本發明涉及一種聚丙烯復合材料，具體地說涉及一種高焊接強度、低翹曲長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料及其制造方法。
背景技術：
長玻纖增強熱塑性樹脂(PP-LGF)是一種增強纖維單向排布且其長度與樹脂粒料長度相同的增強熱塑性樹脂。與常規短纖維增強熱塑性樹脂(PP-GF)相比，它具有更加優異的力學性能、耐疲勞性能、抗蠕變性能、耐氣候交變性等；特別是材料的低溫抗沖擊性能極為優異。與短纖增強尼龍(PA6,6-GF)材料相比，長玻纖增強聚丙烯材料不吸濕，尺寸穩定性相對較好，力學性能可與平衡態下的PA6,6-GF材料相媲美，性價比較高，能滿足較多車內零部件的力學性能要求，因此具有很大的市場開發和應用前景。
隨著汽車工業的蓬勃發展，很多汽車零件采用激光焊接加工成型，而激光焊接要求對工件的邊緣進行加工，裝配時有很高的精度，光斑與焊縫嚴格對中，而且工件原始裝配精度和光斑對中情況在焊接過程中不能因焊接熱變形而變化。這是因為激光光斑小，焊縫窄，如裝配不嚴間隙過大，光束能穿過間隙不能熔化母材，或者引起明顯的咬邊、凹陷，如光斑對縫的偏差稍大就有可能造成未熔合或未焊透。當焊縫較長時，焊前的準備難度很大，普通剪床一般不能滿足要求.必須經過機械加工或用高精度剪床剪切，還必須根據具體工件情況設計合適的精密胎夾具。實際生產中，有時因不能滿足這些要求，而無法采用激光焊接技術。
為此，長玻纖增強聚丙烯材料在配方設計時，應充分考慮激光焊的特點以及對材料的要求，進行有針對性的產品體系開發，以提高產品合格率。一般來說，PP-LGF材料中影響焊接的因素有以下幾點：PP基料的分子量，外加劑體系以及產品的后收縮情況。PP的分子量越大，在高溫焊接狀態下，焊接表面的熔體強度也越大，焊接效果越好；而外加劑體系(色粉體系，抗氧劑體系等)的熱導率也嚴重影響焊接效率，對于熱擴散效果不佳的添加劑，應予以剔除；最后，零件的后收縮對于裝配精度要求高的焊接來說，收縮率小的體系會更加有利；
一直以來，長玻纖增強材料所制備車用結構件的尺寸穩定性與耐蠕變性都是業內較為關注的議題，由于長玻纖是取向性明顯的極性材料，其與非極性基體樹脂的相容性較差，雖然加入了一定量的相容劑來改善兩者界面相的結合力，但縱橫向收縮不均，翹曲等現象仍然時有出現，這大大限制了長玻纖增強聚丙烯材料這一高性價比材料在車用結構性零件上的應用。因此本發明的研究不僅著眼于焊接效率的影響因素，同時也對減少材料后收縮進行了研究，對應材料的選擇進行了系統性的篩選。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種焊接效率高、各項力學性能優異的低翹曲，耐蠕變長玻璃纖維增強聚丙烯的復合材料，以改善玻璃纖維增強聚丙烯制件的后收縮，同時不影響材料原有力學性能，低VOC和綜合性能優異的PP-LGF復合材料，滿足作為汽車內飾件材料的基礎技術性能要求。
本發明的另一個目的是提供上述高焊接強度、低翹曲長玻璃纖維增強聚丙烯材料的制備方法。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的。
一種高焊接強度、低翹曲長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料，其包括以下按重量百分比計的原料：包括10～40％長玻璃纖維，60～90％的改性聚丙烯樹脂，1～8％的玻纖相容劑PP-g-MAH，0.5～5％的抗氧化助劑。
所述改性聚丙烯樹脂是對已有的商品化的聚丙烯樹脂通過雙螺桿等熔融浸漬設備進行反應擠出制備，所述改性聚丙烯樹脂包含有以下重量百分比計的原料：
聚丙烯樹脂 94.7～99.85％；
l,4-(雙叔丁基過氧)二異丙苯 0.05～3％；
黑色母 0.1～5％。
在改性聚丙烯樹脂體系中，
所述的聚丙烯樹脂的熔融指數為10～60g/10min。
所述的黑色母為粒徑在0.5mm-3mm之間的黑色母粒。
上述高焊接強度、低翹曲長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料，包括如下步驟：
(1)制備帶改性聚丙烯樹脂：使用雙組份計量稱，在主進料口加入聚丙烯樹脂，在側向進料口l,4-(雙叔丁基過氧)二異丙苯，黑色母，物料混合均勻后進入雙螺桿擠出機；擠出加工溫度為100～260℃，主機轉速是200～500rpm。
(2)制備長玻璃纖維增強聚丙烯材料：熔融改性聚丙烯樹脂熔體浸漬連續長玻璃纖維束，浸漬加工溫度為240～300℃，采用拉擠工藝制備長玻璃纖維增強聚丙烯材料。
本發明復合物從擠出機進入浸漬模頭，均勻包裹浸漬被牽引的連續玻璃纖維后，經水槽冷卻、切粒機切粒成長度為8～15mm的長玻璃纖維增強聚丙烯材料顆粒。
與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：通過PP材料的改性，在精密度激光焊接加工過程中，焊接合格率得以提升，同時改善耐高溫蠕變性，保證零部件使用生命周期；通過挑選合適的樹脂原料，使得長玻纖增強聚丙烯制品中常見的翹曲現象得到緩解，注塑成型后得到的零部件尺寸穩定性高，本發明的制品具有較好的機械力學性能，如優良的拉伸、彎曲強度及抗沖性能。
具體實施方式
下面通過實施例和對比例進一步說明本發明，在不違反本發明的宗旨下，本發明應不限于以下實驗例具體明示的內容。
實施例所用原材料如下：
聚丙烯樹脂1(PP-l)：熔融指數30，測試條件230℃*2.16kg；
聚丙烯樹脂2(PP-2)：熔融指數40，測試條件230℃*2.16kg；
聚丙烯樹脂3(PP-3)：熔融指數50，測試條件230℃*2.16kg；
連續玻璃纖維；PPG公司EC I7-4588；
l,4-(雙叔丁基過氧)二異丙苯：分析純，市售。
玻纖相容劑：工業級，市售。
黑色母：粒徑3mm,市售。
產品性能測試方法：
熔體質量流動指數(熔融指數)：按ISO 1133方法，在230℃，2.16千克載荷下測試。
拉伸性能：按ISO 527方法，拉伸速度5毫米/分鐘。
彎曲性能：按ISO 178方法，試驗速度2毫米/分鐘。
缺口沖擊強度：按ISO 179方法，4毫米厚試樣。
熱導率：按ASTM E1461標準,激光閃光法導熱系數儀測試。
材料收縮率：根據ISO 294方法進行測試。
實施例1
使用帶有側向喂料口的TE-65(長徑比L/D＝48)雙螺桿擠出機，在主進料口加入1496克聚丙烯樹脂PP-1，在側進料口加入10克黑色母，20克抗氧劑，4克l,4-(雙叔丁基過氧)二異丙苯和70克玻纖相容劑。加工溫度(從喂料口到模頭)分別是：150℃，190℃，200℃，220℃，240℃，240℃，260℃，265℃，主機轉速是350rpm。
經擠出機熔融反應的復合物與連續玻璃纖維采用拉擠工藝，浸漬加工溫度為260℃，通過浸漬機頭后冷卻切粒，制成纖維重量百分含量為20％且其長度與樹脂粒料長度相同的長玻纖增強PP顆粒料，采用注塑機制備標準力學測試試樣，測試結果見表1。
實施例2
使使用帶有側向喂料口的TE-65(長徑比L/D＝48)雙螺桿擠出機，在主進料口加入1496克聚丙烯樹脂PP-1，在側進料口加入10克黑色母，20克抗氧劑，4克l,4-(雙叔丁基過氧)二異丙苯和70克玻纖相容劑。加工溫度(從喂料口到模頭)分別是：150℃，190℃，200℃，220℃，240℃，240℃，260℃，265℃，主機轉速是350rpm。
經擠出機熔融反應的復合物與連續玻璃纖維采用拉擠工藝，浸漬加工溫度為260℃，通過浸漬機頭后冷卻切粒，制成纖維重量百分含量為20％且其長度與樹脂粒料長度相同的長玻纖增強PP顆粒料，采用注塑機制備標準力學測試試樣，測試結果見表1。
實施例3
使用帶有側向喂料口的TE-65(長徑比L/D＝48)雙螺桿擠出機，在主進料口加入1496克聚丙烯樹脂PP-1，在側進料口加入10克黑色母，20克抗氧劑，4克l,4-(雙叔丁基過氧)二異丙苯和70克玻纖相容劑。加工溫度(從喂料口到模頭)分別是：150℃，190℃，200℃，220℃，240℃，240℃，260℃，265℃，主機轉速是350rpm。
經擠出機熔融反應的復合物與連續玻璃纖維采用拉擠工藝，浸漬加工溫度為260℃，通過浸漬機頭后冷卻切粒，制成纖維重量百分含量為20％且其長度與樹脂粒料長度相同的長玻纖增強PP顆粒料，采用注塑機制備標準力學測試試樣，測試結果見表1。
實施例4
使用帶有側向喂料口的TE-65(長徑比L/D＝48)雙螺桿擠出機，在主進料口加入1483克聚丙烯樹脂PP-2，在側進料口加入15克黑色母，20克抗氧劑，2克l,4-(雙叔丁基過氧)二異丙苯和80克玻纖相容劑。加工溫度(從喂料口到模頭)分別是：150℃，190℃，200℃，220℃，240℃，245℃，265℃，270℃，主機轉速是350rpm。
經擠出機熔融反應的復合物與連續玻璃纖維采用拉擠工藝，浸漬加工溫度為265℃，通過浸漬機頭后冷卻切粒，制成纖維重量百分含量為20％且其長度與樹脂粒料長度相同的長玻纖增強PP顆粒料，采用注塑機制備標準力學測試試樣，測試結果見表1。
實施例5
使用帶有側向喂料口的TE-65(長徑比L/D＝48)雙螺桿擠出機，在主進料口加入1493克聚丙烯樹脂PP-2，在側進料口加入5克黑色母，20克抗氧劑，2克l,4-(雙叔丁基過氧)二異丙苯和80克玻纖相容劑。加工溫度(從喂料口到模頭)分別是：150℃，190℃，200℃，220℃，240℃，245℃，265℃，270℃，主機轉速是350rpm。
經擠出機熔融反應的復合物與連續玻璃纖維采用拉擠工藝，浸漬加工溫度為265℃，通過浸漬機頭后冷卻切粒，制成纖維重量百分含量為20％且其長度與樹脂粒料長度相同的長玻纖增強PP顆粒料，采用注塑機制備標準力學測試試樣，測試結果見表1。
表1：性能測試結果
由上表可見，隨著PP基料的熔指變大，相同玻纖含量的材料，韌性會有所降低；相比于熔指30和50的基料，熔指為40的材料縱橫向收縮率分別最小；在相同熔指PP料制備的長玻纖增強聚丙烯材料中，相容劑含量增加，制品的縱橫向收縮率差異會略有減小；色母粒使用量的變化會對熱導率的結果產生影響。
本發明通過對已有的商品化的聚丙烯樹脂采用雙螺桿擠出機進行反應擠出，制備出流動性適中的改性聚丙烯，以此作為樹脂基體，采用熔融浸漬方法，拉擠浸漬工藝制備了長玻璃纖維增強聚丙烯材料。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：通過PP材料的改性，在精密度激光焊接加工過程中，焊接合格率得以提升，同時改善耐高溫蠕變性，保證零部件使用生命周期；通過挑選合適的樹脂原料，使得長玻纖增強聚丙烯制品中常見的翹曲現象得到緩解，注塑成型后得到的零部件尺寸穩定性高，本發明的制品具有較好的機械力學性能，如優良的拉伸、彎曲強度及抗沖性能。
通過本發明得到的模塑制品可廣泛應用于汽車工業和其他交通領域中的內部和外部零件；應用于通訊器材和設備、消費電子、家電、機械工程的外殼材料及附件等，市場應用前景廣闊。