本发明属于改性塑料及其制备和应用领域，特别涉及一种聚丙烯组合物及其制备和应用。
背景技术：
由于聚丙烯(pp)树脂具有密度小、化学稳定性优异、易加工成型等优点，因此在汽车工业、家用电器、电子电器等领域具有广泛的应用，玻璃纤维增强改性是聚丙烯改性中提高聚丙烯强度、耐热等性能的重要手段，使得聚丙烯可以扩展更多的应用环境和领域。
改性塑料领域，影响玻璃纤维增强效果的核心因素主要有两个，一是复合材料中玻璃纤维保留长度，保留长度越长，增强效果越优异，二是玻璃纤维与聚丙烯的界面强度，相容性越好，界面强度越高，增强效果也就更加显著。目前短玻纤增强聚丙烯材料增强效果遇到瓶颈，难以进一步提高，急需新的改性技术及方法的开发。短玻纤增强聚丙烯复合材料，具有高刚性的玻璃纤维加入双螺杆挤出机后在热及剪切作用下，玻纤长度迅速下降，导致增强效果有限，因此如何提高玻纤增强聚丙烯复合材料的玻纤保留长度成为行业研究热点及难点。lft技术即是从提高玻纤保留长度角度而开发的增强改性技术，与传统短玻纤增强聚丙烯技术相比，lft技术复合材料的强度及韧性均得到显著提高，但是lft复合材料生产设备昂贵，且下游加工过程中需要专用注塑机才能保持良好的性能。
cn111635590a公开了一种玻璃纤维增强聚丙烯材料及其制备方法，通过白油和偶联剂对玻纤表面进行处理，从而提高材料的强度，降低线性膨胀系数，但该发明中使用白油分子量较低，在加工过程中易于被真空抽走，更多的是起到稀释分散偶联剂的作用，无法从根本上提高聚丙烯和玻纤的相容性，效果有限。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种聚丙烯组合物及其制备和应用，克服现有玻纤增强复合材料技术中相容性提高瓶颈、增强效果受限难题的缺陷。
本发明的一种聚丙烯组合物，按重量份数，原料组分包括：
所述表面处理玻璃纤维为通过将玻璃纤维浸泡于60-100℃的液体碳氢化合物中浸泡，
获得。
所述聚丙烯为均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯中的一种或几种，且在230℃/2.16kg条件下，聚丙烯的熔融指数为10-150g/10min。
所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，其中马来酸酐的摩尔接枝率为0.5-1.5％。
所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；包括但不限于如3,5–二叔丁基–4–羟基苯丙酰–己二胺(抗氧剂1098)、亚磷酸三(2,4–二叔丁基苯酚酯)(抗氧剂168)、四[β–(3,5–二叔丁基–4–羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)中的一种或两种的混合物。
润滑剂包括但不限于硅酮类、酰胺类、聚乙烯类、硬脂酸类、酯类润滑剂中的一种或几种，可根据需要进行选择。
所述玻璃纤维为短切玻璃纤维，长度为3-10mm，直径为14-21μm，优选地，16-18μm。
所述液体碳氢化合物为elevasttm中的一种或几种，如elevasttma80，elevasttmd50、elevasttmc30、elevasttmd20、elevasttmd10。
其中所述液体碳氢化合物为elevasttm的运动粘度(40℃)为65-3200mm2/s，闪点为260-300℃。
所述浸泡时间为30-60min。
本发明提供的一种聚丙烯组合物的制备方法，包括：
按所述配比称取原料，将聚丙烯、相容剂、抗氧剂和润滑剂置于高速混合机中以300-500rpm的转速混合10-30min，得到预混物；
将上述预混物置于双螺杆挤出机的主喂料口，将表面处理玻璃纤维置于双螺杆挤出机的侧喂料口，经熔融混合并挤出造粒，得到聚丙烯组合物。
本发明的一种所述聚丙烯组合物在汽车工业及家电电器领域中的应用，如薄壁挤出管材。
有益效果
本发明从提高玻纤耐剪切性角度出发，实现复合材料中玻纤保留长度大幅度增加，从而提高玻纤增强效果，实现复合材料高性能化；发明中玻纤在特定的工艺条件下，使用碳氢流体进行表面处理，显著提高玻纤的耐剪切性能，并且碳氢流体与聚丙烯具有极佳的相容性，较传统表面浸润剂具有更加优异的界面相容性；本发明对玻璃纤维直径进行优选，可以显著提高玻纤的分散效果。
本发明制备所得复合材料具有优异的力学性能，玻纤玻璃长度显著提高，适用于对材料强度及韧性具有较高要求的汽车工业、家电电器领域。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
(1)原料的来源
聚丙烯：牌号z30s，230℃/2.16kg条件下的熔融指数30g/10min，厂家为中石化镇海炼化分公司。
玻璃纤维：牌号ecs13-04-508c，玻纤直径13μm，厂家为巨石集团。
玻璃纤维：牌号ecs17-04-508c，玻纤直径17μm，厂家为巨石集团。
玻璃纤维：牌号ecs14-04-508c，玻纤直径为14μm，厂家为巨石集团厂家。
玻璃纤维：牌号ecs21-04-508c，玻纤直径为21μm，厂家为巨石集团厂家。
相容剂：牌号bondyram1001cn，厂家为普立朗公司。
液体碳氢化合物：elevasttma80，elevasttmd50厂家为埃克森美孚公司。
抗氧剂：牌号抗氧剂1010，厂家为利安隆新材料股份有限公司。
润滑剂：牌号bs-3818，厂家为华明泰化工有限公司
实施例中采用的表面处理后的玻纤：
将玻纤浸泡于80℃的液体碳氢化合物elevasttma80中，浸泡时间45min，取出后冷却待用，得到表面处理后的玻纤a1；
将玻纤浸泡于80℃的液体碳氢化合物elevasttmd50中，浸泡时间45min，取出后冷却待用，得到表面处理后的玻纤a2；
(注：表中表面处理后的玻纤，如17μm表面处理后的玻纤a1表示的是：直径为17μm的玻纤浸泡于80℃的液体碳氢化合物elevasttma80中，浸泡时间45min，取出后冷却待用，得到17μm表面处理后的玻纤a1，17μm表示玻纤直径，其他类推)
实施中17μm表面处理后的玻纤a1，其中elevasttma80含量约为玻纤质量的0.8％。白油:10#白油，上海大亮化工有限公司
对比例中采用的表面改性玻璃纤维b：将白油和kh550硅烷偶联剂按质量比为5:1混合后，与玻璃纤维(玻纤牌号ecs17-04-508c，直径17μm)进行混合，对玻璃纤维进行表面处理，得到表面改性的玻璃纤维b；其中kh550的用量是玻璃纤维质量的1％。
(2)测试标准和方法
具体实施例和对比例制备所得的复合材料进行各项力学性能和玻纤保留长度测试测试标准和测试方法如下：
拉伸强度：按照iso527进行测试，拉伸速度10mm/min。
弯曲强度：按照iso178进行测试，弯曲速度2mm/min。
弯曲模量：按照iso178进行测试，弯曲速度2mm/min。
悬臂梁缺口冲击强度：按照iso180进行测试，缺口类型：a型。
玻纤保留长度测试：将复合材料注塑力学样条，后置于800℃马弗炉中灼烧，收集灰分玻纤，在显微镜下统计玻纤平均保留长度，随机取样数量600根。
实施例1-9
按表1中重量份数配比称取各组分，然后将聚丙烯、相容剂、抗氧剂和润滑剂置于高速混合机中以300-500rpm的转速混合10-30min，得到预混物；
将所得预混物置于双螺杆挤出机的主喂料口，将表面处理后的玻纤置于双螺杆挤出机的侧喂料口，经熔融混合并挤出造粒得到高性能玻纤增强聚丙烯复合材料；其中所述双螺杆挤出机的螺杆转速为300-500rpm，且该双螺杆挤出机的熔融温度为200-250℃。
对比例1-4
按表1中重量份数配比称取各组分，然后将聚丙烯、相容剂、抗氧剂和润滑剂置于高速混合机中以300-500rpm的转速混合10-30min，得到预混物；
将所得预混物置于双螺杆挤出机的主喂料口，将玻璃纤维(或表面改性的玻璃纤维b)置于双螺杆挤出机的侧喂料口，经熔融混合并挤出造粒得到玻纤增强聚丙烯复合材料；其中所述双螺杆挤出机的螺杆转速为300-500rpm，且该双螺杆挤出机的熔融温度为200-250℃。
对比例5
按表1中重量份数配比称取各组分，然后将聚丙烯、液体碳氢化合物、相容剂、抗氧剂和润滑剂、置于高速混合机中以300-500rpm的转速混合10-30min，得到预混物；
将所得预混物置于双螺杆挤出机的主喂料口，将玻璃纤维置于双螺杆挤出机的侧喂料口，经熔融混合并挤出造粒得到玻纤增强聚丙烯复合材料；其中所述双螺杆挤出机的螺杆转速为300-500rpm，且该双螺杆挤出机的熔融温度为200-250℃。
表1具体实施例1-9和对比例1-5各组分用量
表2具体实施例和对比例性能测试结果
从上述表2中可以看出，本申请所述高性能玻纤增强聚丙烯复合材料与传统玻纤增强聚丙烯复合材料相比，玻纤保留长度显著提高，力学性能表现更加优异；通过实施例2与对比例1对比可以发现，经过液体碳氢化合物处理后的玻纤能够大幅度提高耐剪切性能，玻纤保留长度显著提高；通过实施例2与对比例3对比可以发现，玻纤直径大小与本发明效果具有重要影响；通过实施例2与对比例2对比发现，与通过玻纤增强聚丙烯体系相比，本发明复合材料实现了玻纤增强聚丙烯的高性能化，制备所得的聚丙烯复合材料适用于对材料强度具有较高要求的汽车工业及家电领域中。
1.一种聚丙烯组合物，其特征在于，按重量份数，原料组分包括：
所述表面处理玻璃纤维为通过将玻璃纤维浸泡于60-100℃的液体碳氢化合物中浸泡，获得。
2.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯中的一种或几种，且在230℃/2.16kg条件下，聚丙烯的熔融指数为10-150g/10min。
3.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，其中马来酸酐的摩尔接枝率为0.5-1.5％。
4.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；润滑剂为硅酮类、酰胺类、聚乙烯类、硬脂酸类、酯类润滑剂中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维，长度为3-10mm，直径为14-21μm。
6.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述液体碳氢化合物为elevasttm中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述浸泡时间为30-60min。
8.一种聚丙烯组合物的制备方法，包括：
按权利要求1所述配比称取原料，将聚丙烯、相容剂、抗氧剂和润滑剂置于高速混合机中以300-500rpm的转速混合10-30min，得到预混物；
将上述预混物置于双螺杆挤出机的主喂料口，将表面处理玻璃纤维置于双螺杆挤出机的侧喂料口，经熔融混合并挤出造粒，得到聚丙烯组合物。
9.一种权利要求1所述聚丙烯组合物在汽车工业及家电电器领域中的应用。
技术总结