CN102964691A

CN102964691A - 一种增韧均聚聚丙烯增强复合材料的方法

Info

Publication number: CN102964691A
Application number: CN2012105514568A
Authority: CN
Inventors: 王玮; 邱程广; 刘晓亚
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2013-03-13

Abstract

本发明公开了一种增韧均聚聚丙烯增强复合材料的方法，属于高分子材料改性领域。其技术特征在于首先采用适量的聚丙烯接枝极性单体的共聚物对均聚聚丙烯增强复合材料进行增容处理。而后加入均聚聚丙烯的β成核剂母粒，熔融共混后注塑成型，成型过程中采用快速冷却定型。成型后的样条或制品在120℃下热处理3h。研究表明，本技术通过改变β成核剂的加入顺序和方式，既充分发挥了接枝物的增容作用；又使得β成核剂的作用得以体现，快速冷却和热处理等工艺措施的采用，更利于β晶型聚丙烯的生成，起到了增韧作用。实现了对均聚聚丙烯同时进行增韧和增强的目的。

Description

一种增韧均聚聚丙烯增强复合材料的方法

技术领域

本发明涉及高分子复合材料以及材料的形态控制改性。属于高分子材料改性领域。

背景技术

均聚聚丙烯因价格低廉，来源广泛而得到普遍应用，是常见的通用塑料之一。但由于聚丙烯自身的结构特点，均聚聚丙烯也存在一些缺点，如韧性特别是低温韧性差；材料刚性不足等。为了提高均聚聚丙烯的性能，扩大其应用范围，人们常采用复合增强、共混、共聚等方式对其进行改性。

聚丙烯增强复合材料是由聚丙烯与纤维状或片状增强材料采取熔融共混等方式而制备的，可以提高材料的耐热性、耐蠕变性能、尺寸稳定性、硬度、刚性和强度等性能，使得聚丙烯作为结构性材料成为可能。但是聚丙烯增强复合材料中基体和增强材料的极性相差较大，两相相容性差，相界面清晰，相间作用力小，不利于增强材料发挥作用，需进行增容。同时为了改善聚丙烯增强复合材料韧性较差的问题，工业生产中采用与弹性体共混的方法来增韧，可是弹性体的引入，在增韧的同时，提高了制品的生产成本，又使得制品的硬度、刚性、强度、耐热性等宝贵性能受到了损失。

近年来，均聚聚丙烯增韧的机理和方法出现了一些新的发展，如通过加入β成核剂，对均聚聚丙烯进行形态控制改性，使之转变为韧性较好的β晶型聚丙烯，为聚丙烯复合材料的增韧技术的发展提供了新的可能性。

本发明通过对加料顺序、β成核剂加料方式以及加工工艺条件等进行调整，使得作为增容剂的聚丙烯接枝共聚物中的极性基团难以和β成核剂产生不良作用。该技术的采用利于均聚聚丙烯增强复合材料中各组分协同发挥作用，从而为高强高韧、低成本均聚聚丙烯复合材料的制备提供一条新的途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种增韧均聚聚丙烯增强复合材料的方法

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：首先按一定比例将均聚聚丙烯、聚丙烯和极性单体的接枝共聚物、增强材料以及加工助剂等准确称量后，使用高速搅拌机混合均匀，而后熔融共混；在此基础上加入聚丙烯的β成核剂母粒进行混炼；再用注塑、挤出、模压等方式成型，成型过程中须采用快速冷却的方式定型；成型后将制品在120℃下处理3h，即可制得增强增韧的均聚聚丙烯复合材料。

其中聚丙烯和极性单体的接枝共聚物中，接枝共聚物的主体包括均聚聚丙烯和共聚聚丙烯；

其中增强材料包括玻纤、碳纤维、苎麻纤维、竹纤维、云母、滑石粉等纤维状、片状材料或晶须；

其中聚丙烯接枝共聚物的接枝率和用量、增强材料的用量、β成核剂的用量等可以根据制品性能需要进行调整；

其中聚丙烯的β成核剂母粒中的聚丙烯基体为均聚聚丙烯。

有益效果：

(1)生产工艺简单、生产成本低，可操作性强。

(2)充分发挥了接枝物增容剂的增容作用和β成核剂的转变晶型的作用。从而实现对聚丙烯复合材料增韧增强的目的。

(3)在达到增韧增强目的的同时，避免了制品的硬度、刚性、耐热性等宝贵性能的损失。

附图说明

图1聚丙烯/云母复合材料的DSC升温曲线图。

图2聚丙烯/云母复合材料的WAXD图。

具体实施方式

本发明一种增韧均聚聚丙烯增强复合材料的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：选用均聚聚丙烯或共聚聚丙烯为接枝主体，丙烯酸、马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯等极性单体为接枝单体，熔融接枝聚丙烯共聚物。

步骤2：根据材料性能要求的不同，将不同配比的均聚聚丙烯、聚丙烯接枝共聚物、增强材料以及加工助剂等准确称量后，使用高速搅拌机混合均匀，熔融共混。

步骤3：制备聚丙烯的β成核剂母粒。

步骤4：将接枝物增容的均聚聚丙烯增强复合材料和聚丙烯的β成核剂母粒按一定配比混炼均匀后，采用注塑、挤出、模压等方式成型，成型过程中须采用快速冷却的方式定型。

步骤5：成型后将制品在120℃下热处理3h。

实施例1

将均聚聚丙烯、聚丙烯接枝马来酸酐、白云母(1250目)以及加工助剂等按一定比例称量，在900r/min的高速搅拌机中高速搅拌5min后，在双辊混炼机上混炼，前辊温度为170℃，后辊为165℃，混炼时间10min。接枝物增容均聚聚丙烯复合材料的配方组成(质量份数)为：均聚聚丙烯，100份；白云母，20份；PP-g-MAH(接枝率，1.55％)，10份；加工助剂，0.5-2份。

再加入PP的β成核剂母粒继续混炼5min，其中β成核剂为体系中PP总质量的0.3％。混炼后的产物采用模压成型，模压设备为平板硫化机；热压成型条件，温度：180℃、放气三次，保持压力：10MPa、保压时间：10min；冷压成型条件，通冷水冷却、压力：10MPa、时间：10min：成型后将制品在120℃下处理3h。.

实施例2

将均聚聚丙烯、聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、短玻纤以及加工助剂等按一定比例称量，在1100r/min的高速搅拌机中高速搅拌5min后，在双螺杆挤出机中熔融共混，挤出温度为190-230℃，螺杆转速为100-120r/min。接枝物增容均聚聚丙烯复合材料的配方组成(质量份数)为：均聚聚丙烯，100份；短玻纤，30份；PP-g-GMA(接枝率，1.39％)，10份；加工助剂，1-3份。

在此基础上，引入聚丙烯的β成核剂母粒，在上述的加工条件下进一步熔融共混，其中β成核剂为体系中PP总质量的0.5％。混炼后的产物采用注塑成型，料筒温度为220℃；注射压力为13.5MPa；模具采用冷水冷却。成型后将制品在120℃下处理3h。

Claims

1.一种增韧均聚聚丙烯增强复合材料的方法，其特征是：本发明首先按一定比例将均聚聚丙烯、聚丙烯和极性单体的接枝共聚物、增强材料以及加工助剂等准确称量后，使用高速搅拌机混合均匀，而后熔融共混；在此基础上加入聚丙烯的β成核剂母粒进行混炼；再用注塑、挤出、模压等方式成型，成型过程中须采用快速冷却的方式定型；成型后将制品在120℃下处理3h。

2.根据权利要求1所述一种增韧均聚聚丙烯增强复合材料的方法，其特征在于，聚丙烯和极性单体的接枝共聚物中，接枝共聚物的主体包括均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或均聚聚丙烯和共聚聚丙烯共混物。

3.根据权利要求1所述一种增韧均聚聚丙烯增强复合材料的方法，其特征在于，增强材料包括晶须以及玻纤、碳纤维、苎麻纤维、竹纤维、云母、滑石粉等纤维状、片状材料。

4.根据权利要求1所述一种增韧均聚聚丙烯增强复合材料的方法，其特征在于，熔融共混过程中各组分的用量和种类可以根据制品性能需要进行调整，其中增强材料可以母料的形式加入。