本發明屬于高分子材料技術領域,涉及一種連續纖維增強聚丙烯復合材料及其制備方法。
背景技術:
連續纖維增強的聚丙烯材料作為一種通用工程塑料,它具有高強度、高剛度、高沖擊強度、低密度、低翹曲蠕變性、抗動態疲勞性能優異的性能,因其性價比高,廣泛應用于汽車、家電等結構零部件以及電動工具外殼體等外觀部件,目前不僅應用在汽車外部結構部件,如發動機罩蓋、前端支架等,而且因為其優異的力學性能和高的性價比,也開始廣泛應用在汽車內飾部件,如內護板、儀表板、安全氣囊殼體等部件,取代金屬、短玻璃纖維增強尼龍等材料,用于割草機外殼、虎鋸的外殼等外觀制件。但聚丙烯材料本身由于其分子結構的原因,雖然經過連續玻璃纖維增強后強度方面有明顯提升,但是由于相容劑的加入導致其氣味性較重,耐刮擦性較差,注塑制件在一定壓入力和滑動力或者橫向力的作用下會發生屈服,而產生脆性破壞,從而在注塑制件的表面上形成刮痕。在刮痕中,不平的表面產生不均勻的光散射和刮痕發白,從而限制了連續玻璃纖維增強聚丙烯在對氣味和耐刮擦性能要求較高的零部件上的使用。
為限定內飾件材料的氣味,世界各大汽車制造商也著手進行了這方面的研究工作,并分別形成了對這些揮發性有害物質加以規范和控制的標準,如德國大眾的pv3900標準,美國福特的saej1351標準,本專利采用大眾汽車內飾氣味試驗標準pv3900,本標準共分為1~6級,級別越高,氣味越大,作為汽車內飾件必須達到或者高于3級水平才能滿足內飾件的使用。
引起連續玻璃纖維增強聚丙烯復合材料具有較大氣味的原因有很多方面,國外企業做了很多研究工作,所涉及的基本方法不外乎物理吸附和化學反應兩類。化學反應法是指在材料配方中添加能夠與這些釋放氣味的小分子反應的添加劑,通過這些添加劑化合物與刺激性小分子發生反應,生成分子量較大、熱穩定性較好、難以揮發的大分子量化合物,從而達到消除異味的目的。物理吸附法從理論上說,依靠微孔材料大的比表面積的物理吸附作用,可以對任何產生揮發性氣味的小分子進行吸附,因此可能對產生這一問題的各個方面都有一個理想的效果,微孔材料可以是活性炭體系。
對于提高聚丙烯材料的耐刮擦性,常用添加單一耐刮擦劑的方法改善聚丙烯材料的耐刮擦效果,但是傳統耐刮擦劑主要為芥酸酰胺類物質和高聚硅氧烷類物質,單一添加芥酸酰胺的一個問題是當暴露在紫外光的條件下,在表面形成高濃度積聚會帶來膠粘性,另外芥酸酰胺在紫外光照射下會降解,導致變色和發粘兩個變化,還有耐氣候性差、可涂飾性不好、應用于汽車外部會起霧等問題。高聚硅氧烷類耐刮擦劑雖然揮發性較低,不易遷移到制件的表面而引起發粘的問題,但是其成本較高,對其廣泛應用有一定的限制。
由于這些材料在不同程度上都會釋放出某些刺激性氣體,因此受到了汽車用戶越來越多的質疑,而且,隨著人們環保健康意識的增強,聚丙烯材料在這方面所受到的挑戰將會越來越嚴峻。因此,為了進一步拓展連續玻璃纖維增強聚丙烯材料在相關領域的應用,必須找到一個有效的途徑來制備低氣味、耐刮擦的連續玻璃纖維增強聚丙烯復合材料。
技術實現要素:
本發明的目的在于為了克服現有技術的缺陷,而提供一種低氣味、耐刮擦連續玻璃纖維增強聚丙烯復合材料及其制備方法。
為實現上述目的,本發明采用的技術方案如下:
一種低氣味、耐刮擦連續玻璃纖維增強聚丙烯復合材料,由包括以下重量份的組分制成:
所述的聚丙烯選自均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的一種或者兩種,聚丙烯的熔指為26~350g/10min,測試條件為230℃,2.16kg。
所述的連續玻璃纖維選自連續無堿玻璃纖維,纖維直徑10~22μm,線密度1000~4800tex。
所述的偶聯劑選自硅烷偶聯劑kh550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)或者kh560(γ-2,3環氧丙氧-丙基三甲氧基硅烷),優選kh550。
所述的主抗氧劑選自四[甲基-β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(抗氧 劑1010)、β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧劑1076)或n,n'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基)己二胺(抗氧劑1098),優選四[甲基-β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯,即抗氧劑1010。
所述的輔助抗氧劑選自三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯(抗氧劑168)或二亞磷酸季戊四醇二硬脂醇酯(抗氧劑618),優選三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯,即抗氧劑168。
所述的潤滑劑選自乙撐雙硬脂酰胺、硬脂酸鈣、聚乙烯蠟或季戊四醇硬脂酸酯中的一種或者兩種以上,優選乙撐雙硬脂酰胺。
所述的相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯,接枝率為0.5~1.5%,熔指為80~150g/10min,測試條件為230℃,2.16kg。
所述的復合氣味抑制劑為物理吸附材料和化學吸附材料按照質量比3:1的比例復合,其中物理吸附材料為二氧化硅多孔硅膠粉體,粒徑為10~100μm、微孔孔徑為
所述的復合耐刮擦劑為芥酸酰胺、硅氧烷聚合物、二硼化鋯粉體三種耐刮擦劑按照2:4:1的比例復配,其中二硼化鋯為c32型立方體結構的粉體,粒徑為100~600μm微米。
一種低氣味、耐刮擦連續玻璃纖維增強聚丙烯復合材料的制備方法,包含以下步驟:
(1)按上述的配比稱取各組分原料,將40~65份聚丙烯、0.5~5份偶聯劑、0.02~0.05份主抗氧劑、0.04~0.1份輔助抗氧劑、0.5~1份潤滑劑、0.5~5份相容劑、3~5份復合氣味抑制劑、0.4~1.2份復合耐刮擦劑,依次加入到高混機中,混料溫度控制在40~60℃,混料3-5分鐘后停止,然后將混好的聚丙烯混合樹脂加到擠出機的料斗中備用;
(2)聚丙烯復合材料的制備:使用連續纖維增強熱塑性材料的浸漬設備,采用熔融浸漬拉擠工藝,將上述混合物加入雙螺桿擠出機料斗中進行加熱熔融,然后將熔融態樹脂經過雙螺桿擠出機輸送到內部排列有數對可自由轉動的張力輥的浸漬設備中;同時玻璃纖維束在牽引設備的牽引下通過兩組成一定角度的螺拉輥蛇形前進,在螺拉輥的張力和摩擦力的作用下對玻璃纖維進行預分散處理,經過預分散處理的玻璃纖維進入到充滿熔融物料的浸漬設備中,在張力輥的作用下分散浸漬樹脂;然后通過定型口模擠出,并使擠出料中的玻璃纖維質量含量控制在30~50份,切粒長度調整到11-13mm;
步驟(2)所述的雙螺桿擠出機,螺桿直徑20~65mm,螺桿的長徑比為40:1,混合熔融溫度設定為:第一段160~180℃,第二段180~190℃,第三段190~200℃,第四段200~210℃,第五段210~220℃,熔體溫度205~215℃,機頭溫度215~225℃;
所述的浸漬設備溫度為220~230℃;
所述的牽引速度為10~100m/min;
所述的定型口模的直徑為2.0mm~4.0mm。
本發明同現有技術相比,具有如下優點和有益效果:
1、本發明采用物理吸附與化學反應相結合的方式,最大程度的吸附工程塑料加工前后的刺激性氣味,通過此方法得到的連續玻璃纖維增強聚丙烯復合材料氣味等級均可達到3級以上水平,滿足汽車內飾件使用要求。
2、本發明采用多種耐刮擦劑按照一定比例復合的方式加入到連續玻璃纖維增強聚丙烯復合材料中,耐刮擦效果達到五指刮擦測試色差值△l小于1.0,克服了使用單一耐刮擦劑有刺激性氣味、易析出、發粘、添加量大、成本高的問題,可廣泛用于汽車內飾以及外觀件等高耐刮擦要求的產品;
3、本發明采用連續玻璃纖維增強聚丙烯樹脂,粒子的切粒長度在11~13mm,粒子中纖維在樹脂中沿切粒方向有序排列,纖維長度與粒子等長;此材料同時具備優異的剛性、沖擊韌性和良好的耐熱溫度,特別是具有優異的低溫沖擊性能。
4、本發明操作簡單、產能高、產品中玻璃纖維含量容易控制,同時還保留了連續纖維增強聚丙烯優異的力學性能和良好的耐熱性能。
具體實施方式
以下結合所示實施例對本發明作進一步的說明。
實施例1
將65份均聚聚丙烯、0.5份硅烷偶聯劑kh550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、0.02份抗氧劑1010、0.04份抗氧劑168、0.5份乙撐雙硬脂酰胺、0.5份馬來酸酐接枝聚丙烯、3份復合氣味抑制劑(2.25份二氧化硅多孔硅膠粉體和0.75份黃烷醇類多酚吸附劑)、0.4份復合耐刮擦劑(0.114份芥酸酰胺、0.229份硅氧烷聚合物和0.057份二硼化鋯粉體),依次加入到高混機中,混料溫度控制在40℃,混料3分鐘后停止,然后將混好的聚丙烯混合樹脂加到擠出機的料斗中備用。
聚丙烯復合材料的制備:使用連續纖維增強熱塑性材料的浸漬設備,采用熔融浸漬拉擠工藝,將上述混合物加入雙螺桿擠出機料斗中進行加熱熔融,其中螺桿直徑20mm,螺桿的長徑比為40:1,混合熔融溫度設定為:第一段170℃,第二段180℃,第三段190℃,第四段200℃,第五段210℃,熔體溫度205℃,機頭溫度215℃;然后將熔融態樹脂經過雙螺桿擠出機輸送到內部排列有數對可自由轉動的張力輥的浸漬設備中;同時連續無堿玻璃纖維束在牽引設備的牽引下通過兩組成一定角度的螺拉輥蛇形前進,牽引速度為25m/min,在螺拉輥的張力和摩擦力的作用下對玻璃纖維進行預分散處理,經過預分散處理的玻璃纖維進入到 充滿熔融物料的浸漬設備中,在張力輥的作用下分散浸漬樹脂,浸漬設備溫度為220℃;然后通過直徑為4.0mm的定型口模擠出,并使擠出料中的玻璃纖維質量含量控制在30份,切粒長度調整到11mm。
實施例2
將60份共聚聚丙烯、1.5份硅烷偶聯劑kh550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、0.01份抗氧劑1076、0.01份抗氧劑1098、0.03份抗氧劑168、0.02份抗氧劑618、0.3份硬脂酸鈣、0.3份聚乙烯蠟、1.5份馬來酸酐接枝聚丙烯、3.5份復合氣味抑制劑(2.6份二氧化硅多孔硅膠粉體和0.9份黃烷醇類多酚吸附劑)、0.45份復合耐刮擦劑(0.128份芥酸酰胺、0.258份硅氧烷聚合物和0.064份二硼化鋯粉體),依次加入到高混機中,混料溫度控制在40℃,混料3分鐘后停止,然后將混好的聚丙烯混合樹脂加到擠出機的料斗中備用。
聚丙烯復合材料的制備:使用連續纖維增強熱塑性材料的浸漬設備,采用熔融浸漬拉擠工藝,將上述混合物加入雙螺桿擠出機料斗中進行加熱熔融,其中螺桿直徑35mm,螺桿的長徑比為40:1,混合熔融溫度設定為:第一段160℃,第二段185℃,第三段195℃,第四段205℃,第五段215℃,熔體溫度210℃,機頭溫度220℃;然后將熔融態樹脂經過雙螺桿擠出機輸送到內部排列有數對可自由轉動的張力輥的浸漬設備中;同時連續無堿玻璃纖維束在牽引設備的牽引下通過兩組成一定角度的螺拉輥蛇形前進,牽引速度為10m/min,在螺拉輥的張力和摩擦力的作用下對玻璃纖維進行預分散處理,經過預分散處理的玻璃纖維進入到充滿熔融物料的浸漬設備中,在張力輥的作用下分散浸漬樹脂,浸漬設備溫度為220℃;然后通過直徑為3.5mm的定型口模擠出,并使擠出料中的玻璃纖維質量含量控制在35份,切粒長度調整到12mm。
實施例3
將25份均聚聚丙烯、30份共聚聚丙烯、2.5份γ-2,3環氧丙氧-丙基三甲氧基硅烷、0.01份抗氧劑1010、0.01份抗氧劑1098、0.01份抗氧劑1076、0.03份抗氧劑168、0.03份抗氧劑618、0.3份乙撐雙硬脂酰胺、0.2份硬脂酸鈣、0.2份季戊四醇硬脂酸酯、2.5份馬來酸酐接枝聚丙烯、4份復合氣味抑制劑(3份二氧化硅多孔硅膠粉體和1份黃烷醇類多酚吸附劑)、0.5份復合耐刮擦劑(0.15份芥酸酰胺、0.27份硅氧烷聚合物和0.08份二硼化鋯粉體),依次加入到高混機中,混料溫度控制在60℃,混料4分鐘后停止,然后將混好的聚丙烯混合樹脂加到擠出機的料斗中備用。
聚丙烯復合材料的制備:使用連續纖維增強熱塑性材料的浸漬設備,采用熔融浸漬拉擠 工藝,將上述混合物加入雙螺桿擠出機料斗中進行加熱熔融,其中螺桿直徑40mm,螺桿的長徑比為40:1,混合熔融溫度設定為:第一段180℃,第二段190℃,第三段195℃,第四段200℃,第五段210℃,熔體溫度215℃,機頭溫度225℃;然后將熔融態樹脂經過雙螺桿擠出機輸送到內部排列有數對可自由轉動的張力輥的浸漬設備中;同時連續無堿玻璃纖維束在牽引設備的牽引下通過兩組成一定角度的螺拉輥蛇形前進,牽引速度為75m/min,在螺拉輥的張力和摩擦力的作用下對玻璃纖維進行預分散處理,經過預分散處理的玻璃纖維進入到充滿熔融物料的浸漬設備中,在張力輥的作用下分散浸漬樹脂,浸漬設備溫度為225℃;然后通過直徑為3.0mm的定型口模擠出,并使擠出料中的玻璃纖維質量含量控制在40份,切粒長度調整到11mm。
實施例4
將50份共聚聚丙烯、3.5份γ-2,3環氧丙氧-丙基三甲氧基硅烷、0.04份抗氧劑1010、0.05份抗氧劑168、0.03份抗氧劑618、0.2份乙撐雙硬脂酰胺、0.2份硬脂酸鈣、0.2份聚乙烯蠟、0.2份季戊四醇硬脂酸酯、3.5份馬來酸酐接枝聚丙烯、4.5份復合氣味抑制劑(3.375份二氧化硅多孔硅膠粉體和1.125份黃烷醇類多酚吸附劑)、0.55份復合耐刮擦劑(0.157份芥酸酰胺、0.314份硅氧烷聚合物和0.079份二硼化鋯粉體),依次加入到高混機中,混料溫度控制在50℃,混料5分鐘后停止,然后將混好的聚丙烯混合樹脂加到擠出機的料斗中備用。
聚丙烯復合材料的制備:使用連續纖維增強熱塑性材料的浸漬設備,采用熔融浸漬拉擠工藝,將上述混合物加入雙螺桿擠出機料斗中進行加熱熔融,其中螺桿直徑65mm,螺桿的長徑比為40:1,混合熔融溫度設定為:第一段175℃,第二段185℃,第三段200℃,第四段210℃,第五段220℃,熔體溫度215℃,機頭溫度220℃;然后將熔融態樹脂經過雙螺桿擠出機輸送到內部排列有數對可自由轉動的張力輥的浸漬設備中;同時玻璃纖維束在牽引設備的牽引下通過兩組成一定角度的螺拉輥蛇形前進,牽引速度為50m/min,在螺拉輥的張力和摩擦力的作用下對玻璃纖維進行預分散處理,經過預分散處理的玻璃纖維進入到充滿熔融物料的浸漬設備中,在張力輥的作用下分散浸漬樹脂,浸漬設備溫度為225℃;然后通過直徑為2.5mm的定型口模擠出,并使擠出料中的玻璃纖維質量含量控制在45份,切粒長度調整到13mm。
實施例5
將40份共聚聚丙烯、5.0份硅烷偶聯劑kh550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、0.05份抗氧劑1010、0.10份抗氧劑168、1.0份乙撐雙硬脂酰胺、5.0份馬來酸酐接枝聚丙烯、5份復合 氣味抑制劑(3.75份二氧化硅多孔硅膠粉體和1.25份黃烷醇類多酚吸附劑)、1.2份復合耐刮擦劑(0.34份芥酸酰胺、0.69份硅氧烷聚合物和0.17份二硼化鋯粉體),依次加入到高混機中,混料溫度控制在50℃,混料5分鐘后停止,然后將混好的聚丙烯混合樹脂加到擠出機的料斗中備用。
聚丙烯復合材料的制備:使用連續纖維增強熱塑性材料的浸漬設備,采用熔融浸漬拉擠工藝,將上述混合物加入雙螺桿擠出機料斗中進行加熱熔融,其中螺桿直徑50mm,螺桿的長徑比為40:1,混合熔融溫度設定為:第一段170℃,第二段185℃,第三段195℃,第四段205℃,第五段215℃,熔體溫度215℃,機頭溫度225℃;然后將熔融態樹脂經過雙螺桿擠出機輸送到內部排列有數對可自由轉動的張力輥的浸漬設備中;同時玻璃纖維束在牽引設備的牽引下通過兩組成一定角度的螺拉輥蛇形前進,牽引速度為100m/min,在螺拉輥的張力和摩擦力的作用下對玻璃纖維進行預分散處理,經過預分散處理的玻璃纖維進入到充滿熔融物料的浸漬設備中,在張力輥的作用下分散浸漬樹脂,浸漬設備溫度為230℃;然后通過直徑為2.0mm的定型口模擠出,并使擠出料中的玻璃纖維質量含量控制在50份,切粒長度調整到12mm。
對比例1
將65份均聚聚丙烯、0.5份硅烷偶聯劑kh550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、0.02份抗氧劑1010、0.04份抗氧劑168、0.5份乙撐雙硬脂酰胺、0.5份馬來酸酐接枝聚丙烯、3份復合氣味抑制劑(2.25份二氧化硅多孔硅膠粉體和0.75份黃烷醇類多酚吸附劑)、0.35份復合耐刮擦劑(0.1份芥酸酰胺、0.2份硅氧烷聚合物和0.05份二硼化鋯粉體),依次加入到高混機中,混料溫度控制在40℃,混料3分鐘后停止,然后將混好的聚丙烯混合樹脂加到擠出機的料斗中備用。
聚丙烯復合材料的制備:使用連續纖維增強熱塑性材料的浸漬設備,采用熔融浸漬拉擠工藝,將上述混合物加入雙螺桿擠出機料斗中進行加熱熔融,其中螺桿直徑20mm,螺桿的長徑比為40:1,混合熔融溫度設定為:第一段170℃,第二段180℃,第三段190℃,第四段200℃,第五段210℃,熔體溫度205℃,機頭溫度215℃;然后將熔融態樹脂經過雙螺桿擠出機輸送到內部排列有數對可自由轉動的張力輥的浸漬設備中;同時連續無堿玻璃纖維束在牽引設備的牽引下通過兩組成一定角度的螺拉輥蛇形前進,牽引速度為25m/min,在螺拉輥的張力和摩擦力的作用下對玻璃纖維進行預分散處理,經過預分散處理的玻璃纖維進入到充滿熔融物料的浸漬設備中,在張力輥的作用下分散浸漬樹脂,浸漬設備溫度為220℃;然后通過直徑為4.0mm的定型口模擠出,并使擠出料中的玻璃纖維質量含量控制在30份,切 粒長度調整到11mm。
對比例2
將65份均聚聚丙烯、0.5份硅烷偶聯劑kh550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、0.02份抗氧劑1010、0.04份抗氧劑168、0.5份乙撐雙硬脂酰胺、0.5份馬來酸酐接枝聚丙烯、3份復合氣味抑制劑(2.25份二氧化硅多孔硅膠粉體和0.75份黃烷醇類多酚吸附劑)、0.65份復合耐刮擦劑(0.19份芥酸酰胺、0.37份硅氧烷聚合物和0.09份二硼化鋯粉體),依次加入到高混機中,混料溫度控制在40℃,混料3分鐘后停止,然后將混好的聚丙烯混合樹脂加到擠出機的料斗中備用。
聚丙烯復合材料的制備:使用連續纖維增強熱塑性材料的浸漬設備,采用熔融浸漬拉擠工藝,將上述混合物加入雙螺桿擠出機料斗中進行加熱熔融,其中螺桿直徑20mm,螺桿的長徑比為40:1,混合熔融溫度設定為:第一段170℃,第二段180℃,第三段190℃,第四段200℃,第五段210℃,熔體溫度205℃,機頭溫度215℃;然后將熔融態樹脂經過雙螺桿擠出機輸送到內部排列有數對可自由轉動的張力輥的浸漬設備中;同時連續無堿玻璃纖維束在牽引設備的牽引下通過兩組成一定角度的螺拉輥蛇形前進,牽引速度為25m/min,在螺拉輥的張力和摩擦力的作用下對玻璃纖維進行預分散處理,經過預分散處理的玻璃纖維進入到充滿熔融物料的浸漬設備中,在張力輥的作用下分散浸漬樹脂,浸漬設備溫度為220℃;然后通過直徑為4.0mm的定型口模擠出,并使擠出料中的玻璃纖維質量含量控制在30份,切粒長度調整到11mm。
對比例3
將65份均聚聚丙烯、0.5份硅烷偶聯劑kh550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、0.02份抗氧劑1010、0.04份抗氧劑168、0.5份乙撐雙硬脂酰胺、0.5份馬來酸酐接枝聚丙烯、3份復合氣味抑制劑(2.25份二氧化硅多孔硅膠粉體和0.75份黃烷醇類多酚吸附劑)、0.8份芥酸酰胺,依次加入到高混機中,混料溫度控制在40℃,混料3分鐘后停止,然后將混好的聚丙烯混合樹脂加到擠出機的料斗中備用。
聚丙烯復合材料的制備:使用連續纖維增強熱塑性材料的浸漬設備,采用熔融浸漬拉擠工藝,將上述混合物加入雙螺桿擠出機料斗中進行加熱熔融,其中螺桿直徑20mm,螺桿的長徑比為40:1,混合熔融溫度設定為:第一段170℃,第二段180℃,第三段190℃,第四段200℃,第五段210℃,熔體溫度205℃,機頭溫度215℃;然后將熔融態樹脂經過雙螺桿擠出機輸送到內部排列有數對可自由轉動的張力輥的浸漬設備中;同時連續無堿玻璃纖維束 在牽引設備的牽引下通過兩組成一定角度的螺拉輥蛇形前進,牽引速度為25m/min,在螺拉輥的張力和摩擦力的作用下對玻璃纖維進行預分散處理,經過預分散處理的玻璃纖維進入到充滿熔融物料的浸漬設備中,在張力輥的作用下分散浸漬樹脂,浸漬設備溫度為220℃;然后通過直徑為4.0mm的定型口模擠出,并使擠出料中的玻璃纖維質量含量控制在30份,切粒長度調整到11mm。
對比例4
將65份均聚聚丙烯、0.5份硅烷偶聯劑kh550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、0.02份抗氧劑1010、0.04份抗氧劑168、0.5份乙撐雙硬脂酰胺、0.5份馬來酸酐接枝聚丙烯、3份復合氣味抑制劑(2.25份二氧化硅多孔硅膠粉體和0.75份黃烷醇類多酚吸附劑)、0.8份硅氧烷聚合物,依次加入到高混機中,混料溫度控制在40℃,混料3分鐘后停止,然后將混好的聚丙烯混合樹脂加到擠出機的料斗中備用。
聚丙烯復合材料的制備:使用連續纖維增強熱塑性材料的浸漬設備,采用熔融浸漬拉擠工藝,將上述混合物加入雙螺桿擠出機料斗中進行加熱熔融,其中螺桿直徑20mm,螺桿的長徑比為40:1,混合熔融溫度設定為:第一段170℃,第二段180℃,第三段190℃,第四段200℃,第五段210℃,熔體溫度205℃,機頭溫度215℃;然后將熔融態樹脂經過雙螺桿擠出機輸送到內部排列有數對可自由轉動的張力輥的浸漬設備中;同時連續無堿玻璃纖維束在牽引設備的牽引下通過兩組成一定角度的螺拉輥蛇形前進,牽引速度為25m/min,在螺拉輥的張力和摩擦力的作用下對玻璃纖維進行預分散處理,經過預分散處理的玻璃纖維進入到充滿熔融物料的浸漬設備中,在張力輥的作用下分散浸漬樹脂,浸漬設備溫度為220℃;然后通過直徑為4.0mm的定型口模擠出,并使擠出料中的玻璃纖維質量含量控制在30份,切粒長度調整到11mm。
對比例5
將65份均聚聚丙烯、0.5份硅烷偶聯劑kh550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、0.02份抗氧劑1010、0.04份抗氧劑168、0.5份乙撐雙硬脂酰胺、0.5份馬來酸酐接枝聚丙烯、3份復合氣味抑制劑(2.25份二氧化硅多孔硅膠粉體和0.75份黃烷醇類多酚吸附劑)、0.8份二硼化鋯粉體,依次加入到高混機中,混料溫度控制在40℃,混料3分鐘后停止,然后將混好的聚丙烯混合樹脂加到擠出機的料斗中備用。
聚丙烯復合材料的制備:使用連續纖維增強熱塑性材料的浸漬設備,采用熔融浸漬拉擠工藝,將上述混合物加入雙螺桿擠出機料斗中進行加熱熔融,其中螺桿直徑20mm,螺桿的 長徑比為40:1,混合熔融溫度設定為:第一段170℃,第二段180℃,第三段190℃,第四段200℃,第五段210℃,熔體溫度205℃,機頭溫度215℃;然后將熔融態樹脂經過雙螺桿擠出機輸送到內部排列有數對可自由轉動的張力輥的浸漬設備中;同時連續無堿玻璃纖維束在牽引設備的牽引下通過兩組成一定角度的螺拉輥蛇形前進,牽引速度為25m/min,在螺拉輥的張力和摩擦力的作用下對玻璃纖維進行預分散處理,經過預分散處理的玻璃纖維進入到充滿熔融物料的浸漬設備中,在張力輥的作用下分散浸漬樹脂,浸漬設備溫度為220℃;然后通過直徑為4.0mm的定型口模擠出,并使擠出料中的玻璃纖維質量含量控制在30份,切粒長度調整到11mm。
將上述方法制得的聚丙烯復合材料注塑成astm標準樣條,按照表1所述檢測標準對樣條進行檢測。其中,按astm測試標準測試拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量、懸臂梁(izod)缺口沖擊、灰分、密度等常規性能;氣味測試參照大眾汽車內飾氣味試驗標準pv3900進行,在溫度40℃、濕度50%的條件下放置24h后測試;氣味等級描述如表2;耐刮擦測試按照標準pv3925進行耐刮擦試驗,試驗條件為刻劃圓鑿直徑1mm、負荷為10n、速度1000mm/min、格子間距2mm,通過測定刮擦試樣表面的△l值(即黑白顏色的變化值)來評判其耐刮擦性能,其中△l值越小,表示材料的耐刮擦性能越好。
表1材料性能檢測標準
表2氣味等級描述
各實施例與對比例的測試結果詳見表3和表4:
表3實施例材料測試結果
表4對比例材料測試結果
從表3各實施例測試數據可以看出,隨著復合氣味抑制劑和復合耐刮擦劑的加入,在不同玻璃纖維含量下,氣味等級都能達到3級或者高于3級的水平,耐刮擦△l均小于1.0,材料可以滿足汽車內飾件以及有耐刮擦要求的外觀件的使用要求。
從實施例1和對比例1和2的對比測試結果看,復合耐刮擦劑的添加量小于0.4%時,材料耐刮擦測試△l增加到1.64,不能滿足汽車內飾件的使用要求,同時復合耐刮擦劑的添加量超過0.6%,雖然材料的耐刮擦性能有所提升,但是材料的力學性能和氣味性能會有明顯的降低,說明復合耐刮擦劑必須控制在一定的范圍內,才能同時滿足耐刮擦性、氣味性以及材料的力學性能。
將實施例1和對比實施例3、4、5進行對比,可以看出,使用單一的耐刮擦劑,即使加入量增加,也不能達到復合耐刮擦劑的效果,同時由于單一耐刮擦劑的增量加入,導致材料的氣味性和力學性能都有較大的降低,不能滿足實際使用的要求。
本發明提出的生產方法不僅適用于低氣味的連續玻璃纖維增強聚丙烯復合材料,而且還適用于除了聚丙烯以外的其他熱塑性樹脂,例如pe、pc、as、pbt、pet、ps、pa6、pa6/6、pmma、tpee、tpu、pps、pom等;連續纖維不僅包括玻璃纖維,還可以是碳纖維、合成樹脂纖維、礦物纖維、金屬纖維等。
上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改,并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此,本發明不限于這里的實施例,本領域技術人員根據本發明的揭示,不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。