沖擊強度。隨著長芳綸纖維質量分數的增加，長芳綸纖維增強抗沖共聚聚丙烯復合材料的硬度增大。這是由于長芳綸具有很高的模量，其硬度遠大于抗沖共聚聚丙烯基體的硬度。芳綸纖維與抗沖共聚聚丙烯基體的界面相容性較差。這是由于長芳綸纖維晶格致密，具有較高的結晶度，表面光滑，苯環位阻效應大，缺乏活性基團導致的。