(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910803195.6
(22)申请日 2019.08.28
(71)申请人 柏力开米复合塑料（昆山）有限公司
地址 215321 江苏省苏州市昆山市张浦镇
横贯泾路508号
(72)发明人 朱成军 曹强 聂金广
(74)专利代理机构 北京品源专利代理有限公司
11332
代理人 巩克栋
(51)Int.Cl.
C08L 23/14(2006.01)
C08K 13/04(2006.01)
C08K 7/14(2006.01)
C08K 5/52(2006.01)
C08K 5/18(2006.01)
C08K 3/34(2006.01)C08K 5/41(2006.01)C08K 3/32(2006.01)C08J 5/04(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种高刚性高韧性玻璃纤维
增强PP材料及其制备方法。本发明的高刚性高韧
性玻璃纤维增强PP材料，按重量百分比计，所述
高刚性高韧性玻璃纤维增强PP材料的原料包含
如下组分：共聚PP55～59％、玻璃纤维40％、成核
剂0.05～0.15％、偶联剂0.5～2.5％、分散剂
0.2％、光稳定剂0.2～0.4％。本发明的制备方法
简单，制得的玻璃纤维增强PP材料同时具有高的
刚性和高的韧性，实现了刚性和韧性的平衡，可
广泛应用于汽车领域。权利要求书2页 说明书11页CN 110483902 A 2019.11.22
C N 110483902
A
1.一种高刚性高韧性玻璃纤维增强PP材料，其特征在于，按重量百分比计，所述高刚性高韧性玻璃纤维增强PP材料的原料包含如下组分：
2.根据权利要求1所述的高刚性高韧性玻璃纤维增强PP材料，其特征在于，所述共聚PP 的熔融指数为10～20g/10min，简支梁冲击强度为15～25KJ/m2，弯曲模量为1300～1500MPa。
3.根据权利要求1或2所述的高刚性高韧性玻璃纤维增强PP材料，其特征在于，所述玻璃纤维的直径为10～13μm；
优选地，所述玻璃纤维的长度为3～4.5mm。
4.根据权利要求1-3之一所述的高刚性高韧性玻璃纤维增强PP材料，其特征在于，所述成核剂为α晶型成核剂与β晶型成核剂的复配物；
优选地，所述α晶型成核剂与所述β晶型成核剂的质量比为(1～3):2；
优选地，所述α晶型成核剂为有机磷酸盐类成核剂；
优选地，所述有机磷酸盐类成核剂为2,2’-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯氧基)磷酸铝盐(NA-21)；
优选地，所述β晶型成核剂为芳香胺类成核剂。
5.根据权利要求1-4之一所述的高刚性高韧性玻璃纤维增强PP材料，其特征在于，所述偶联剂为马来酸酐。
6.根据权利要求1-5之一所述的高刚性高韧性玻璃纤维增强PP材料，其特征在于，所述分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠中的任意一种或至少两种的混合物。
7.根据权利要求1-6之一所述的高刚性高韧性玻璃纤维增强PP材料，其特征在于，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂、水杨酸酯类光稳定剂和二甲苯酮类光稳定剂中的任意一种或至少两种的混合物。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的高刚性高韧性玻璃纤维增强PP材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
1)按配比，将共聚PP、成核剂、偶联剂、分散剂、光稳定剂混合搅拌均匀；
2)将步骤1)混好的物料加入挤出机中，将玻璃纤维侧喂料，挤出造粒后经切粒、过筛、干燥后，制备得到所述高刚性高韧性玻璃纤维增强PP材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述搅拌的速度为100～
300r/min，所述搅拌的时间为10～20min；
优选地，步骤2)中，所述挤出机的螺杆转速为300～500rpm，所述挤出的温度为180～240℃，所述挤出的压力为0.75～0.95MPa。
10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
1)按配比，将共聚PP、成核剂、偶联剂、分散剂、光稳定剂依次加入高速混合机中，100～300r/min的速度混合搅拌10～20min至物料均匀；
2)将步骤1)混好的物料加入双螺杆挤出机中，将玻璃纤维侧喂料，螺杆转速为300～500rpm，挤出的温度为180～240℃，挤出的压力为0.75～0.95MPa，挤出造粒后经切粒、过筛、干燥后，制备得到所述高刚性高韧性玻璃纤维增强PP材料。
一种高刚性高韧性玻璃纤维增强PP材料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及聚丙烯技术领域，涉及一种玻璃纤维增强PP材料及其制备方法，尤其涉及一种高刚性高韧性玻璃纤维增强PP材料及其制备方法。
背景技术
[0002]PA材料具有优异的力学性能，突出的耐腐蚀、耐油性、耐热性、高模量等优点，通过用长玻纤增强之后，强度、抗撞击性能、能量的吸收率等方面都得到了很大提高，因此，长玻纤增强PA材料可应用于汽车领域。但是，由于PA材料原料价格较高，密度比较大，所以市场出现了PP玻纤增强材料替代长玻纤增强PA材料的趋势。
[0003]聚丙烯(PP)，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯(isotactic polypropylene)、无规聚丙烯(atactic polypropylene)和间规聚丙烯(syndiotactic polypropylene)三种。聚
丙烯材料具有无毒、无味，密度小的特定，其强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯，可在100℃左右使用，具有良好的介电性能和高频绝缘性，且不受湿度影响，但低温时变脆，不耐磨、易老化，适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。
[0004]但是，聚丙烯材料存在脆性、耐冲击强度低，刚性差、成型收缩率大、易老化等缺点，使用玻璃纤维(简称玻纤)改性可以提高PP的热变形温度、增加制品尺寸的稳定性、降低成型收缩率、提高刚性等。玻纤的加入，还可以作为PP的补强填充剂，不但能显著提高PP的刚性、表面硬度、耐蠕变性、电绝缘性，还可以提高PP的冲击强度，改善PP耐冲击性能。然而，目前玻璃纤维增强PP材料均采用均聚PP作为增强对象。
[0005]目前，市面上玻璃纤维增强PP材料存在的普遍问题是难以控制刚性和冲击性能平衡。例如40份玻璃纤维增强PP材料，有的材料弯曲模量可做到10500MPa，但是缺口冲击强度只有10KJ/m2；有的材料冲击强度可做到25KJ/m2，但是弯曲模量只有5600MPa。
[0006]CN108148286A公开了一种低后收缩聚丙烯复合材料及其制备方法，其由以下重量份的组分制成：聚丙烯、高密度聚乙烯、玻璃纤维粉、高目数玻璃纤维粉、增韧剂、成核剂、润滑剂、偶联剂、抗氧剂。该发明通过加入玻璃纤维粉，且通过主、侧喂料口同时进料，以及与高目数玻璃纤维粉、高密度聚乙烯复配使用，得到综合性能优异的PP复合材料，同时大幅降低PP复合材料的收缩率，可以用于高
端汽车中作为保险杠使用。该发明的聚丙烯复合材料具有较好的抗冲击强度，但是弯曲模量和拉伸强度不高，有待进一步提高，因此该发明的聚丙烯复合材料不能同时具有较好的刚性和韧性。
发明内容
[0007]针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高刚性高韧性玻璃纤维增强PP 材料及其制备方法，制得的玻璃纤维增强PP材料同时具有高的刚性和高的韧性，实现了刚性和韧性的平衡，可广泛应用于汽车领域。
[0008]为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0009]一种高刚性高韧性玻璃纤维增强PP材料，按重量百分比计，所述高刚性高韧性玻璃纤维增强PP材料的原料包含如下组分：
[0010]
[0011]
[0012]需要说明的是，本发明所述的高刚性是指PP材料的弯曲模量在5000MPa以上，特别指PP材料的弯曲模量在5000～8200MPa；本发明所述的高韧性是指PP材料的缺口冲击强度10KJ/m2以上，特别指PP材料的冲击强度在11～22KJ/m2。
[0013]本发明中，采用共聚PP为主料，添加玻璃纤维作为增强材料，并加入成核剂、偶联剂、分散剂和光稳定剂并通过调整各组分的用量配比，使制得的玻璃纤维增强PP材料同时具有高的刚性和高的韧性。
[0014]具体地，本发明的一种高刚性高韧性玻璃纤维增强PP材料，按重量百分比计，所述高刚性高韧性玻璃纤维增强PP材料的原料包含如下组分：
[0015]共聚PP55～59％，例如共聚PP的重量百分比为55％、56％、57％、58％、59％；[0016]玻璃纤维40％；
[0017]成核剂0.05～0.15％，例如成核剂的重量百分比为0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％，优选为0.1％；
[0018]偶联剂0.5～2.5％，例如偶联剂的重量百分比为0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％；
[0019]分散剂0.2％；
[0020]光稳定剂0.2～0.4％，例如光稳定剂的重量百分比为0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％。
[0021]本发明中，所述共聚PP的熔融指数为10～20g/10min，例如共聚PP的熔融指数为10g/10min、11g/10min、12g/10min、13g/10min、14g/10min、15g/10min、16g/10min、17g/ 10min、18g/10min、19g/10min、20g/10min；简支梁冲击强度为15～25KJ/m2，例如简支梁冲击强度为15KJ/m2、16KJ/m2、17KJ/m2、18KJ/m2、19KJ/m2、20KJ/m2、21KJ/m2、22KJ/m2、23KJ/m2、24KJ/m2、25KJ/m2；弯曲模量为1300～1500MPa，例如弯曲模量为1300MPa、1350MPa、1400MPa、1450MPa、1500MPa。选择此类型的共聚PP作为基体材料，可保证PP材料的高的刚性和韧性。[0022]本发明中，所述玻璃纤维的直径为10～13μm，例如玻璃纤维的直径为10μm、11μm、12μm、13μm，优选为10μm。玻璃纤维的直径越小，会使材料的刚性和韧性越好，但是如果玻璃纤维
的直径太小，小于10μm，材料的刚性增加较好但是韧性改善效果不好；如果玻璃纤维的
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