[发明专利]一种玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料领域，涉及一种玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

玻璃纤维是一种性能优异聚合物基复合材料的增强材料，对于纤维增强聚合物基复合材料，只有形成有效的界面粘结才能具有优良的性能。对玻纤增强热固性树脂或极性热塑性树脂复合材料，可采用偶联剂对玻纤进行表面处理，使树脂与玻纤表面形成化学键，从而获得有效的界面粘结，对玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，由于聚丙烯的分子链是饱和的和非极性的，不能与偶联剂反应而形成化学键，因此很难通过对玻璃纤维进行偶联剂处理的方法获得有效的界面粘结。为提高玻璃纤维与聚丙烯的界面粘结强度，人们采用各种方法对玻纤进行表面处理，发明专利CN1487022公开了一种稀土改性玻璃纤维/聚丙烯复合材料制备方法，专利采用稀土改性剂对玻璃纤维进行了表面改性，改善了其与高分子基体材料的界面结合力，提升了复合材料的力学性能，但是专利采用的稀土改性剂由多种成分（稀土化合物、乙醇、乙二胺四乙酸、氯化铵、硝酸和尿素）组成，并且需要精确控制反应条件才能保证对玻璃纤维的改性效果。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法，采用稀土表面改性剂对玻璃纤维进行表面改性以改善玻璃纤维与聚丙烯的界面结合力，该复合材料的综合力学性能好，制备工艺简单。

本发明采用的技术方案为：

一种玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法，其特征在于，所述复合材料是经过稀土表面改性剂改性的玻璃纤维填充聚丙烯而制得的复合材料，

所述复合材料的制备步骤包括：

（1）将玻璃纤维在500℃下烧蚀1h，去除表面残留有机物；

（2）将玻璃纤维浸入0.05～0.5mol/L稀土表面改性剂的水溶液中，静置10～30min，过滤后干燥；

（3）将玻璃纤维与聚丙烯粒料进行机械共混，控制玻璃纤维的质量百分比为聚丙烯的10～30%；

（4）将共混料采用双螺杆挤出机造粒，制备玻璃纤维增强聚丙烯复合材料。

所述的稀土表面改性剂是以氧化镧和γ-氨丙基三乙氧基硅烷为原料，通过配位反应制备得到的稀土-硅烷表面改性剂。

所述的稀土改性剂的制备步骤包括：准确称量物质的量之比为1:6的氧化镧和γ-氨丙基三乙氧基硅烷，加入反应容器中，快速升温到110～140℃，搅拌，反应2～5h，制得稀土表面改性剂。

所述的玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维，所述的玻璃纤维直径为9～13μm，长度为3～25mm。

本发明所具有的有益效果：

本发明涉及一种玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法，采用稀土表面改性剂对玻璃纤维进行表面改性，改善了玻璃纤维与聚丙烯的界面结合力，提高了复合材料的综合力学性能，并且本发明的制备方法工艺简单。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明的保护范围。

实施例1

制备步骤包括：

（1）将无碱短切玻璃纤维在500℃下烧蚀1h，去除表面残留有机物；

（2）将无碱短切玻璃纤维浸入0.1mol/L稀土表面改性剂中，静置20min，过滤后干燥；

（3）将无碱短切玻璃纤维与聚丙烯粒料进行机械共混，控制无碱短切玻璃纤维的质量百分比为聚丙烯的20%；

（4）将共混料采用双螺杆挤出机造粒，制备玻璃纤维增强聚丙烯复合材料。

采用上述方法制备的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的拉伸强度提高了290%，缺口冲击强度提高了420%。

实施例2

制备步骤包括：

（1）将无碱短切玻璃纤维在500℃下烧蚀1h，去除表面残留有机物；

（2）将无碱短切玻璃纤维浸入0.2mol/L稀土表面改性剂中，静置10min，过滤后干燥；

（3）将无碱短切玻璃纤维与聚丙烯粒料进行机械共混，控制玻璃纤维的质量百分比为聚丙烯的30%；

（4）将共混料采用双螺杆挤出机造粒，制备玻璃纤维增强聚丙烯复合材料。

采用上述方法制备的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的拉伸强度提高了340%，缺口冲击强度提高了500%。

实施例3

制备步骤包括：

（1）将无碱短切玻璃纤维在500℃下烧蚀1h，去除表面残留有机物；

（2）将无碱短切玻璃纤维浸入0.05mol/L稀土表面改性剂中，静置30min，过滤后干燥；