CN101307164B - 一种高刚性低翘曲pp增强复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种高刚性低翘曲pp增强复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高刚性低翘曲PP增强复合材料及其制备方法，该复合材料其组成按重量配比为(％)：PP 50-65％；玻璃鳞片10-20％；云母10-20％；主抗氧剂0.2-0.4％；辅助抗氧剂0.2-0.4％；增韧剂3-10％；润滑剂0.2-1％。本发明使PP的性能得到很大提高，尺寸稳定性优越。扩大了PP的使用范围，使的该产品可以用在强度要求较高，收缩率较小，装配精度较高的塑料零配件上，且具有成本的优势。

Description

一种高刚性低翘曲PP增强复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种高刚性低翘曲PP增强复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯是应用广泛的通用塑料，综合性能好，具有密度小，有一定的透明度；表面光泽好；有良好的电绝缘性；良好的耐应力龟裂和良好的耐化学品性能；虽然聚丙烯具有以上优异的性能，但因机械强度低、耐热性差、收缩变形大、抗蠕变性差等缺点，在应用上，特别是作为结构材料和尺寸要求较高的产品，受到很大的制约。因此需对娶丙烯进行相应的改性。
目前对聚丙烯改性的方面主要包括以下几点：
1)采用玻纤增强方式，制备方法是先将聚丙烯与助剂(如：抗氧剂、偶联剂、润滑剂等)预混合，再通过平行啮合双螺杆挤出机将预混合与玻纤进行共混造粒。该方法的产品特点：机械性能高、尺寸稳定性好、耐热性能好等优点，但由于纤维的取向特点造成产品的纵横两向的受缩率存在差异，且制品表面较差。
2)采用填充无机物的方法，是将聚丙烯与无机填料(如：滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、云母粉等)通过平行啮合双螺杆挤出机共混该性。该方法的产品特点：成本低，尺寸稳定性好，耐温比PP树脂有所提高，但机械性能没有大的提高，刚性不太好。
3)采用纤增与无机填料混合增强的方式，该方法的产品特点：机械性能较好，尺寸稳定性好，耐热好，表面介于方法1与方法2之间。玻纤含量越高表面就越差。
但上述几种方法，每种方法都有其不足之处，对产品性能都有一定的影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高刚性低翘曲PP增强复合材料及其制备方法。
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。
一种高刚性低翘曲PP增强复合材料，其组成按重量配比为(％)：
PP          50-65％；
玻璃鳞片    10-20％；
云母        10-20％；
主抗氧剂    0.2-0.4％；
辅助抗氧剂  0.2-0.4％；
增韧剂      3-10％；
润滑剂      0.2-1％。
其中，所述PP相对密度为：0.91-0.92；流动速率为(MFR)：2.0-5.0。
其中，所述玻璃磷片为20目-200目的无碱玻璃鳞片，为薄片状。
其中，所述增韧剂为POE。
其中，所述主抗氧剂为四季戊四醇酯，气巴(CIBA)Irganox 1010。
其中，所述辅助抗氧剂为三亚磷酸酯，气巴(CIBA)Irganox 168。
其中，所述润滑剂为硬脂酸或硬脂酸钙。
一种所述的高刚性低翘曲PP增强复合材料的制备方法，包括步骤：
a：按重量百分含量称取各组分原料，混合均匀；
b：将经硅烷偶联剂活化处理；
用KH-550(γ-氨基丙基三乙氧硅烷)，按玻璃鳞片和云母总量的0.1％-0.2％加入，在高速混料机里活化5-10分钟；目的是使玻璃鳞片和云母的表面覆盖一层硅烷偶联剂，从而使玻璃鳞片和云母与PP树脂之间形成亲和力，减小树脂与玻璃鳞片和云母之间的间隙，使材料的性能进一步提高。
c：将各组分材料：PP、玻璃磷片、相容剂、云母、增韧剂、抗氧剂放入高速混料桶干混5-8分钟；
d：设定双螺杆挤出机的加热温度、螺杆转速、喂料速度等工艺条件：
温度设定为：一区200-215℃，二区205-220℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-218℃，六区210-215℃，模头温度200-215℃；螺杆转速：300-400转/分钟；喂料：15-30HZ。
本发明具有以下有益效果：
本发明使PP的性能得到很大提高，尺寸稳定性优越。扩大了PP的使用范围，使的该产品可以用在强度要求较高，收缩率较小，装配精度较高的塑料零配件上，且具有成本的优势。
具体实施方式
实例1
将各组分原料及助剂按重量百分含量称取，其中，PP重量比为64.1％、玻璃鳞片为20％、云母粉为10％、POE为5％、1010为0.2％、168为0.4％、硬脂酸钙0.3％。经高速混料机预混后，用双螺杆挤出造粒。双螺杆的各区温度设置为：一区200-215℃，二区205-220℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-218℃，六区210-215℃，模头温度200-215℃。将生产出的粒子按国标的标准制成测试样条，进行各项性能的检测，得出相应数据。
实施例2
将各组分原料及助剂按重量百分含量称取，其中，PP重量比为60％、玻璃鳞片为14％、云母粉为20％、POE为5％、1010为0.3％、168为0.4％、硬脂酸钙0.3％。经高速混料机预混后，用双螺杆挤出造粒。双螺杆的各区温度设置为：一区200-215℃，二区205-220℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-218℃，六区210-215℃，模头温度200-215℃。将生产出的粒子按国标的标准制成测试样条，进行各项性能的检测，得出相应数据。
实施例3
将各组分原料及助剂按重量百分含量称取，其中，PP重量比为64.1％、玻璃鳞片为15％、云母粉为15％、POE为5％、1010为0.2％、168为0.4％、硬脂酸钙0.3％。经高速混料机预混后，用双螺杆挤出造粒。双螺杆的各区温度设置为：一区200-215℃，二区205-220℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-218℃，六区210-215℃，模头温度200-215℃。
将生产出的粒子按国标的标准制成测试样条，进行各项性能的检测，得出相应数据。
实施例4
将各组分原料及助剂按重量百分含量称取，其中，PP重量比为54.1％、玻璃鳞片为20％、云母粉为20％、POE为5％、1010为0.2％、168为0.4％、硬脂酸钙0.3％。经高速混料机预混后，用双螺杆挤出造粒。双螺杆的各区温度设置为：一区200-215℃，二区205-220℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-218℃，六区210-215℃，模头温度200-215℃。
将生产出的粒子按国标的标准制成测试样条，进行各项性能的检测，得出相应数据。
性能测试：
其性能参数按照表1测定：
项目 标准
拉伸强度(Mpa) GB/T1040
断裂伸长率(％) GB/T1040
弯曲强度(Mpa) GB9341
弯曲模量(Mpa) GB9341
缺口冲击强度(j/m) GB/1843
热变形温度(℃)0.45Mpa GB/1634
成型受缩率(％) GB/T15585
实施例配方及材料性能见表2：
表2
Figure S2008100682768D00051
通过实施例可以看出本发明的优点：相对于PP树脂，本产品大幅度提高了PP的强度和刚性，成型的收缩率得到了显著的降低(PP树脂的收缩率为1.0-2.5％，该产品的收缩率为0.5-0.9％)，且纵横两向的收缩率基本相同，抗蠕变性有所提高。表面的效果也优于PP玻纤增强料。
通过实施例1-4的比较可以得知，玻璃鳞片的含量越高，刚性就越好，收缩率就越低，但表面效果就相对差了一点；云母的含量提高也会提高一定的刚性和降低收缩率，但没有玻璃鳞片的效果明显，表面效果要好于高含量玻璃鳞片的产品。从综合效果来看，当玻璃鳞片和云母的含量为1∶1的效果比较理想。按玻璃鳞片和云母的含量为1∶1的比例的方式来看，当玻璃鳞片和云母的总量在整个配方体系中占的比重越高，产品的强度和刚性就越高，产品的成型收缩率就越低。
本发明种，玻璃鳞片和云母同属于片状结构，这种片状结构在整个体系中起到增强和提高刚性的作用，同时片状结构的填料也使得产品各向的收缩降低，尺寸稳定性增强，有效的防止产品的翘曲变形。我们利用KH550硅烷偶联剂的作用，使PP树脂与玻璃鳞片和云母之间形成更好的粘接。为了保持这种片状结构在生产中能得到很好的保持，我们采用了低剪切强度的双螺杆挤出机。
以上对本发明所提供的一种高刚性低翘曲PP增强复合材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 (6)

1.一种高刚性低翘曲PP增强复合材料，其特征在于，其组成按重量百分含量配比为：
PP                                50-65％；
玻璃鳞片                          10-20％；
云母                              10-20％；
主抗氧剂                          0.2-0.4％；
辅助抗氧剂                        0.2-0.4％；
增韧剂                            3-10％；
润滑剂                            0.2-1％。
2.如权利要求1所述的高刚性低翘曲PP增强复合材料，其特征在于，所述玻璃磷片为20目-200目的无碱玻璃鳞片，为薄片状。
3.权利要求1所述的高刚性低翘曲PP增强复合材料，其特征在于：所述增韧剂为POE。
4.如权利要求1所述的高刚性低翘曲PP增强复合材料，其特征在于：所述主抗氧剂为气巴(CIBA)Irganox 1010。
5.如权利要求1所述的高刚性低翘曲PP增强复合材料，其特征在于：所述辅助抗氧剂为三亚磷酸酯。
6.如权利要求1所述的高刚性低翘曲PP增强复合材料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸或硬脂酸钙。
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