CN101130631A - 一种超高密度塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超高密度塑料及其制备方法。其组成按重量配比为(％)：工程塑料10～35％；超高密度填料50～80％；机械性能改性剂5～15％；自制偶联剂1～3％；抗氧剂0.1～0.5％。本发明首先使用自制高反应性偶联剂对填料进行表面处理，在无机强极性填料表面引入高分子链段，增强其与树脂基体之间的相容性；通过选用力学性能优良的工程塑料，并加入机械性能改性剂，最大限度的减弱大量无机填料加入对共混体系机械性能的不利影响。以上措施，实现了制备出的超高密度塑料同时具有良好的加工性和优良的机械性能。更重要的是，超高密度塑料中大量特殊金属的存在，使其具有优异的辐射防护功能。

Description

一种超高密度塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种超高密度塑料及其制备方法。
背景技术
目前，在军用领域、医疗设备以及工业探损等很多领域中，辐射源得到了广泛应用。射线辐射会对人体和周围环境造成直接伤害，必须进行有效防护。而目前广泛使用的铅制防护用品，成型加工难度大，成本高，本身有一定的毒性，这些不足制约了其应用领域的扩大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种超高密度塑料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种超高密度塑料，其特征在于：其组成按重量配比为(％)：
工程塑料        10～35％；
超高密度填料    50～80％；
机械性能改性剂  5～15％；
自制偶联剂      1～3％；
抗氧剂          0.1～0.5％。
其中，所述工程塑料为尼龙PA6、PA66、聚甲醛POM或聚碳酸酯PC。
其中，所述超高密度填料为相对密度大于10g/cm3的无机物，包括金属材料及其化合物。
其中，所述超高密度填料为金属钼、钯或铅。
其中，所述机械性能改性剂为壳-核结构共聚物，核层为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，壳层为有机硅共聚物。
其中，所述壳-核结构共聚物由种子乳液聚合方法合成。
其中，所述自制偶联剂为硅烷偶联剂的丙烯酸酯类改性物。
其中，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
一种上面所述超高密度塑料的制备方法，包括步骤：
步骤1：将超高密度填料和少量自制偶联剂按重量比称取于70℃下在高速混合机中搅拌30分钟，制得改性填料；
步骤2：按重量配比称取工程塑料、机械性能改性剂、改性填料和抗氧剂，一起投入到高速混合机中干混3～5min；
步骤3：将步骤2中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，控制喂料速度为20～100rpm/min、螺杆转速200～450rpm/min、加工温度160～290℃、停留时间2～3min、压力为12～18MPa，经熔融挤出成线、冷却，然后造粒，得到成品。
以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
本发明首先使用自制高反应性偶联剂对填料进行表面处理，在无机强极性填料表面引入高分子链段，增强其与树脂基体之间的相容性；通过选用力学性能优良的工程塑料，并加入机械性能改性剂，最大限度的减弱大量无机填料加入对共混体系机械性能的不利影响。以上措施，实现了制备出的超高密度塑料同时具有良好的加工性和优良的机械性能。更重要的是，超高密度塑料中大量特殊金属的存在，使其具有优异的辐射防护功能。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明进行详细地说明。
一种超高密度塑料，其特征在于：其组成按重量配比为(％)：工程塑料10～35％；超高密度填料50～80％；机械性能改性剂5～15％；自制偶联剂1～3％；抗氧剂0.1～0.5％。
所述工程塑料为尼龙PA6和PA66、聚甲醛POM或聚碳酸酯PC；所述超高密度填料为相对密度大于10g/cm3的无机物，包括金属材料及其化合物；所述超高密度填料为金属钼、钯或铅；所述机械性能改性剂为壳-核结构共聚物，核层为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，壳层为有机硅共聚物；所述壳-核结构共聚物由种子乳液聚合方法合成；所述自制偶联剂为硅烷偶联剂的丙烯酸酯类改性物；所述抗氧剂为抗氧剂1010。
一种上面所述超高密度塑料的制备方法，包括步骤：
步骤1：将超高密度填料和少量自制偶联剂按重量比称取于70℃下在高速混合机中搅拌30分钟，制得改性填料；
步骤2：按重量配比称取工程塑料、机械性能改性剂、改性填料和抗氧剂，一起投入到高速混合机中干混3～5min；
步骤3：将步骤2中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，控制喂料速度为20～100rpm/min、螺杆转速200～450rpm/min、加工温度160～290℃、停留时间2～3min、压力为12～18MPa，经熔融挤出成线、冷却，然后造粒，得到成品。
为便于对本发明进一步理解，现结合具体实施例对本发明进行详细描述：
实施例1：
将尼龙(PA66)重量比为15％，铅75％，机械性能改性剂7.7％，自制偶联剂2％，抗氧剂1010 0.3％在双螺杆挤出机中混合造粒，加工温度：一区250℃，二区260℃，三区270℃，四区270℃，五区270℃，六区270℃，七区270℃，机头275℃，螺杆转速380rpm。
按上述配方和工艺，制得超高密度塑料：
其密度为8.4g/cm3，具有优良的防辐射能力，可以达到同等厚度纯铅板防辐射能力的76％。
实施例2：
将尼龙(PA66)重量比为10％，铅75％，机械性能改性剂12.7％，自制偶联剂2％，抗氧剂1010 0.3％在双螺杆挤出机中混合造粒，加工温度：一区250℃，二区260℃，三区270℃，四区270℃，五区270℃，六区270℃，七区270℃，机头275℃，螺杆转速380rpm。
按上述配方和工艺，制得超高密度塑料：
其密度为9.2g/cm3，具有优良的防辐射能力，可以达到同等厚度纯铅板防辐射能力的水平。
实施例3：
将聚碳酸酯(PC)重量比为10％，钼粉75％，机械性能改性剂12.7％，自制偶联剂2％，抗氧剂1010 0.3％在双螺杆挤出机中混合造粒，加工温度：一区260℃，二区270℃，三区280℃，四区290℃，五区290℃，六区290℃，七区290℃，机头295℃，螺杆转速380rpm。
按上述配方和工艺，制得超高密度塑料：
其密度为8.3g/cm3，具有优良的防辐射能力，可以达到同等厚度纯铅板防辐射能力的81％。
实施例4：
将聚甲醛(POM)重量比为20％，钼粉70％，机械性能改性剂7.7％，自制偶联剂2％，抗氧剂1010 0.3％在双螺杆挤出机中混合造粒，加工温度：一区160℃，二区170℃，三区180℃，四区190℃，五区190℃，六区190℃，七区190℃，机头195℃，螺杆转速380rpm。
按上述配方和工艺，制得超高密度塑料：
其密度为7.6g/cm3，具有优良的防辐射能力，可以达到同等厚度纯铅板防辐射能力的70％。
实施例1～4配方及共混物的性能见表1所示。
表1
组成   实施例1   实施例2  实施例3   实施例4 测试标准
工程塑料(％)   PA66 15   PA66 10  PC 10   POM 20 -
金属(％)   铅75   铅75  钼75   钼70 -
 机械性能改性剂(％)   7.7   12.7   12.7   7.7   -
 抗氧剂1010(％)   0.3   0.3   0.3   0.3   -
 自制偶联剂(％)   2   2   2   2   -
 性能   -
 拉伸强度(MPa)   241   256   183   157   ISO 527
 缺口冲击强度(KJ/m2)   4.5   4.1   22   3.6   ISO 180
 弯曲强度(MPa)   280   302   296   310   ISO 178
 密度(g/cm3)   8.4   9.2   8.3   7.6   ISO 1183
 辐射线吸收率(％，与同厚度纯铅板相比)   76   98   81   70
由表1可看出，通过采用自制偶联剂和机械性能改性剂，大量铅、钼等金属的加入，对共混体系综合力学性能的影响很小。共混产物表现出极高的密度、刚性和适中的韧性。同时大量金属填料的加入使产物的防辐射能力接近纯铅板的水平。
以上对本发明所提供的一种超高密度塑料及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种超高密度塑料，其特征在于：其组成按重量配比为(％)：
工程塑料        10～35％；
超高密度填料    50～80％；
机械性能改性剂  5～15％；
自制偶联剂      1～3％；
抗氧剂          0.1～0.5％。
2.根据权利要求1所述的超高密度塑料，其特征在于：所述工程塑料为尼龙PA6、PA66、聚甲醛POM或聚碳酸酯PC。
3.根据权利要求1所述的超高密度塑料，其特征在于：所述超高密度填料为相对密度大于10g/cm3的无机物，包括金属材料及其化合物。
4.根据权利要求3所述的超高密度塑料，其特征在于：所述超高密度填料为金属钼、钯或铅。
5.根据权利要求1所述的超高密度塑料，其特征在于：所述机械性能改性剂为壳-核结构共聚物，核层为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，壳层为有机硅共聚物。
6.根据权利要求5所述的超高密度塑料，其特征在于：所述壳-核结构共聚物由种子乳液聚合方法合成。
7.根据权利要求1所述的超高密度塑料，其特征在于：所述自制偶联剂为硅烷偶联剂的丙烯酸酯类改性物。
8.根据权利要求1所述的超高密度塑料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010。
9.一种如权利要求1所述超高密度塑料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
步骤1：将超高密度填料和少量自制偶联剂按重量比称取于70℃下在高速混合机中搅拌30分钟，制得改性填料；
步骤2：按重量配比称取工程塑料、机械性能改性剂、改性填料和抗氧剂，一起投入到高速混合机中干混3～5min；
步骤3：将步骤2中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，控制喂料速度为20～100rpm/min、螺杆转速200～450rpm/min、加工温度160～290℃、停留时间2～3min、压力为12～18MPa，经熔融挤出成线、冷却，然后切粒，得到成品。
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