[发明专利]一种用于筒子纱染色管的耐高温聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于筒子纱染色管的耐高温聚丙烯复合材料及其制备方法，属于材料技术领域。

背景技术

印染行业所使用的筒子纱染色筒管可分为不锈钢与工程塑料两大类，由于染色时需要在高温、高压等环境中进行，所用的染液也可能是酸性或碱性等腐蚀性极强的液体，因此要求筒管具有的优异的耐高温、高压及耐腐蚀性。现在所用的不锈钢筒管虽然基本可满足使用要求，但价格昂贵。而现有普遍采用单一塑料制造的筒管，但是这种筒管耐高温、高压、抗冲击性、强度及耐腐蚀性较差，在135℃高温、高压下使用数次便会产生变形、破裂，从而影响了筒管的使用寿命，增加了印染成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种具有较好的耐高温、耐高压、耐腐蚀、抗氧化性能的用于筒子纱染色管的耐高温聚丙烯复合材料。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种用于筒子纱染色管的耐高温聚丙烯复合材料，所述复合材料包括如下组分及重量百分比：

聚丙烯树脂40-60wt％；

乙烯-丙烯共聚物10-20wt％；

无碱玻璃纤维10-30wt％；

矿物纤维3-10wt％；

滑石粉0.5-3wt％；

相容剂3-5wt％；

耐热改性剂1-5wt％；

抗氧剂0.5-1wt％。

本发明聚丙烯复合材料在以聚丙烯树脂为主体，添加了乙烯-丙烯共聚物，不仅同时添加了适量的无碱玻璃纤维和矿物纤维，还同时添加了适量的滑石粉及耐热改性剂。聚丙烯的机械性能、耐热性能良好，其熔点为160℃左右，在无外力作用下，150℃不变形，化学稳定性好，耐酸、碱和有机溶剂，但是聚丙烯易老化，低温时脆性大，低温冲击强度差。加入适量的乙烯-丙烯共聚物可以大幅度改善聚丙烯的冲击性能、低温脆性,应对之进行增韧处理。本发明复配添加无碱玻璃纤维和矿物纤维，通过两种纤维的协同作用，共同强化树脂，提高复合材料的强度、耐高温、耐高压性能。本发明的复合材料中还加入了滑石粉和耐热改性剂，滑石粉一方面可以起到填充和润滑作用，更主要的是可以和耐热改性剂一起对复合材料起改性作用，提高复合材料的刚性、耐热性和尺寸稳定性。本发明聚丙烯复合材料之间的相容性好，制成筒子纱染色管具有优良的物理机械性能，具有较好的耐高温、耐高压、耐腐蚀性能，能在135-145℃下长时间使用，不变形、破裂，不粘色，在强酸、碱、盐等染液中使用，满足纱线前处理、染色、后处理各种条件，适用于纯棉纱、毛、丝、麻、粘胶、腈纶、锦纶、涤纶等纤维的长丝、短纤纱线松式筒染色。

作为优选，在上述用于筒子纱染色管的耐高温聚丙烯复合材料中，所述的聚丙烯树脂为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或两种，熔指为1-12g/10min，测试条件为2.16kg，230℃。

进一步优选，当所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯复配使用时，两者的质量比为1:1.2-2。

进一步优选，当所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯时，所述的共聚聚丙烯的粒度直径为260-280μm，氯含量≤90mg/kg，灰份≤330mg/kg，挥发份≤0.2％。

作为优选，在上述用于筒子纱染色管的耐高温聚丙烯复合材料中，所述的无碱玻纤为短切玻璃纤维，短切玻璃纤维的长度为1.5-4.5mm，直径为9-14μm。

进一步优选，所述的无碱玻璃纤维表面涂覆有厚度为0.3-0.8μm的氧化石墨烯涂层。本发明在无碱玻璃纤维的表面涂覆的氧化石墨烯涂层增加了无碱玻璃纤维的力学性能，显著提高了无碱玻璃纤维的强度和弯曲模量，从而提高了最终复合材料的力学性能。氧化石墨烯是在石墨烯的表面通过化学方法引入大量的活性基团，可增加氧化石墨烯与基体树脂的相容性，本发明中采用十六烷基三甲基溴化铵通过Hummers法改性制得。经过氧化处理后的氧化石墨烯仍保持石墨烯的层状结构，但在每一层的石墨烯单片上引入了许多氧基功能团，这些功能团可以增加与聚丙烯树脂的接触，从而使氧化石墨烯和聚丙烯树脂的连接更紧密。当材料受到外力拉伸时，无碱玻璃纤维增强高聚丙烯树脂的分子链沿着拉伸方向取向，同时分子链之间产生滑移，使得材料的断裂伸长率提高。氧化石墨烯与聚丙烯树脂高分子链之间形成强的相互作用，起到了交联点的作用，当工程塑料受到外力拉伸时，更多的聚丙烯树脂高分子链产生滑移，从而提高了断裂伸长率。

作为优选，在上述用于筒子纱染色管的耐高温聚丙烯复合材料中，所述的滑石粉为塑料级滑石粉，粒度直径为3-8μm，白度≥90，二氧化硅≥60％，氧化镁≥30％。