CN103030881B - 一种偶联剂改性滑石粉填充聚丙烯塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种偶联剂改性滑石粉填充聚丙烯塑料及其制备方法。所述偶联剂改性滑石粉填充聚丙烯塑料，包括下述重量份的组分：聚丙烯100份，滑石粉10-20份，偶联剂0.1-0.3份，优选的，所述偶联剂由γ-氯丙基三乙氧基硅烷10-30份、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯50-70份和3-氨基丙基三甲氧基硅烷10-30份组成。本发明通过加入偶联剂对滑石粉进行改性，使滑石粉表面由亲水性变成亲油性，从而能够与聚丙烯形成紧密结合，使塑料材料性能得到提高。进一步，对偶联剂进行优选，使得粘度降低，各项力学性能更好，具有较好的拉升强度、断裂伸长率、抗冲强度和弯曲模量。
Description
技术领域
本发明涉及一种塑料材料及其制备方法，尤其涉及一种偶联剂改性滑石粉填充聚丙烯塑料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯，英文缩写为PP，CAS号：9003-07-0。是一种由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。是1957年于意大利首先投入工业生产，是继聚乙烯(PE)之后的又一个重要的塑料品种。它有较好的耐热性，在135℃蒸煮1000h也不会被破坏，PP的比热容、热导率皆小于PE，但绝热性优于PE。PP属于非极性聚合物，具有优异的介电性和电绝缘性，电性能基本不受环境湿度及电场频率的影响，在允许的工作范围内，温度升高会使电性能降低，它的耐电弧性较高。PP的耐化学性良好，除强氧化剂对它有侵蚀作用外，其他试剂对它均无作用。
在聚丙烯塑料中通常填充无机粉体，在满足使用要求的前提下降低生产成本或者使材料的某些性能制得提高，目前使用量最大的是CaCO3和滑石粉。采用无机粉体填充可以大大降低生产成本，滑石粉是高分子复合材料中广泛使用的无机填料。在塑料中添加滑石粉等无机填料，可提高制品的耐热性、耐磨性、尺寸稳定性及刚度等，并降低制品成本，但粉体不加处理加入到高分子材料中去，填料与聚合物之间存在明显的界面，如同在基体树脂中存在许多空洞，在外力作用下能承受外力的有效截面积减小，填充材料的力学性能变差。
另外，通常生产过程中采用的是聚合物粒子，与无机粉料混合后成型，这样很容易造成物料混合的不均匀，影响制品的性能。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题之一提供一种偶联剂改性滑石粉填充聚丙烯塑料。
本发明所要解决的技术问题之二提供上述偶联剂改性滑石粉填充聚丙烯塑料的制备方法。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种偶联剂改性滑石粉填充聚丙烯塑料，包括下述重量份的组分：聚丙烯100份，滑石粉10-20份，偶联剂0.1-0.3份。
进一步的，
所述偶联剂为γ-氯丙基三乙氧基硅烷、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯和3-氨基丙基三甲氧基硅烷中的一种或其混合物。
优选的，所述偶联剂由下述组分按重量份组成：γ-氯丙基三乙氧基硅烷10-30份、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯50-70份和3-氨基丙基三甲氧基硅烷10-30份。
本发明还提供了上述偶联剂改性滑石粉填充聚丙烯塑料的制备方法：
(1)用偶联剂对滑石粉进行表面改性处理，制得改性滑石粉；
(2)将聚丙烯和改性滑石粉加入混合器中搅拌，经挤出机挤出造粒。
进一步的，
所述表面改性处理为：将偶联剂用溶剂稀释，然后均匀分散到滑石粉中，通过烘箱使溶剂完全挥发，再将烘干后的滑石粉用粉碎机粉碎成细粉。
所述溶剂可以为乙醇、120号溶剂油、异丙醇、白油或二甲苯。
所述步骤(2)中，混合器中，转速在300-400r/min，搅拌温度70-80℃、搅拌时间2-4分钟，挤出机中的挤出温度180-200℃。
显然，在本发明中为提高产品的其他性能，还可以适应性地添加其他助剂，如抗氧剂、阻燃剂、着色剂和抗静电剂等。
具体的，在本发明中：
γ-氯丙基三乙氧基硅烷，英文名：γ-chloropropyltriethoxysilane，CAS编号：5089-70-3，分子式：C9H21ClO3Si。
异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯，CAS：65345-34-8，英文名：Isopropyl tri(dioctylphosphate)titanate。
3-氨基丙基三甲氧基硅烷，英文名：3-Aminopropyltrimethoxysilane，CAS：13822-56-5。
在塑料研究和生产过程中，通常使用增强剂如滑石粉。这不仅能增加塑料的质量，降低产品的成本，而且还能改善塑料制品的某些性能。然而，由于无机填料与有机聚合物在化学结构和物理形态上存在着显著的差异，两者缺乏亲和性，往往会使塑料制品的力学性能和成型加工性能受到影响。本发明通过加入偶联剂对滑石粉进行改性，使滑石粉表面由亲水性变成亲油性，从而能够与聚丙烯形成紧密结合，使塑料材料性能得到提高。对偶联剂进行优选，三种偶联剂间产生协同增效作用，使得粘度降低，各项力学性能更好，具有较好的拉升强度、断裂伸长率、抗冲强度和弯曲模量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
按照表1中对应实施例1数据称取各原料。
(1)将偶联剂用偶联剂5倍重量的溶剂二甲苯稀释，然后均匀分散到滑石粉中，通过烘箱使二甲苯完全挥发，再将烘干后的滑石粉用粉碎机粉碎成细粉，制得改性滑石粉。
(2)将聚丙烯和改性滑石粉加入混合器中搅拌，控制转速在300-400r/min、搅拌温度70-80℃、搅拌时间2-4分钟，再经螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度180-200℃，在10-40℃的冷水中冷却成型，即获得所述偶联剂改性滑石粉填充聚丙烯塑料。
显然，改性滑石粉的制备为本行业通用方法，采用其他方式进行改性也能够达到相近的效果，特别之处在于偶联剂的优化选择。
表1：偶联剂改性滑石粉填充聚丙烯塑料配方表单位：公斤
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | 空白例 | |
| 聚丙烯PP | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 滑石粉 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | / |
| γ-氯丙基三乙氧基硅烷 | 0.04 | 0.2 | / | / | / | / |
| 异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯 | 0.12 | / | 0.2 | / | / | / |
| 3-氨基丙基三甲氧基硅烷 | 0.04 | / | / | 0.2 | / | / |
实施例2
按照表1中对应实施例2数据称取各原料。采用实施例1所述的方法制备所述偶联剂改性滑石粉填充聚丙烯塑料。
实施例3
按照表1中对应实施例3数据称取各原料。采用实施例1所述的方法制备所述偶联剂改性滑石粉填充聚丙烯塑料。
实施例4
按照表1中对应实施例4数据称取各原料。采用实施例1所述的方法制备所述偶联剂改性滑石粉填充聚丙烯塑料。
对比例1
按照表1中对应对比例1数据称取各原料。
将聚丙烯和滑石粉加入混合器中搅拌，控制转速在300-400r/min、搅拌温度70-80℃、搅拌时间2-4分钟，再经螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度180-200℃，在10-40℃的冷水中冷却成型。
空白例
将纯聚丙烯加入混合器中搅拌，控制转速在300-400r/min、搅拌温度70-80℃、搅拌时间2-4分钟，再经螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度180-200℃，在10-40℃的冷水中冷却成型。
测试例1
表2：偶联剂改性滑石粉填充聚丙烯塑料性能测试表
| 拉升强度，Mpa | 断裂伸长率，％ | 抗冲强度，J/m | 弯曲模量，Mpa | |
| 实施例1 | 22.2 | 58.9 | 70.8 | 1325 |
| 实施例2 | 20.3 | 43.6 | 60.5 | 1143 |
| 实施例3 | 20.8 | 47.1 | 62.3 | 1159 |
| 实施例4 | 20.1 | 45.3 | 63.4 | 1178 |
| 对比例1 | 17.2 | 28.6 | 52.4 | 989 |
| 空白例 | 22.9 | 65.6 | 73.2 | 862 |
本发明通过加入偶联剂对滑石粉进行改性，使滑石粉表面由亲水性变成亲油性，从而能够与聚丙烯形成紧密结合，使塑料材料性能得到提高。对偶联剂进行优选，三种偶联剂间产生协同增效作用，使得粘度降低，各项力学性能更好，具有较好的拉升强度、断裂伸长率、抗冲强度和弯曲模量。
Claims (1)
1.一种偶联剂改性滑石粉填充聚丙烯塑料，其特征在于，包括下述重量份的组分：聚丙烯100份，滑石粉10-20份，偶联剂0.1-0.3份，所述偶联剂由下述组分按重量份组成：γ-氯丙基三乙氧基硅烷10-30份、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯50-70份和3-氨基丙基三甲氧基硅烷10-30份。
2.一种如权利要求1所述的偶联剂改性滑石粉填充聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)用偶联剂对滑石粉进行表面改性处理，制得改性滑石粉；
(2)将聚丙烯和改性滑石粉加入混合器中搅拌，经挤出机挤出造粒。
3.如权利要求2所述的偶联剂改性滑石粉填充聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述表面改性处理为：将偶联剂用溶剂稀释，然后均匀分散到滑石粉中，通过烘箱使溶剂完全挥发，再将烘干后的滑石粉用粉碎机粉碎成细粉。
4.如权利要求3所述的偶联剂改性滑石粉填充聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于：所述溶剂为乙醇、120号溶剂油、异丙醇、白油或二甲苯。
5.如权利要求2所述的偶联剂改性滑石粉填充聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，混合器中，转速在300-400r/min，搅拌温度70-80℃、搅拌时间2-4分钟，挤出机中的挤出温度180-200℃。
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