[发明专利]一种玻璃纤维增强的高强度工程塑料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种玻璃纤维增强的高强度工程塑料及其制备方法。高强度工程塑料包括以下原料，按重量份数计，改性玻璃纤维25～30份、工程塑料基体60～70份、晶须硫酸钙13～17份、抗氧剂0.05～0.2份，硅烷偶联剂3～5份。其中，改性玻璃纤维的制备方法是先通过化学镀银在玻璃纤维表面镀致密的纳米银层，再利用冠醚接枝的聚乙烯醇溶液包覆在镀银玻璃纤维表面；形成聚乙烯醇薄膜保护屏障；镀银玻璃纤维可进一步增强玻璃纤维的强度，改善玻璃纤维的摩擦性能和抗菌性能；聚乙烯醇薄膜可保护纳米银层不被氧化，保护镀银玻璃纤维在制备过程受到机械挤压翻折的情况，纳米银不会脱落而降低塑料强度；本发明制备的工程塑料，具有强度高、耐摩、安全环保的特性。

技术领域

本发明涉及塑料技术领域，具体为一种玻璃纤维增强的高强度工程塑料及其制备方法。

背景技术

以聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚四氟乙烯为代表的工程塑料已得到了迅速发展，逐步替代金属广泛应用于机械、电子、汽车、建筑、家具等行业，它具有耐磨、耐腐蚀、重量轻、可塑性好等优点。近年来，人们对工程塑料加入增强材料作了深入的研究，通常通过加入二氧化硅粉体、炭粉、滑石粉、云母、碳酸钙及各种短纤维来提高工程塑料的机械性能，同时也通过掺混金来实现。化学工业出版社2002年4月份出版的《常用合成树脂的性能和应用手册》第442～443页公开了含30％玻璃纤维增强的PA66(尼龙)、间规PS(聚苯乙烯)、PBT(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PPS(聚苯乙烯)等工程塑料的机械、热、电及物性能。

用玻璃纤维与热塑性树脂混合后能提高基体的物理力学性能，其增强效果主要依赖于纤维材料与树脂基体的牢固粘接，使塑料所受负荷能转移到高强度纤维上，并将负荷由局部传递到较大范围甚至于整个物体。玻璃纤维增强热塑性树脂主要有短切玻璃纤维增强和长玻璃纤维增强两种方法，传统的长玻纤(LFT)增强工艺是预浸带工艺，工艺复杂且成本较高，而短切玻璃纤维增强尼龙操作简单，生产效率高，其制备的复合材料性能也较优。

但由于玻璃纤维与热塑性树脂的界面结合作用较弱，限制玻璃纤维增强工程塑料的应用。如何增强玻璃纤维与热塑性树脂的界面结合作用，成为行业内研究的热点。目前，已有的报道中主要通过以下几种方式，来改善玻璃纤维与热塑性树脂的界面结合力：通过静电吸附方法在玻璃纤维表面负载粘土可以有效解决粘土的分散问题，同时少量的粘土还可以作为成核剂诱导聚合物的结晶，改善玻璃纤维与聚合物基体的界面连接。向聚合物基体中添加成核剂是也聚合物改性的一种重要方法。成核剂可以效改善材料的物理机械性能，而且对化学结构影响很小，克服了普通共混及化学改性的不足。工业上通常采用直接添加成核剂的方式对聚合物改性。玻璃纤维增强聚合物基复合材料中大量添加的玻璃纤维会一定程度上破坏聚合物的结晶，在玻璃纤维增强聚合物复合材料中直接添加成核剂往往效果不明显。

以上对于玻璃纤维的处理方案中，对复合材料或工程塑料起到一定的增强作用，但同时也带来了新的问题；处理后的玻璃纤维制备的复合材料及工程塑料强度大，但柔韧性相对较弱，因此导致工程塑料制品脆性大，裂纹，且耐摩性能弱的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种玻璃纤维增强的高强度工程塑料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种玻璃纤维增强的高强度工程塑料包括以下原料，按重量份数计，改性玻璃纤维25～30份、工程塑料基体60～70份、晶须硫酸钙13～17份、抗氧剂0.05～0.2份，硅烷偶联剂3～5份。

进一步的，所述工程塑料还可以添加润滑剂、热稳定剂、紫外线吸收剂等助剂。

进一步的，所述改性玻璃纤维主要由玻璃纤维、银氨溶液、冠醚、聚乙烯醇反应制得；所述聚乙烯醇和冠醚的质量比为3～5:1。

进一步的，所述工程塑料基体为聚酰胺、ABS塑料、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚甲醛中的一种或多种。