[发明专利]一种玄武岩纤维增强增韧聚丙烯基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种玄武岩纤维增强增韧聚丙烯基复合材料，包括以下重量份数配比的原料：50‑85份无归共聚聚丙烯、10‑30份短切玄武岩纤维、5‑20份嵌段共聚聚丙烯、25‑40份β成核剂TMB‑5、35‑55份甲苯、25‑30份氢氧化钠和70‑95份蒸馏水。本发明通过氢氧化钠溶液刻蚀，实现玄武岩纤维的表面粗糙化，便于溶解分散的β成核剂附着于纤维表面，利用附着于玄武岩纤维表面的成核剂，诱导玄武岩纤维表面形成β型聚丙烯界面晶体，增强纤维与基体的界面结合，同时在基体中引入β晶，进一步提升基体韧性；在无规共聚聚丙烯中添加少量嵌段共聚聚丙烯，提升界面晶体和无规共聚聚丙烯基体的结晶度。

技术领域

本发明涉及聚丙烯基复合材料制备技术领域，具体为一种玄武岩纤维增强增韧聚丙烯基复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯综合性能优良，与聚乙烯和聚氯乙烯并称为三大通用高分子，被广泛应用于汽车内外饰、家电外壳、建筑管道等领域。但与工程塑料和抗冲塑料相比，聚丙烯的极限抗拉强度和冲击韧性仍亟待改善，特别是在汽车、无人机等领域，聚丙烯较低的抗拉强度和质脆的缺点极大的限制了其应用。因此，通常需要第二或者第三组分的添加，实现聚丙烯力学性能的提高。当前，玻璃纤维已被广泛应用于改善聚丙烯材料的性能，其虽能在一定程度提升聚丙烯材料的模量和屈服强度，但损失了聚丙烯的断裂伸长率，对聚丙烯冲击韧性的改善也极为有限。另一方面，采用无归共聚聚丙烯或者β成核剂，可在一定程度上改善聚丙烯的冲击韧性，但由于无规共聚聚丙烯较低的结晶度，造成其模量和抗拉强度均较低。

因此，要同时实质性的改善聚丙烯抗拉强度和冲击韧性，面临困难，急需寻找新方法、新工艺，以满足聚丙烯材料日益严苛的使用环境。玄武岩纤维的模量和抗拉强度均明显优于玻璃纤维，但表面惰性，改性困难，需要寻求新方法，将玄武岩纤维引入聚丙烯基复合材料中，解决上述问题。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种玄武岩纤维增强增韧聚丙烯基复合材料及其制备方法，具备提升聚丙烯基复合材料的的抗拉强度和冲击韧性等优点，解决了背景技术中提出的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种玄武岩纤维增强增韧聚丙烯基复合材料，包括以下重量份数配比的原料：50-85份无归共聚聚丙烯、10-30份短切玄武岩纤维、5-20份嵌段共聚聚丙烯、25-40份β成核剂TMB-5、35-55份甲苯、25-30份氢氧化钠和70-95份蒸馏水。

优选的，所述短切玄武岩纤维的长度为3-12mm。

本发明还提供上述玄武岩纤维增强增韧聚丙烯基复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、用蒸馏水与氢氧化钠配置刻蚀液，用以刻蚀玄武岩纤维，使其表面粗糙化，刻蚀液PH值为11～13，刻蚀时间为24～48小时，刻蚀完成后用蒸馏水冲洗浸泡至中性，用鼓风烘箱烘干，时间为12小时；

S2、将β成核剂TMB-5溶解分散于甲苯溶剂中，按TMB-5占溶液总质量质量分数2%～5%添加，溶解期间需要搅拌；

S3、将刻蚀完成的短切玄武岩纤维放入溶解有β成核剂TMB-5的甲苯溶液中，匀速搅拌2～4小时，随后，过滤，在真空烘箱中，120℃烘干，时间为12小时；

S4、将第三步准备好的玄武岩短切纤维与嵌段共聚聚丙烯和无归共聚聚丙烯，通过同向双螺杆挤出机熔融共混，按质量分数配比，玄武岩短切纤维添加量为10%～30%，嵌段共聚聚丙烯添加量为5%～20%，无归共聚聚丙烯添加量为50%～85%，不同配方条件下，总量为100%，挤出机挤出温度为（从加料到口模）120,180,190,200,210,210,215℃。

S5、共混挤出后切粒制得所需产品；