本申请涉及复合材料,尤其涉及一种纤维增强聚丙烯复合材料及制备方法。
背景技术:
1、随着现代工程技术的不断发展,复合材料作为一种新型材料,在各个领域的应用日益广泛。复合材料具有低密度、高强度、耐腐蚀等优点,被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程等领域。其中,纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,frp)是以碳纤维、玻璃纤维、聚合物纤维、金属纤维等作为增强材料,与树脂等高分子基体材料复合而成,其具有比强度高、比模量大、耐久性好等特点。
2、树脂基体作为复合材料的主要成分,其性能对复合材料的性能具有明显的影响。其中,聚丙烯作为常用的聚合物基体材料,具有良好的成型性能和机械性能,但是在一些特殊环境下,其力学性能和热稳定性有限,限制了其在特殊环境下的应用。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题,本申请旨在提供一种纤维增强聚丙烯复合材料,该复合材料具有优异的拉伸性能、抗冲击性能和热稳定性。
2、根据本申请的第一个方面,一种纤维增强聚丙烯复合材料,包括如下重量份的原料:
3、树脂基体 80-120重量份;
4、增强纤维 15-45重量份;
5、助剂 2-15重量份;
6、所述树脂基体包括聚丙烯树脂和聚酰胺树脂,所述聚丙烯树脂包括均聚聚丙烯树脂和嵌段共聚聚丙烯树脂。
7、本申请一些实施例中,所述聚丙烯树脂与所述聚酰胺树脂的重量比为1.20-9.00:1。
8、本申请一些实施例中,所述均聚聚丙烯树脂与所述嵌段共聚聚丙烯树脂的重量比为1.05-1.55:1。
9、本申请一些实施例中,所述均聚聚丙烯树脂的结晶度为43-48%;所述嵌段共聚聚丙烯树脂的结晶度为38-42%。
10、本申请一些实施例中,所述助剂包括相容剂、成核剂、偶联剂、抗氧剂中的一种或多种的组合物。
11、本申请一些实施例中,当所述助剂包括所述相容剂、所述成核剂、所述偶联剂和所述抗氧剂的组合物时:
12、所述相容剂包括聚丙烯接枝马来酸酐;
13、所述成核剂包括邻苯二甲酰β-丙氨酸钙;
14、所述偶联剂包括铝酸酯偶联剂和钛酸酯偶联剂,所述铝酸酯偶联剂和所述钛酸酯偶联剂的重量比为1-3:1;
15、所述抗氧剂包括四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯。
16、本申请一些实施例中,当所述助剂为包括所述相容剂、所述成核剂、所述偶联剂和所述抗氧剂的组合物时:
17、所述相容剂的重量为所述树脂基体重量的2-6%;
18、所述成核剂的重量为所述聚丙烯树脂重量的0.08-0.20%;
19、所述抗氧剂的重量为所述树脂基体重量的0.25-1%;
20、所述偶联剂的水溶液的溶质质量分数为0.35-0.8wt%。
21、本申请一些实施例中,所述增强纤维包括短切碳纤维,所述短切碳纤维单丝直径为2-10μm,长度为1-2mm。
22、根据本申请的第二个方面,提供了一种复合材料的制备方法,所述复合材料的制备方法用于制备如上所述的纤维增强聚丙烯复合材料,所述制备方法包括:
23、将所述树脂基体与所述助剂在第一预设条件下混合造粒,得到复合树脂粒子;
24、将所述复合树脂粒子与所述增强纤维在第二预设条件下混合造粒,得到所述纤维增强聚丙烯复合材料。
25、本申请一些实施例中,所述将所述复合树脂粒子与所述增强纤维混合后造粒之前,所述制备方法还包括:
26、将偶联剂的水溶液与初始纤维在第三预设条件下混合、干燥后,得到所述增强纤维。
27、本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果:本申请通过均聚聚丙烯树脂、嵌段共聚聚丙烯树脂以及聚酰胺树脂的配合,能够在保持机械性能的基础上,增强材料的韧性,以改善复合材料的抗冲击强度,并且还可以降低材料的成本、提高加工性能,扩大其应用范围。
28、应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本申请。
1.一种纤维增强聚丙烯复合材料,其特征在于,包括如下重量份的原料:
2.根据权利要求1所述的纤维增强聚丙烯复合材料,其特征在于,所述聚丙烯树脂与所述聚酰胺树脂的重量比为1.20-9.00:1。
3.根据权利要求1或2所述的纤维增强聚丙烯复合材料,其特征在于,所述均聚聚丙烯树脂与所述嵌段共聚聚丙烯树脂的重量比为1.05-1.55:1。
4.根据权利要求1所述的纤维增强聚丙烯复合材料,其特征在于,所述均聚聚丙烯树脂的结晶度为43-48%;所述嵌段共聚聚丙烯树脂的结晶度为38-42%。
5.根据权利要求1所述的纤维增强聚丙烯复合材料,其特征在于,所述助剂包括相容剂、成核剂、偶联剂、抗氧剂中的一种或多种的组合物。
6.根据权利要求5所述的纤维增强聚丙烯复合材料,其特征在于,当所述助剂包括所述相容剂、所述成核剂、所述偶联剂和所述抗氧剂的组合物时:
7.根据权利要求5所述的纤维增强聚丙烯复合材料,其特征在于,当所述助剂为包括所述相容剂、所述成核剂、所述偶联剂和所述抗氧剂的组合物时:
8.根据权利要求1所述的纤维增强聚丙烯复合材料,其特征在于,所述增强纤维包括短切碳纤维,所述短切碳纤维单丝直径为2-10μm,长度为1-2mm。
9.一种复合材料的制备方法,其特征在于,所述复合材料的制备方法用于制备如权利要求1-8任一项所述的纤维增强聚丙烯复合材料,所述制备方法包括:
10.根据权利要求9所述的复合材料的制备方法,其特征在于,所述将所述复合树脂粒子与所述增强纤维混合后造粒之前,所述制备方法还包括: