專利名稱：一種玄武巖纖維增強聚丙烯復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于新型復合材料領域，具體涉及一種玄武巖纖維增強聚丙烯復合材料及其制備方法。
背景技術：
玄武巖作為一種火山巖，它是在地球深處經過高溫高壓和漫長的歷史演變而成。玄武巖通過澆鑄工藝制成瓦及板用于建筑市場已有多年歷史。此外，在工業用途方面澆鑄的玄武巖鋼管內襯也有很高的耐磨性。玄武巖是一種高性能的火山巖組份，這種特殊的硅酸鹽，使玄武巖纖維具有優良的耐化學性，特別具有耐堿性的優點。采用玄武巖擠出的連續纖維，在幾乎所有的用途方面都可以用來替代石棉纖維。近十年，玄武巖纖維已成為增強復合材料的競爭性材料。玄武巖 纖維與碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯纖維等高技術纖維相比，除了具有高技術纖維高強度、高模量的特點外，玄武巖纖維還具有耐高溫性佳、抗氧化、抗輻射、絕熱隔音、過濾性好、抗壓縮強度和剪切強度高、適應于各種環境下使用等優異性能，且性價比高，是一種純天然的無機非金屬材料，也是一種可以滿足國民經濟基礎產業發展需求的新的基礎材料和高技術纖維。聚丙烯作為一種通用塑料，進入了日常生活的各個角落，經過E-玻璃纖維改性的聚丙烯材料憑借其良好的剛性，在部分應用上取代了工程塑料。而玄武巖纖維的出現，進一步提升了聚丙烯材料性能的提升空間，同時，玄武巖纖維具有更多的表面活性位點，可以在更大程度上提高材料的綜合性能。
發明內容
本發明的目的是提供一種玄武巖纖維增強聚丙烯復合材料，在聚丙烯復合材料制備過程中加入了玄武巖纖維，提高了復合材料的剛性和韌性，特別是大幅度增強了復合材料的彎曲模量，同時，也使得復合材料具有優異的耐酸、耐堿效果。本發明的另一個目的是為了提供這種聚丙烯復合材料的制備方法本發明的目的可以通過以下技術方案來實現一種玄武巖纖維增強聚丙烯復合材料，包含以下按重量百分數計的原料
聚丙烯50%-82. 5%
玄武巖纖維5%-50%
熱穩定劑O. m-2%
加工助劑O. 05%-1%
相容劑所述原料中還含有填料,該填料的加入量為聚丙烯加入量的0%-20%。所述填料為硫酸鋇、碳酸鈣、滑石粉、云母中的一種或幾種混合物。熱穩定劑的作用在于減少材料在加工過程中及后期使用過程中材料的分解，所述熱穩定劑熱穩定劑選自硫代二丙酸二月桂酯、二苯胺、對苯二胺和二氫喹啉中的一種或幾種混合物，主要作用是抑制加工過程中產生的降解。所述加工助劑選自選自硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、芥酸酰胺中一種或幾種混合物。所述相容劑為極性單體接枝聚合物，選自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-α -乙烯-辛烯共聚物中的一種幾種混合物；所述的極性單體為馬來酸酐及其衍生物，丙烯酸及其酯類衍生物一種或幾種混合物。優選的，相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯或馬來酸酐接枝乙烯-α -乙烯_辛烯。 所述玄武巖纖維為短切纖維或連續纖維。優選的，玄武巖纖維為短切纖維。本發明所用的聚丙烯的熔指為O. 5 - 40g/10min (測試條件溫度230° C，砝碼重量2. 16KG)。優選的，聚丙烯熔指為10-30g/10min。玄武巖纖維增強聚丙烯復合材料的方法，包括如下步驟(I)按配比稱量各種原料；(2)將聚丙烯、玄武巖纖維、熱穩定劑、加工助劑、相容劑、增韌劑、填料加入長徑比為36 40:1的雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒，擠出溫度為200°C _230°C，玄武巖纖維從側喂料口處加入。本發明的有益效果是在聚丙烯復合材料的加工配方中加入了一定比例的玄武巖纖維，使得聚丙烯材料具有優異的耐化學性，特別是耐酸、耐堿性顯著，并且綜合力學性能也得到了提高，如彎曲強度、拉伸強度及拉伸模量都大幅度增強，這樣擴大了聚丙烯材料的使用范圍，尤其是一些特殊的使用場合，如航空航天、冶金化工、橋梁隧道等領域。玄武巖纖維的加工過程無污染、綠色環保，而且玄武巖纖維的價格便宜，從而也降低了聚丙烯復合材料的價格，有益于消費者。
具體實施例方式下面結合實施例，對本發明作進一步說明實施例I將75公斤聚丙烯PP M2600R(上海石化，熔指27g/10min)、I. 2公斤熱穩定劑(O. 6公斤硫代二丙酸二月桂酯和O. 6公斤對苯二胺)、0. 8公斤加工助劑芥酸酰胺和8公斤馬來酸酐接枝聚丙烯加入長徑比為38:1的雙螺桿擠出機中熔融混合分散，15公斤短切玄武巖纖維從側喂口處加入，擠出溫度為220°C，最終得到產品。所得料粒經制樣并測試性能，具體數據見下面表格。實施例2將64公斤聚丙烯PP V30G (海南石化，熔指16g/10min)、I. O公斤熱穩定劑(O. 3公斤硫代二丙酸二月桂酯和O. 7公斤二氫喹啉)、0. 7公斤加工助劑硬脂酸鋅、4公斤馬來酸酐接枝聚丙烯和10公斤滑石粉(過篩率為1250目)加入長徑比為40:1的雙螺桿擠出機中熔融混合分散，20公斤短切玄武巖纖維從側喂口處加入，擠出溫度為220°C，最終得到產品。所得料粒經制樣并測試性能，具體數據見下面表格。實施例3
將54公斤聚丙烯KlOll (臺灣石化,熔指llg/10min)、0. 9公斤熱穩定(O. 5公斤二苯胺和O. 4公斤二氫喹啉)劑、O. 8公斤加工助劑硬脂酸鈣、8公斤馬來酸酐接枝聚丙烯(TOYOTA),6公斤馬來酸酐接枝乙烯- α -乙烯-辛烯(杜邦)加入長徑比為40:1的雙螺桿擠出機中熔融混合分散，30公斤短切玄武巖纖維從側喂口處加入，擠出溫度為220°C，最終得到產品。所得料粒經制樣并測試性能，具體數據見下面表格。實施例4將55公斤聚丙烯PP Y2600T (上海石化，熔指22g/10min)、0. 9公斤熱穩定劑硫代二丙酸二月桂酯、O. 8公斤加工助劑(O. 4公斤硬脂酸鋅和O. 4公斤芥酸酰胺)和3公斤馬來酸酐接枝聚丙烯加入在長徑比為40:1的雙螺桿擠出機中熔融混合分散，40公斤短切玄武巖纖維從側喂口處加入，擠出溫度為220°C，最終得到產品。所得料粒經制樣并測試性能，具體數據見下面表格。對比例
將54公斤聚丙烯KlOll (臺灣石化,熔指llg/10min) >0. 9公斤熱穩定(O. 5公斤二苯胺和O. 4公斤二氫喹啉)劑、O. 8公斤加工助劑硬脂酸鈣、8公斤馬來酸酐接枝聚丙烯(TOYOTA),6公斤馬來酸酐接枝乙烯- α -乙烯-辛烯(杜邦)加入長徑比為40:1的雙螺桿擠出機中熔融混合分散，30公斤短切玻璃纖維從側喂口處加入，擠出溫度為220°C，最終得到產品。所得料粒經制樣并測試性能，具體數據見下面表格。表一性能檢測數據
權利要求
1.一種玄武巖纖維增強聚丙烯復合材料，其特征在于包含以下按重量百分數計的原料 聚丙烯50%-82. 5 玄武巖纖維5%-50% 熱穩定劑O. 05%-2%。 加工助劑O. 05%-1% 相容劑1%-10%
2.根據權利要求I所述的一種玄武巖纖維增強聚丙烯復合材料，其特征在于還含有填料，該填料的重量為聚丙烯重量的0% -20%。
3.根據權利要求2所述的一種玄武巖纖維增強聚丙烯復合材料，其特征在于所述填料為硫酸鋇、碳酸鈣、滑石粉、云母中的一種或幾種混合物。
4.根據權利要求I所述的一種玄武巖纖維增強聚丙烯復合材料，其特征在于所述熱穩定劑選自硫代二丙酸二月桂酯、二苯胺、對苯二胺和二氫喹啉中的一種或幾種混合物。
5.根據權利要求I所述的一種玄武巖纖維增強聚丙烯復合材料，其特征在于所述加工助劑選自硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、芥酸酰胺中一種或幾種混合物。
6.根據權利要求I所述的一種玄武巖纖維增強聚丙烯復合材料，其特征在于所述相容劑為極性單體接枝聚合物，聚合物選自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-α -乙烯-辛烯共聚物中的一種或幾種混合物； 所述的極性單體為馬來酸酐及其衍生物，丙烯酸及其酯類衍生物一種或幾種混合物。
7.根據權利要求I所述的一種玄武巖纖維增強聚丙烯復合材料，其特征在于所述玄武巖纖維為短切纖維或連續纖維。
8.一種制備權利要求I所述的玄武巖纖維增強聚丙烯復合材料的方法，包括如下步驟 (1)按配比稱量各種原料； (2)將聚丙烯、玄武巖纖維、熱穩定劑、加工助劑、相容劑、增韌劑、填料加入長徑比為36 40:1的雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒，擠出溫度為200°C _230°C，玄武巖纖維從側喂料口處加入。
全文摘要
本發明屬于新型復合材料領域，具體涉及一種玄武巖纖維增強聚丙烯復合材料及其制備方法，它包含以下按重量百分數計的原料聚丙烯50％-82.5％，玄武巖纖維5％-50％，熱穩定劑0.05％-2％，加工助劑0.05％-1％，相容劑1-10％，增韌劑0-20％，填料0-20％。所述玄武巖纖維增強聚丙烯復合材料的方法為，首先按配比稱量上述各種原料，然后將稱量好的原料加入長徑比為36～40:1的雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒。所述聚丙烯材料具有優異的耐化學性，特別是耐酸、耐堿性顯著，并且綜合力學性能也得到了提高，如彎曲強度、拉伸強度及拉伸模量都大幅度增強。
文檔編號C08K3/26GK102964678SQ20121042551
公開日2013年3月13日 申請日期2012年10月30日 優先權日2012年10月30日
發明者楊澤, 夏建盟, 邵華, 何威, 肖鵬 申請人:上海金發科技發展有限公司, 金發科技股份有限公司