本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種表面高硬度高耐候連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料與傳統(tǒng)的熱固性復(fù)合材料相比具有環(huán)保、無VOC排放、耐沖擊性能好、耐低溫性能好、質(zhì)輕、易于加工及可回收等優(yōu)點(diǎn)，在某些領(lǐng)域已經(jīng)逐步取代熱固性復(fù)合材料。冷鏈物流車廂內(nèi)襯板，航空集裝箱板，新能源運(yùn)輸車廂等領(lǐng)域均使用連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料。常規(guī)的熱塑性復(fù)合材料有：連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)PP（聚丙烯）、PET（聚酯）、PA（聚酰胺）；特種的熱塑性復(fù)合材料有：連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PPS（聚苯硫醚）、PES（聚醚砜）、PEEK（聚醚醚酮）等。目前市場占有率較高的是連續(xù)玻纖增強(qiáng)PP材料，但是由于PP有自己的先天缺陷，耐候性很差，特別是紫外線對其傷害很大，很難用在戶外。目前連續(xù)玻纖增強(qiáng)PP均是通過添加抗UV劑來改善其耐候性，小分子的抗UV劑會影響材料的性能，也會有析出，并且連續(xù)纖維增強(qiáng)PP材料，不可避免的有少量的纖維裸露在表面，或者局部區(qū)域的纖維被擠壓團(tuán)簇在一起，所以表面會有坑坑洼洼、不平整等缺點(diǎn)?？蛻粼谑褂么祟惍a(chǎn)品作為內(nèi)飾件或者外露件時，由于其表面不平整或者不均勻，會在其表面通過噴涂油漆的方式來遮蓋表面質(zhì)量問題。熱塑性復(fù)合材料是一種環(huán)保材料，可持續(xù)回收利用，然而在其表面使用油漆這個熱固性材料，不但在噴涂的過程中會產(chǎn)生VOC排放，而且也不利于回收，反而變的不環(huán)保了。例如公開號為204773909U的專利文獻(xiàn)公開的一種用于室外的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性油漆板；公開號為202131751U的專利文獻(xiàn)公開的一種PP（聚丙烯）連續(xù)纖維增強(qiáng)的地板，表面裝飾層為油漆層。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對以上不足，本發(fā)明的目的在于提供一種連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，是在連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)PP板材表面通過雙層共擠淋膜工藝與耐高溫、耐候、耐刮擦的熱塑性PMMA薄膜貼合，從根本上解決了連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)PP板材不耐候，表面不平整，不耐刮擦等問題，同時也避免了使用油漆造成的污染及不易回收等缺點(diǎn)。
本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案：一種連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，由雙層共擠淋膜層薄膜和連續(xù)纖維增強(qiáng)基板組成；所述的雙層共擠淋膜層薄膜和連續(xù)纖維增強(qiáng)基板通過雙層共擠淋膜進(jìn)行熱貼合成型；其特征在于：所述的雙層共擠淋膜層薄膜是由面層和底層組成的雙層結(jié)構(gòu)，面層為PMMA與PP-g-MAH、EMA、EAA、EVA中的一種或者多種的混合物，厚度為10~100um；底層為CO-PP與POE、PP-g-MAH、SEBS-g-MAH、EMA、EAA、EVA中的一種或者多種混合物的粘接層，厚度為10~100um；所述的連續(xù)纖維增強(qiáng)基板至少有一層連續(xù)纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。
所述的雙層共擠淋膜層薄膜的面層和底層中添加有無機(jī)填料，無機(jī)填料為TiO2、滑石粉、碳酸鈣或BaSO4中的一種。
本發(fā)明的制備方法，包括以下步驟，其特征在于：
1）、制備連續(xù)纖維增強(qiáng)基板：將至少一層連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)PP單向預(yù)浸帶材按照0°、45°、90°的不同組合方式鋪設(shè)，加熱壓合成基板；
2）、制備雙層共擠淋膜層薄膜：由底層和面層組成，面層和底層中分別添加有無機(jī)填料，所述的面層為PMMA與PP-g-MAH、EMA、EAA、EVA中的一種或者多種的混合物，其中；CO-PP60~80份、PP-g-MAH20份、EMA10份、EAA 40份、EVA40份、無機(jī)填料5-15份；所述的底層為CO-PP或者是CO-PP與POE的混合物，其中CO-PP80~95份、POE5-20份、無機(jī)填料5-15份；將面層和底層進(jìn)行高速混合，經(jīng)雙螺桿擠出，造粒，干燥后加入到雙層共擠淋膜擠出機(jī)中，使淋膜層擠出并與基板進(jìn)行貼合。
所述的無機(jī)填料是TiO2、滑石粉、碳酸鈣或BaSO4中的一種或是多種的混合物。
3）、輥壓貼合：基板通過連續(xù)放卷設(shè)備放卷，首先通過紅外加熱預(yù)熱區(qū)，然后通過雙層共擠淋膜擠出機(jī)的淋膜口將雙層共擠淋膜層薄膜以2~10m/min速度擠出，使雙層共擠淋膜層薄膜與基板進(jìn)行輥壓貼合，形成連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料：其中紅外加熱區(qū)的長度為2m，長度方向上分為三個區(qū)，一區(qū)溫度為100~200℃、二區(qū)溫度為200~250℃、三區(qū)溫度為250℃~300℃，淋膜口與基板的距離為5~20cm，輥壓壓力為0.5~5Mpa。
本發(fā)明，表面平整、硬度＞3H，耐溫＞170℃，UVA輻照10000h，△E≤3，無粉化脫層。可以顯著的提高連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的耐候性；避免使用油漆造成VOC排放及難回收問題；顯著了提高連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的硬度及耐刮擦性。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的工藝示意圖。
具體實(shí)施方式
一種連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，由表面熱塑性改性淋膜層和連續(xù)纖維增強(qiáng)基板組成；所述的表面熱塑性改性淋膜層和連續(xù)纖維增強(qiáng)基板通過雙層共擠淋膜進(jìn)行熱貼合成型。
所述的表面熱塑性改性淋膜層是面層和底層的雙層結(jié)構(gòu)，面層為PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯，俗稱有機(jī)玻璃)與PP-g-MAH（PP接枝馬來酸酐,一種相容劑）、EMA（乙烯－甲基丙烯酸塑料）、EAA（乙烯－丙烯酸塑料）、EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）中的一種或者多種的混合物，厚度為10~100um；底層為CO-PP（共聚聚丙烯）與POE（彈性體）、PP-g-MAH、SEBS-g-MAH（氫化苯乙烯-丁二烯共聚物接枝馬來酸酐，增容劑）、EMA、EAA、EVA中的一種或者多種混合物的粘接層，厚度為10~100um；所述的連續(xù)纖維增強(qiáng)基板至少有一層連續(xù)纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料。
所述的表面熱塑性改性淋膜層的面層和底層中添加有無機(jī)填料，無機(jī)填料有：TiO2、滑石粉、碳酸鈣或BaSO4。
實(shí)施例1：
由圖1知，一種連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，由以下步驟：
1、制備連續(xù)纖維增強(qiáng)基板：將連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)PP單向預(yù)浸帶材按照0°、45°、90°不同組合方式鋪設(shè)，加熱壓合成基板。
2、制備雙層共擠淋膜層薄膜：由底層和面層組成，面層和底層中分別添加有無機(jī)填料，所述的面層為PMMA80份、PP-g-MAH20份、無機(jī)填料TiO25份；所述的底層為CO-PP80份、POE20份、無機(jī)填料TiO25份；面層和底層的厚度各50um。將面層配方或者底層配方進(jìn)行高速混合，經(jīng)雙螺桿擠出，造粒，干燥后對應(yīng)加入到雙層共擠淋膜擠出機(jī)中，使淋膜層擠出并與基板進(jìn)行貼合。
3、輥壓貼合：基板通過連續(xù)放卷設(shè)備放卷，首先通過紅外加熱預(yù)熱區(qū)，然后通過雙層共擠淋膜擠出機(jī)的淋膜口將雙層共擠淋膜層薄膜以2~10m/min速度擠出，使雙層共擠淋膜層薄膜與基板進(jìn)行輥壓貼合，形成連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料：其中紅外加熱區(qū)的長度為2m，長度方向上分為三個區(qū)，一區(qū)溫度為100~200℃、二區(qū)溫度為200~250℃、三區(qū)溫度為250℃~300℃，淋膜口與基板的距離為5~20cm，輥壓壓力為0.5~5Mpa。
實(shí)施例2：
雙層共擠淋膜層薄膜的配方及厚度為：面層為PMMA80份、EMA10份、無機(jī)填料滑石粉10份，厚度20um；底層為CO-PP90份、POE10份、無機(jī)填料滑石粉10份，厚度80um；其余工藝同實(shí)施例1。
實(shí)施例3：
雙層共擠淋膜層薄膜的配方及厚度：面層為PMMA60份、EAA40份、無機(jī)填料BaSO48份，厚度50um；底層為CO-PP85份、POE15份、無機(jī)填料BaSO48份，厚度100um；其余工藝同實(shí)施例1。
實(shí)施例4：
雙層共擠淋膜層薄膜的配方及厚度為：面層PMMA60份、EVA40份、無機(jī)填料碳酸鈣15份，厚度100um；底層為CO-PP95份、POE5份、無機(jī)填料碳酸鈣15份，厚度100um；其余工藝同實(shí)施例1。
實(shí)施例1-4的配方見下表1：
根據(jù)表１中所示的配方，將面層配方或者底層配方進(jìn)行高速混合，經(jīng)雙螺桿擠出，造粒，干燥后對應(yīng)加入到雙層共擠淋膜擠出機(jī)中，使淋膜層擠出并與基板進(jìn)行貼合。
實(shí)施例１～4表面淋膜熱貼合工藝見表2 ：
本發(fā)明專利所述的表面高硬度高耐候連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料淋膜層為雙層共擠薄膜，其中面層為PMMA與PP-g-MAH、EMA、EAA、EVA其中的一種或者多種的混合物，其中PMMA：60~80%。PMMA具有很好的耐候性，不需要額外添加UV吸收劑或者屏蔽劑，且其表面硬度高，耐刮擦。PP-g-MAH、EMA、EAA、EVA的主要作用為改善面層和底層粘接性，因?yàn)镻MMA與底層PP層相容性較差，難以通過直接淋膜的工藝與PP層實(shí)現(xiàn)良好的粘接。PP-g-MAH、EMA、EAA、EVA具有兩性官能團(tuán)，有能夠與PMMA相容的極性官能團(tuán)，如MAH，VA，又有能夠與PP很好相容的乙烯或者丙烯官能團(tuán)，所以此類物質(zhì)的加入會改善PMMA面層與PP的粘接。
本發(fā)明專利所述的表面高硬度高耐候連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料淋膜層底層為CO-PP或者與POE的混合物粘接層，其中CO-PP：80~95%。CO-PP5~20%，CO-PP為共聚聚丙烯，熔點(diǎn)較均聚PP低，可提高與基材連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯的強(qiáng)度，聚丙烯在其熔點(diǎn)以上可以相互熔融粘接。POE的主要作用是其與PP相容性很好，低溫下就可以與PP進(jìn)行粘接，提高粘接強(qiáng)度。
本發(fā)明專利所述的基板為一種連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯，可以根據(jù)性能要求不同設(shè)計(jì)不同的層數(shù)及纖維排列方向，0°、90°、45°等角度。