CN103160020A - 一种聚丙烯微发泡竹塑复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚丙烯微发泡竹塑复合材料,由包括以下重量份的组分制成:聚丙烯PP40-70份,竹纤维10-40份,发泡剂母粒5-15份,发泡助剂母粒5-10份。本发明还公开了该聚丙烯微发泡竹塑复合材料的制备方法。本发明的微发泡竹塑复合材料重量轻、尺寸稳定性好,相较于纯竹塑复合材料具有更好的力学性能和强度;另一方面,该微发泡竹塑复合材料在不降低力学性能的条件下,既减轻了材料的重量,又同时节约了原材料成本,得到质轻价廉、综合性能良好的微发泡竹塑复合材料。
Description
技术领域
本发明涉及高分子复合材料技术领域,尤其涉及一种聚丙烯微发泡竹塑复合材料及其制备方法。
背景技术
与普通竹塑复合材料相比,微孔发泡竹塑复合材料不仅具有更低的密度,而且具有更高的抗冲击强度、韧性、疲劳周期及热稳定性等。近年来,随着技术水平的不断升级以及人们对其了解的逐渐深入,微孔发泡竹塑复合材料的应用领域不断扩大,显示出良好的发展前景。
应用竹塑复合材料的微孔发泡技术,可以解决普通竹塑制品中存在的诸如密度大、尺寸不能满足实际需要等问题,从而扩大竹塑制品的应用领域。微孔发泡竹塑复合型材是以热塑性塑料为基体,竹粉或植物纤维为主要填充料,表面结皮、芯层发泡的一种低发泡挤出制品。其表层必须形成硬皮,属于发泡类型中的可控制发泡。当熔体从口模挤出时,发泡熔体表面受到强烈的冷却作用,材料表面形成硬皮,截面不再增大,发泡只在芯部进行。微孔发泡的泡孔尺寸远小于传统发泡材料,这些小气泡能够有效阻止材料中原有裂纹的扩展,使裂纹尖端变钝,不仅可以减小材料密度,而且能够显著提高材料的抗冲击强度、韧性、疲劳周期、热稳定性等。因此,对竹纤维复合材料进行微孔发泡能够克服材料物理机械性能等方面的缺陷,有效改善其使用性能。
目前关于微发泡木塑复合材料的文献和专利较多,如国内南京航空航天大学和东北林业大学对热塑性塑料微发泡木塑复合材料进行了相关研究;也有一些企业将微发泡木塑复合材料推向市场,在包装、运输、景观、隔热、隔音等领域得到应用。但是,关于竹塑微发泡复合材料的研究和报道相对较少,国内贵州大学对微发泡PP/竹塑复合材料的发泡行为及性能进行了相关研究和报道;此外,浙江林学院也对竹塑微发泡复合材料的制备及其性能进行了初步研究,为其进一步应用做好了准备。
以上研究对微发泡竹塑复合材料的发展和推广应用具有重要的意义,但是在制备过程中,依然会存在诸多不足,如发泡工艺复杂,控制和加工过程难,泡孔结构不均匀,无法成型出泡孔均匀细密的微发泡竹塑复合材料;此外,微发泡竹塑复合材料由于基体不连续,与未发泡之前相比,其机械性能大大下降,使其应用也受到限制;另外,竹粉表面的强极性,如果控制不好会严重影响发泡质量,导致微孔形状不规则、大小不均、并孔等现象发生,从而影响制品性能,限制了其应用。
发明内容
本发明就是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种聚丙烯微发泡竹塑复合材料及其制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现:
一种聚丙烯微发泡竹塑复合材料,由包括以下重量份的组分制成:
聚丙烯PP 40-70份,
竹纤维 10-40份,
发泡剂母粒 5-15份,
发泡助剂母粒 5-10份。
优选的,所述PP为工业级,T30S。
优选的,所述竹纤维为竹粉,80-200目。
优选的,所述发泡剂母粒为自制母粒,由发泡剂偶氮二甲酰胺(AC)、载体树脂低密度聚乙烯(PE)、成核剂滑石粉、包覆体乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)按照质量比10:40:30:20通过共混挤出造粒得到;其中挤出温度为135-150℃,螺杆转速为30-50r/min。
优选的,所述发泡助剂母粒为自制母粒,由载体树脂聚丙烯(PP)和氧化锌、硬脂酸锌按照质量比50:25:25通过共混挤出造粒得到;其中挤出温度为195-205℃,螺杆转速为30-50r/min。
一种聚丙烯微发泡竹塑复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)按照以下重量份称取各组分原料:聚丙烯PP 40-70份,竹纤维10-40份,发泡剂母粒5-15份,发泡助剂母粒5-10份;
(2)将竹纤维在80-200目筛网过筛,并在80-100℃下烘20-24小时,备用;
(3)将步骤(2)中得到的竹纤维和聚丙烯在同向双螺杆挤出机中挤出造粒,得到PP/竹纤维增强母粒;
(4)将步骤(3)中得到的PP/竹纤维增强母粒、发泡剂母粒、发泡助剂母粒在高速搅拌机中充分混合均匀,在注塑机中二次开模成型,注射温度在170-180℃,注射速度在30-40%,注射压力在40-50MPa,注射时间为30-60s。
优选的,所述发泡剂母粒为自制母粒,由发泡剂偶氮二甲酰胺(AC)、载体树脂低密度聚乙烯(PE)、成核剂滑石粉、包覆体乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)按照质量比10:40:30:20通过共混挤出造粒得到;其中挤出温度为135-150℃,螺杆转速为30-50r/min。
优选的,所述发泡助剂母粒为自制母粒,由载体树脂聚丙烯(PP)和氧化锌、硬脂酸锌按照质量比50:25:25通过共混挤出造粒得到;其中挤出温度为195-205℃,螺杆转速为30-50r/min。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明的微发泡竹塑复合材料重量轻、尺寸稳定性好,相较于纯竹塑复合材料具有更好的力学性能和强度;另一方面,该微发泡竹塑复合材料在不降低力学性能的条件下,既减轻了材料的重量,又同时节约了原材料成本,得到质轻价廉、综合性能良好的微发泡竹塑复合材料。
具体实施方式
下面结合各实施例详细描述本发明。
首先自制发泡剂母粒:将发泡剂偶氮二甲酰胺(AC)、载体树脂低密度聚乙烯(PE)、成核剂滑石粉、包覆体乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)按照质量比10:40:30:20共混挤出造粒,得到发泡剂母粒;挤出温度为135-150℃,螺杆转速为30-50r/min。
自制发泡助剂母粒:将载体树脂聚丙烯(PP)和氧化锌、硬脂酸锌按照质量比50:25:25共混挤出造粒,得到发泡助剂母粒;挤出温度为195-205℃,螺杆转速为30-50r/min。
实施例1
按照以下重量份称取原料:
聚丙烯(PP) 70份,
竹纤维 10份,
发泡剂母粒 15份,
发泡助剂母粒 5份。
将上述竹纤维在80-200目筛网过筛,并在90℃下烘22小时,备用;将上述干燥后的竹纤维和聚丙烯在同向双螺杆挤出机中挤出造粒,得到PP/竹纤维增强母粒;然后将上述PP/竹纤维增强母粒、发泡剂母粒、发泡助剂母粒在高速混合机中充分混合均匀,在注塑机中二次开模成型,注射温度在175℃,注射速度在35%,注射压力在45MPa,注射时间为45s。
实施例2
按照以下重量份称取原料:
聚丙烯(PP) 60份,
竹纤维 20份,
发泡剂母粒 10份,
发泡助剂母粒 10份。
将上述竹纤维在80-200目筛网过筛,并在90℃下烘22小时,备用;将上述干燥后的竹纤维和聚丙烯在同向双螺杆挤出机中挤出造粒,得到PP/竹纤维增强母粒;然后将上述PP/竹纤维增强母粒、发泡剂母粒、发泡助剂母粒在高速混合机中充分混合均匀,在注塑机中二次开模成型,注射温度在175℃,注射速度在35%,注射压力在45MPa,注射时间为45s。
实施例3
按照以下重量份称取原料:
聚丙烯(PP) 50份,
竹纤维 30份,
发泡剂母粒 12.5份,
发泡助剂母粒 7.5份。
将上述竹纤维在80-200目筛网过筛,并在90℃下烘22小时,备用;将上述干燥后的竹纤维和聚丙烯在同向双螺杆挤出机中挤出造粒,得到PP/竹纤维增强母粒;然后将上述PP/竹纤维增强母粒、发泡剂母粒、发泡助剂母粒在高速混合机中充分混合均匀,在注塑机中二次开模成型,注射温度在175℃,注射速度在35%,注射压力在45MPa,注射时间为45s。
实施例4
按照以下重量份称取原料:
聚丙烯(PP) 40份,
竹纤维 40份,
发泡剂母粒 10份,
发泡助剂母粒 10份。
将上述竹纤维在80-200目筛网过筛,并在90℃下烘22小时,备用;将上述干燥后的竹纤维和聚丙烯在同向双螺杆挤出机中挤出造粒,得到PP/竹纤维增强母粒;然后将上述PP/竹纤维增强母粒、发泡剂母粒、发泡助剂母粒在高速混合机中充分混合均匀,在注塑机中二次开模成型,注射温度在175℃,注射速度在35%,注射压力在45MPa,注射时间为45s。
实施例5
按照以下重量份称取原料:
聚丙烯(PP) 55份,
竹纤维 30份,
发泡剂母粒 5份,
发泡助剂母粒 10份。
将上述竹纤维在80-200目筛网过筛,并在90℃下烘22小时,备用;将上述干燥后的竹纤维和聚丙烯在同向双螺杆挤出机中挤出造粒,得到PP/竹纤维增强母粒;然后将上述PP/竹纤维增强母粒、发泡剂母粒、发泡助剂母粒在高速混合机中充分混合均匀,在注塑机中二次开模成型,注射温度在175℃,注射速度在35%,注射压力在45MPa,注射时间为45s。
对实施例1-5制备得到的微发泡竹塑复合材料进行性能测试,测试结果见表1。
表1
从表1的数据可以看出,本发明的聚丙烯微发泡竹塑复合材料,相较于纯聚丙烯发泡材料,性能基本相近。从实施例1到实施例4,随着竹纤维含量的增加,该种材料的密度和拉伸强度均有所提高,冲击强度略有下降。由此可以看出,材料发泡后,既减轻了材料的质量,同时也节约了原材料成本,得到质轻价廉、综合性能良好的微发泡材料,同时本发明发泡工艺简单,控制方便,有利于竹塑复合材料的广泛应用。
实施例6
按照以下重量份称取原料:
聚丙烯(工业级,T30S) 45份,
竹纤维(竹粉,80目) 25份,
发泡剂母粒 7份,
发泡助剂母粒 9份。
将上述竹纤维在80目筛网过筛,并在80℃下烘24小时,备用;将上述干燥后的竹纤维和聚丙烯在同向双螺杆挤出机中挤出造粒,得到PP/竹纤维增强母粒;将上述PP/竹纤维增强母粒、发泡剂母粒、发泡助剂母粒在高速搅拌机中充分混合均匀,在注塑机中二次开模成型,注射温度在170℃,注射速度在30%,注射压力在40MPa,注射时间为30s。
实施例7
按照以下重量份称取原料:
聚丙烯(工业级,T30S) 58份,
竹纤维(竹粉,200目) 15份,
发泡剂母粒 12份,
发泡助剂母粒 8份。
将上述竹纤维在200目筛网过筛,并在100℃下烘20小时,备用;将上述干燥后的竹纤维和聚丙烯在同向双螺杆挤出机中挤出造粒,得到PP/竹纤维增强母粒;将上述PP/竹纤维增强母粒、发泡剂母粒、发泡助剂母粒在高速搅拌机中充分混合均匀,在注塑机中二次开模成型,注射温度在180℃,注射速度在40%,注射压力在50MPa,注射时间为60s。
实施例8
按照以下重量份称取原料:
聚丙烯(工业级,T30S) 65份,
竹纤维(竹粉,100-180目)35份,
发泡剂母粒 14份,
发泡助剂母粒 7份。
将上述竹纤维在100-180目筛网过筛,并在95℃下烘23小时,备用;将上述干燥后的竹纤维和聚丙烯在同向双螺杆挤出机中挤出造粒,得到PP/竹纤维增强母粒;将上述PP/竹纤维增强母粒、发泡剂母粒、发泡助剂母粒在高速搅拌机中充分混合均匀,在注塑机中二次开模成型,注射温度在178℃,注射速度在32%,注射压力在47MPa,注射时间为50s。
以上公开的仅为本申请的几个具体实施例,但本申请并非局限于此,任何本领域的技术人员能思之的变化,都应落在本申请的保护范围内。
Claims (8)
1.一种聚丙烯微发泡竹塑复合材料,其特征在于,由包括以下重量份的组分制成:
聚丙烯PP 40-70份,
竹纤维 10-40份,
发泡剂母粒 5-15份,
发泡助剂母粒 5-10份。
2.如权利要求1所述的聚丙烯微发泡竹塑复合材料,其特征在于,所述PP为工业级,T30S。
3.如权利要求1所述的聚丙烯微发泡竹塑复合材料,其特征在于,所述竹纤维为竹粉,80-200目。
4.如权利要求1所述的聚丙烯微发泡竹塑复合材料,其特征在于,所述发泡剂母粒为自制母粒,由发泡剂偶氮二甲酰胺、载体树脂低密度聚乙烯、成核剂滑石粉、包覆体乙烯-醋酸乙烯共聚物按照质量比10:40:30:20通过共混挤出造粒得到;其中挤出温度为135-150℃,螺杆转速为30-50r/min。
5.如权利要求1所述的聚丙烯微发泡竹塑复合材料,其特征在于,所述发泡助剂母粒为自制母粒,由载体树脂聚丙烯和氧化锌、硬脂酸锌按照质量比50:25:25通过共混挤出造粒得到;其中挤出温度为195-205℃,螺杆转速为30-50r/min。
6.一种如权利要求1所述的聚丙烯微发泡竹塑复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)按照以下重量份称取各组分原料:聚丙烯PP 40-70份,竹纤维10-40份,发泡剂母粒5-15份,发泡助剂母粒5-10份;
(2)将竹纤维在80-200目筛网过筛,并在80-100℃下烘20-24小时,备用;
(3)将步骤(2)中得到的竹纤维和聚丙烯在同向双螺杆挤出机中挤出造粒,得到PP/竹纤维增强母粒;
(4)将步骤(3)中得到的PP/竹纤维增强母粒、发泡剂母粒、发泡助剂母粒在高速搅拌机中充分混合均匀,在注塑机中二次开模成型,注射温度在170-180℃,注射速度在30-40%,注射压力在40-50MPa,注射时间为30-60s。
7.如权利要求6所述的聚丙烯微发泡竹塑复合材料的制备方法,其特征在于,所述发泡剂母粒为自制母粒,由发泡剂偶氮二甲酰胺、载体树脂低密度聚乙烯、成核剂滑石粉、包覆体乙烯-醋酸乙烯共聚物按照质量比10:40:30:20通过共混挤出造粒得到;其中挤出温度为135-150℃,螺杆转速为30-50r/min。
8.如权利要求6所述的聚丙烯微发泡竹塑复合材料的制备方法,其特征在于,所述发泡助剂母粒为自制母粒,由载体树脂聚丙烯和氧化锌、硬脂酸锌按照质量比50:25:25通过共混挤出造粒得到;其中挤出温度为195-205℃,螺杆转速为30-50r/min。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Polypropylene micro-foam bamboo plastic composite, and preparation method thereof Effective date of registration: 20191202 Granted publication date: 20160928 Pledgee: Chuzhou economic and Technological Development Corporation Pledgor: Shanghai Jieshijie New Materials (Group) Co., Ltd. Registration number: Y2019980000815 |
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PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |