[發明專利]一種玄武巖纖維增強增韌聚丙烯基復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201911118715.6
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN110922680A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 韓銳;曹華
• 申請（專利權）人: 江蘇東方電纜材料有限公司
• 主分類號: C08L23/14
• 分類號: C08L23/14;C08L53/00;C08K9/02;C08K7/10;C08K5/00;C08J5/06
• 代理公司: 常州市夏成專利事務所(普通合伙) 32233
• 代理人: 王敏

本發明公開了一種玄武巖纖維增強增韌聚丙烯基復合材料，包括以下重量份數配比的原料：50?85份無歸共聚聚丙烯、10?30份短切玄武巖纖維、5?20份嵌段共聚聚丙烯、25?40份β成核劑TMB?5、35?55份甲苯、25?30份氫氧化鈉和70?95份蒸餾水。本發明通過氫氧化鈉溶液刻蝕，實現玄武巖纖維的表面粗糙化，便于溶解分散的β成核劑附著于纖維表面，利用附著于玄武巖纖維表面的成核劑，誘導玄武巖纖維表面形成β型聚丙烯界面晶體，增強纖維與基體的界面結合，同時在基體中引入β晶，進一步提升基體韌性；在無規共聚聚丙烯中添加少量嵌段共聚聚丙烯，提升界面晶體和無規共聚聚丙烯基體的結晶度。

技術領域

本發明涉及聚丙烯基復合材料制備技術領域，具體為一種玄武巖纖維增強增韌聚丙烯基復合材料及其制備方法。

背景技術

聚丙烯綜合性能優良，與聚乙烯和聚氯乙烯并稱為三大通用高分子，被廣泛應用于汽車內外飾、家電外殼、建筑管道等領域。但與工程塑料和抗沖塑料相比，聚丙烯的極限抗拉強度和沖擊韌性仍亟待改善，特別是在汽車、無人機等領域，聚丙烯較低的抗拉強度和質脆的缺點極大的限制了其應用。因此，通常需要第二或者第三組分的添加，實現聚丙烯力學性能的提高。當前，玻璃纖維已被廣泛應用于改善聚丙烯材料的性能，其雖能在一定程度提升聚丙烯材料的模量和屈服強度，但損失了聚丙烯的斷裂伸長率，對聚丙烯沖擊韌性的改善也極為有限。另一方面，采用無歸共聚聚丙烯或者β成核劑，可在一定程度上改善聚丙烯的沖擊韌性，但由于無規共聚聚丙烯較低的結晶度，造成其模量和抗拉強度均較低。

因此，要同時實質性的改善聚丙烯抗拉強度和沖擊韌性，面臨困難，急需尋找新方法、新工藝，以滿足聚丙烯材料日益嚴苛的使用環境。玄武巖纖維的模量和抗拉強度均明顯優于玻璃纖維，但表面惰性，改性困難，需要尋求新方法，將玄武巖纖維引入聚丙烯基復合材料中，解決上述問題。

發明內容

（一）解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種玄武巖纖維增強增韌聚丙烯基復合材料及其制備方法，具備提升聚丙烯基復合材料的的抗拉強度和沖擊韌性等優點，解決了背景技術中提出的問題。

（二）技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種玄武巖纖維增強增韌聚丙烯基復合材料，包括以下重量份數配比的原料：50-85份無歸共聚聚丙烯、10-30份短切玄武巖纖維、5-20份嵌段共聚聚丙烯、25-40份β成核劑TMB-5、35-55份甲苯、25-30份氫氧化鈉和70-95份蒸餾水。

優選的，所述短切玄武巖纖維的長度為3-12mm。

本發明還提供上述玄武巖纖維增強增韌聚丙烯基復合材料的制備方法，包括如下步驟：

S1、用蒸餾水與氫氧化鈉配置刻蝕液，用以刻蝕玄武巖纖維，使其表面粗糙化，刻蝕液PH值為11～13，刻蝕時間為24～48小時，刻蝕完成后用蒸餾水沖洗浸泡至中性，用鼓風烘箱烘干，時間為12小時；

S2、將β成核劑TMB-5溶解分散于甲苯溶劑中，按TMB-5占溶液總質量質量分數2%～5%添加，溶解期間需要攪拌；

S3、將刻蝕完成的短切玄武巖纖維放入溶解有β成核劑TMB-5的甲苯溶液中，勻速攪拌2～4小時，隨后，過濾，在真空烘箱中，120℃烘干，時間為12小時；

S4、將第三步準備好的玄武巖短切纖維與嵌段共聚聚丙烯和無歸共聚聚丙烯，通過同向雙螺桿擠出機熔融共混，按質量分數配比，玄武巖短切纖維添加量為10%～30%，嵌段共聚聚丙烯添加量為5%～20%，無歸共聚聚丙烯添加量為50%～85%，不同配方條件下，總量為100%，擠出機擠出溫度為（從加料到口模）120,180,190,200,210,210,215℃。

S5、共混擠出后切粒制得所需產品；