[发明专利]一种增强增韧玻纤/PP复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种增强增韧玻纤/PP复合材料及其制备方法。该增强增韧玻纤/PP复合材料包含：高结晶PP 70～80％，短玻璃纤维10～20％，纳米碳酸钙5～15％，偶联剂0.1～0.5％和超分散剂0.05～0.75％，其中，高结晶PP的结晶度≥70％。本发明优化了传统的单纯在PP中添加短玻纤以增强PP的方法，提供了一种成本低，加工方法简单，同时增强增韧的玻纤PP，利用玻璃纤维与PP复合提高拉伸强度，加入纳米碳酸钙提高了PP抗冲击强度。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体是涉及一种增强增韧玻纤/PP复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)作为五大通用塑料之一，具有价廉、密度低、易加工和良好的机械性能等优点，已被应用到航空航天、食品包装、汽车等领域。然而，PP也有一些缺陷，如收缩率高、韧性低、易老化以及对光和热比较敏感，在低温下抗冲击强度较低，这些都限制了它的进一步应用。

而玻纤增强聚丙烯复合材料具有诸多卓越性能，如高强度高韧性、良好的尺寸稳定性及优异的耐蠕变性能，且质量轻价格低廉，使得其在建筑、化工、电动工具等领域，尤其是在汽车内外饰领获得了相关厂商的广泛认可、青睐。

中国发明专利CN200710172918.4公开了一种超长延伸率玻璃纤维增强聚丙烯复合材料，包括聚丙烯PP、玻璃纤维、复合抗氧剂和其他助剂，其优点在于延长率高并提高了其物理性能。但此方法中玻纤处理过程很麻烦，处理液成分复杂，所制得的复合材料力学性能，尤其是缺口抗冲击性能无法满足使用要求。

中国发明专利CN03129378.6提供了一种增强增韧聚丙烯材料制备方法，将动态固化法应用到聚丙烯/环氧树脂体系中，即环氧树脂与聚丙烯熔融共混时发生固化反应，在一定共混温度下向密炼机、开炼机或螺杆挤出机中依次加入聚丙烯树脂、马来酸酐接枝的弹性体、环氧树脂、固化剂进行混炼，环氧树脂发生“就地固化”且在高剪切力的作用下分散成微米级颗粒，均匀地分布在聚丙烯中，提高了聚丙烯的刚性和模量，而体系中弹性体一方面起增容作用，另一方面起增韧聚丙烯作用，但此制备方法，拉伸强度提高较少，使用原料价格较高不适合工业化生产。

文献(Journal of Polymer Science:Part B:Polymer Physics 2010,48:653-665、石油化工2011,40(6)：608-613)将一种α晶型成核剂和一种β晶型成核剂以一定的复合比例来调控聚丙烯的刚性及韧性，以此得到刚性和韧性同时提高的聚丙烯材料，但是此方法中成核剂价格昂贵，方法复杂，不适合工业化生产。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，优化传统的单纯在PP中添加短玻纤以增强PP的方法，提供一种成本低，加工方法简单，同时增强增韧玻纤/PP复合材料，利用玻璃纤维与PP复合提高拉伸强度，加入纳米碳酸钙提高了PP抗冲击强度。

本发明将纳米碳酸钙作为填料加入到高结晶PP基体中，一方面可以起到无机纳米粒子增韧的作用，另一方面纳米碳酸钙可以在PP中起到异相成核的作用，诱导PP结晶，尤其诱导形成β晶，同时也降低了β晶向α晶的转化速率，增加了β晶的形成，从而提高材料的冲击强度。此外，本发明同时利用超分散剂对纳米碳酸钙进行改性，有效抑制了纳米碳酸钙的团聚。本发明的增强增韧玻纤/PP复合材料成型后材料的拉伸强度可达到116.3MPa，弯曲模量达到6.50×103Mpa，简支梁缺口冲击强度达到23.1KJ/m²，灰分为30～35％，并且成型方法简单，能耗低。

为达到本发明的目的，按质量分数计，本发明的增强增韧玻纤/PP复合材料包含：高结晶PP 70～80％，短玻璃纤维10～20％，纳米碳酸钙5～15％，偶联剂0.1～0.5％和超分散剂0.05～0.75％。进一步的，所述高结晶PP的结晶度≥70％，等规度≥98％。

进一步的，所述偶联剂可以为铝锆偶联剂TL-1或TL-4。