連續長纖維增強預浸帶用聚烯烴共混物及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種連續長纖維增強預浸帶用聚烯烴共混物，以下組分按質量份數計，包括100份的中密度聚乙烯、0.5-3份的聚乙烯接枝雙馬來酰亞胺、2-5份的乙烯馬來酸酐共聚物以及0.5-3份的聚乙烯接枝硅烷和0.05-0.5份的硅烷偶聯劑，其中，所述的乙烯馬來酸酐共聚物中含有摩爾百分比為20％-50％的馬來酸酐，所述的硅烷偶聯劑為KH-550、KH-560或KH-570的其中一種或任意兩種以上的混合物。本發明聚烯烴共混物提高樹脂基體的耐環境應力性能和界面接合力，制得的連續長纖維增強預浸帶具有優良的耐環境應力性能和極高的縱向拉伸強度。
【專利說明】
連續長纖維増強預浸帶用聚烯烴共混物及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種連續長纖維增強預浸帶用聚烯烴共混物及其制備方法，屬于連續 長纖維纖維增強預浸帶技術領域。
【背景技術】
[0002] 用于連續長纖維增強的預浸帶主要由熱塑性樹脂和纖維組成，而目前預浸帶的基 體樹脂包括高密度聚乙烯或聚丙烯、高密度聚乙烯或聚丙烯接枝馬來酸酐和硅烷偶聯劑聯 用，將高密度聚乙烯或聚丙烯接枝馬來酸酐加入共混物配方，以改善高密度聚乙烯或聚丙 烯性與纖維的界面粘合性能.，該共混物在一定程度上解決了樹脂和纖維的界面結合力弱 的缺點，使預浸帶的力學性能得以提高。但上述共混物還存在一定的缺陷，由于該共混物耐 環境應力差，在一定的環境使用易應力開裂，同時因為聚烯烴接枝馬來酸酐的接枝率低，對 熱塑性樹脂和纖維的界面相容性影響有限，因此熱塑性樹脂與纖維的結合力不高，制備的 連續長纖維增強聚烯烴復合材料無法最大程度的發揮纖維強度優勢。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供一種提高樹脂基體的耐環境應力性能和界面接合力的連續 長纖維增強預浸帶用聚烯烴共混物及其制備方法。
[0004] 本發明為達到上述目的的技術方案是：一種連續長纖維增強預浸帶用聚烯烴 共混物，其特征在于：以下組分按質量份數計，包括100份的中密度聚乙烯、〇. 5-3份的 聚乙烯接枝雙馬來酰亞胺、2-5份的乙烯馬來酸酐共聚物以及0. 5-3份的聚乙烯接枝硅 烷和0. 05-0. 5份的硅烷偶聯劑，其中，所述的乙烯馬來酸酐共聚物中含有摩爾百分比為 20% -50%的馬來酸酐，所述的硅烷偶聯劑為KH-550、KH-560或KH-570的其中一種或任意 兩種以上的混合物。
[0005] 其中：包括100份的中密度聚乙烯、1-2. 5份的聚乙烯接枝雙馬來酰亞胺、2. 5-4份 的乙烯馬來酸酐共聚物以及1-2. 5份的聚乙烯接枝硅烷和0. 1-0. 4份的硅烷偶聯劑。
[0006] 本發明連續長纖維增強預浸帶用聚烯烴共混物的制備方法，其特征在于：按質量 份數計，將100份的中密度聚乙烯以及〇. 06份的引發劑過氧化二異丙苯和0. 8-1. 2份的雙 馬來酰亞胺加入高速混合機內進行預混合，螺桿擠出機在180°C -200°C下、且螺桿擠出機 的主機螺桿轉速在130-160rpm/min下恪融擠出，最后造粒制得聚乙稀接枝雙馬來酰亞胺 備用；
[0007] 按質量份數計，將100份的中密度聚乙烯以及0.06份的引發劑過氧化二異丙苯 和0. 8-1. 5份的二甲基乙烯基乙氧基硅烷，加入高速混合機內進行預混合，螺桿擠出機在 180°C _200°C下、且螺桿擠出機的主機螺桿轉速在130-160rpm/min下熔融擠出，最后造粒 制得聚乙烯接枝硅烷備用。
[0008] 將中密度聚乙烯、聚乙烯接枝雙馬來酰亞胺、乙烯馬來酸酐共聚物以及聚乙烯接 枝硅烷和硅烷偶聯劑加入高速混合機內進行預混合，螺桿擠出機在180°C -2KTC、且螺桿 擠出機的主機螺桿轉速在200-250rpm/min下熔融擠出，最后造粒制得預浸帶用聚烯烴共 混物。
[0009] 本發明采用中密度聚乙烯作為預浸帶的基體樹脂而能獲得優良的耐環境應力，中 密度聚乙烯與聚乙烯接枝雙馬來酰亞胺、乙烯馬來酸酐共聚物、聚乙烯接枝硅烷和硅烷偶 聯劑熔融共混后，利用馬來酸酐含量很高的乙烯馬來酸酐共聚物其馬來酸酐基團以及聚乙 烯接枝雙馬來酰亞胺的雙馬來酰亞胺基團來提高樹脂的極性；利用硅烷偶聯劑的硅羥基 在涂覆過程中與玻璃纖維表面的羥基反應，在纖維表面引入極性基團；使用聚乙烯接枝硅 烷作為相容劑，四種材料共同作用使本發明的聚烯烴共混物能與纖維界面的結合力大大增 強，從而使連續長纖維增強預浸帶中的玻璃纖維與聚烯烴成為一個整體，力學性能大大增 強。本發明為了增強預浸帶的耐環境應力，采用了中密度聚乙烯作為基體樹脂，其耐熱性較 高密度聚乙烯，為了補充其耐熱性能，加入聚乙烯接枝雙馬來酰亞胺，在體系中引入雙馬來 酰亞胺基團，使共混物的耐熱性大大提高。
【具體實施方式】
[0010] 發明的連續長纖維增強預浸帶用聚烯烴共混物，組分按質量份數計，包括100份 的中密度聚乙烯、0. 5-3份的聚乙烯接枝雙馬來酰亞胺、2-5份的乙烯馬來酸酐共聚物以及 〇. 5-3份的聚乙烯接枝硅烷和0. 05-0. 5份的硅烷偶聯劑，其中，乙烯馬來酸酐共聚物中含 有摩爾百分比為20 % -50 %的馬來酸酐，硅烷偶聯劑為KH-550、KH-560或KH-570的其中一 種或任意兩種以上的混合物。本發明采用中密度聚乙烯為基體樹脂使其具有優良的耐環境 應力，并與聚乙烯接枝雙馬來酰亞胺、乙烯馬來酸酐共聚物、聚乙烯接枝硅烷和硅烷偶聯劑 熔融共混，不僅能提高基體樹脂的耐熱性能，而且通過乙烯馬來酸酐共聚物的馬來酸酐基 團以及聚乙烯接枝雙馬來酰亞胺上的雙馬來酰亞胺基團來提高樹脂的極性，通過硅烷偶聯 劑的硅羥基在涂覆過程中與玻璃纖維表面的羥基反應，在玻璃纖維表面引入極性基團。本 發明采用聚乙烯接枝硅烷作為相容劑，在四種材料共同作用使本發明的聚烯烴共混物能與 玻璃纖維界面的結合力大大增強，提高纖維與本發明聚烯烴共混物的相容性，使本發明的 預浸帶用聚烯烴共混物與玻璃纖維具有較好的界面相容性，所制得的連續長纖維增強預浸 帶具有優良的耐環境應力性能和極高的縱向拉伸強度。
[0011] 本發明連續長纖維增強預浸帶用聚烯烴共混物最好包括100份的中密度聚乙烯、 1-2. 5份的聚乙烯接枝雙馬來酰亞胺、2. 5-4份的乙烯馬來酸酐共聚物以及1-2. 5份的聚乙 烯接枝硅烷和0. 1-0. 4份的硅烷偶聯劑。本發明連續長纖維增強預浸帶用聚烯烴共混物的 具體組分及質量份數見表1所示。
[0012] 表 1
[0013]
[0015] 本發明連續長纖維增強預浸帶用聚烯烴共混物的制備方法，先制備聚乙烯接枝雙 馬來酰亞胺和聚乙烯接枝硅烷備用，其制備順序不限，其余均為市售產品。
[0016] 按質量份數計，將100份的中密度聚乙烯以及0.06份的引發劑過氧化二異丙苯和 0. 8-1. 2份的雙馬來酰亞胺加入高速混合機內進行預混合，螺桿擠出機在180°C -200°c下、 且螺桿擠出機的主機螺桿轉速在130-160rpm/min下熔融擠出，最后造粒制得聚乙烯接枝 雙馬來酰亞胺備用。本發明聚乙烯接枝雙馬來酰亞胺的具體組分及質量份數見表2所示， 具體制備工藝參數見表3所示。
[0021] 按質量份數計，將100份的中密度聚乙烯以及0.06份的引發劑過氧化二異丙苯 和0. 8-1. 5份的二甲基乙烯基乙氧基硅烷，加入高速混合機內進行預混合，螺桿擠出機在 180°C _200°C下、且螺桿擠出機的主機螺桿轉速在130-160rpm/min下熔融擠出，最后造粒 制得聚乙烯接枝硅烷備用.本發明聚乙烯接枝硅烷的具體組分及質量份數見表4所示，具 體制備工藝參數見表5所示。
[0026] 本發明的連續長纖維增強預浸帶用聚烯烴共混物的制備方法，按表1將中密度聚 乙烯、聚乙烯接枝雙馬來酰亞胺以及乙烯馬來酸酐共聚物和硅烷偶聯劑加入高速混合機內 進行預混合，螺桿擠出機在180°C _220°C、且螺桿擠出機的主機螺桿轉速200-250rpm/min 下熔融、擠出，最后造粒制得預浸帶用聚烯烴共混物。本發明具體制備工藝參數見表6所 不。
[0027] 表 6
[0028]
[0029] 將制得的本發明預浸帶用聚烯烴共混物在平板硫化機上熱壓成片，按ASTM D1693 標準制備耐環境應力開裂（ESCR)試樣，并參照該標準測試耐環境應力性能。
[0030] 將制得的本發明預浸帶用聚烯烴共混物熔融后涂覆在連續長玻璃纖維上，制成連 續長玻璃纖維預浸帶（玻璃纖維含量40% )，帶子寬度30mm且長度方向是連續，采用現用 的預浸帶用聚烯烴共混物配方，即按質量份數計，高密度聚乙烯100份、高密度聚乙烯接枝 馬來酸酐5份和硅烷偶聯劑1份制得預浸帶用聚烯烴共混物熔融后涂覆在連續長玻璃纖維 上，制成連續長玻璃纖維預浸帶（玻璃纖維含量40% )，作為對比例，按GB/T 1040標準檢 測拉伸強度，具體的檢測項目及性能見表7所示。
[0031] 表 7
[0032]
[0033] 從表7中可以看出，本發明的制備的聚烯烴共混物涂覆在連續長纖維制成的連續 長纖維增強預浸帶比現有的預浸帶相比，其耐環境應力開裂及縱向拉伸強度均優于對例， 而具有優良的耐環境應力性能和極高的縱向拉伸強度。
【主權項】
1. 一種連續長纖維增強預浸帶用聚烯烴共混物，其特征在于：以下組分按質量份數 計，包括100份的中密度聚乙烯、0. 5-3份的聚乙烯接枝雙馬來酰亞胺、2-5份的乙烯馬來 酸酐共聚物以及〇. 5-3份的聚乙烯接枝硅烷和0. 05-0. 5份的硅烷偶聯劑，其中，所述的 乙烯馬來酸酐共聚物中含有摩爾百分比為20% -50%的馬來酸酐，所述的硅烷偶聯劑為 KH-550、KH-560或KH-570的其中一種或任意兩種以上的混合物。2. 根據權利要求1所述連續長纖維增強預浸帶用聚烯烴共混物，其特征在于：包括100 份的中密度聚乙烯、1-2. 5份的聚乙烯接枝雙馬來酰亞胺、2. 5-4份的乙烯馬來酸酐共聚物 以及1-2. 5份的聚乙烯接枝硅烷和0. 1-0. 4份的硅烷偶聯劑。3. 根據權利要求1或2所述連續長纖維增強預浸帶用聚烯烴共混物的制備方法，其特 征在于： 按質量份數計，將100份的中密度聚乙烯以及〇. 06份的引發劑過氧化二異丙苯和 0. 8-1. 2份的雙馬來酰亞胺加入高速混合機內進行預混合，螺桿擠出機在180°C _200°C下、 且螺桿擠出機的主機螺桿轉速在130-160rpm/min下熔融擠出，最后造粒制得聚乙烯接枝 雙馬來酰亞胺備用； 按質量份數計，將100份的中密度聚乙烯以及〇. 06份的引發劑過氧化二異丙苯和 0. 8-1. 5份的二甲基乙烯基乙氧基硅烷，加入高速混合機內進行預混合，螺桿擠出機在 180°C _200°C下、且螺桿擠出機的主機螺桿轉速在130-160rpm/min下熔融擠出，最后造粒 制得聚乙烯接枝硅烷備用； 將中密度聚乙烯、聚乙烯接枝雙馬來酰亞胺、乙烯馬來酸酐共聚物以及聚乙烯接枝硅 烷和硅烷偶聯劑加入高速混合機內進行預混合，螺桿擠出機在180°C -2KTC、且螺桿擠出 機的主機螺桿轉速在200-250rpm/min下熔融擠出，最后造粒制得預浸帶用聚烯烴共混物。
【文檔編號】C08L23/08GK105985567SQ201510079621
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月13日
【發明人】劉春林, 吳盾, 廖華勇, 章誠, 陶國良, 龔方紅
【申請人】常州大學