CN103160116A

CN103160116A - 一种改性塑料及其制备方法

Info

Publication number: CN103160116A
Application number: CN2011104241446A
Authority: CN
Inventors: 程伟
Original assignee: Hefei Genius New Materials Co Ltd
Current assignee: Hefei Genius New Materials Co Ltd
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-06-19

Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种改性塑料及其制备方法。该改性塑料由包含以下重量份的组分制成塑料100份、腐植酸类物质1-100份。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：腐植酸来源广、成本低，用腐植酸类物质对塑料进行改性，可以降低成本；腐植酸具有绿色、环保等优点；提高塑料的部分性能，如弯曲性能、耐热性能。

Description

一种改性塑料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种改性塑料及其制备方法。

背景技术

塑料改性的方法很多，如共混改性、填充改性、增强改性、复合改性、表面改性等。用来对塑料进行改性的物质也很多，如有机物：纤维素类、塑料类、橡胶类等；无机物：碳酸钙、滑石粉、炭黑、钛白粉、云母、高岭土、白泥、硅酸盐、金属氧化物、二氧化硅、玻璃微珠等。关于此类物质的报道有WO2005IB50845、CN20041084708、US19840596795、US19900590320。

腐植酸是动植物遗骸(主要是植物遗骸)经过微生物的分解和转化，以及地球化学的一系列过程造成和积累起来的一类天然有机物质，广泛存在于土壤、湖泊、海洋、河流中。不同于其他天然大分子，腐植酸是由相似族类的、分子量大小不同、结构组成不一致的高分子羟基芳香羧酸所组成的复杂混合物。腐植酸含有羧基、羟基、醌基、酚羟基、醇羟基、羟基醌、烯醇基、磺酸基、胺基等多种官能团，以及氨基酸、维生素、酶类和多种微量元素，其主要元素组成为C、H、O、N、S。正是由于腐植酸分子中具有多种活性官能团，从而具有酸性、亲水性、界面活性、络合作用、阳离子交换性等多种性能，广泛应用在农业、工业和医疗卫生行业中。关于腐植酸类物质应用的报道有CN20011035269、CN20031032503、CN20071168739、JP19830134049、JP19870300070。

国内外未见利用腐植酸类物质制备改性塑料的报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷提供一种改性塑料及其制备方法。

腐植酸含有羧基、羟基、醌基等多种基团，与滑石粉、碳酸钙、炭黑等物质相比，能够更好地与塑料相容，从而改善塑料的部分性能；同时，腐植酸来源广、成本低，用腐植酸类物质对塑料进行改性，可以降低成本；另外，腐植酸还具有绿色、环保等优点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种改性塑料，由包含以下重量份的组分制成：

塑料 100份，

腐植酸类物质 1-100份，

所述的组分还包括助剂，所述助剂的重量份为0.01-100。

所述的腐植酸类物质为腐植酸、腐植酸盐或腐植酸的提取物；

所述的腐植酸盐选自腐植酸钠或腐植酸钾中的一种或两种。

所述的腐植酸提取物选自黄腐酸、棕腐酸或黑腐酸，优选为腐植酸或黄腐酸；更优选为有机质含量＞40％，粒径尺寸0.1-20μm的腐植酸或黄腐酸。

所述的塑料选自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚酰胺、聚甲醛、聚苯醚、聚酯、酚醛塑料、环氧塑料、氨基塑料或双马来酰亚胺塑料中的一种或一种以上，优选为：聚丙烯、聚酰胺或聚酯；更优选为：聚丙烯、尼龙6、尼龙66、聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。

所述的助剂选自增强剂、增塑剂、填充剂、抗氧剂、阻燃剂或润滑剂中的一种或一种以上。

所述的增强剂选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、硼纤维、植物纤维或金属纤维中的一种或一种以上。

所述的植物纤维选自木纤维、剑麻纤维、亚麻纤维、黄麻纤维、秸秆或稻草中的一种或一种以上。

所述的金属纤维选自铜纤维、铝纤维、镍纤维、不锈钢纤维或铁铬铝纤维中的一种或一种以上。

所述的增塑剂选自马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚弹性体、邻苯二甲酸酯、氯化石蜡、氯化联苯、己二酸二辛酯、环氧大豆油、环氧油酸丁酯、磷酸三甲苯酯或磷酸三本酯中的一种或一种以上。

所述的填充剂选自碳酸钙、滑石粉、云母、高岭土、二氧化硅、硅藻土、硅灰石、硫酸钡、二氧化钛、炭黑、木粉或铜粉中的一种或一种以上。

所述的抗氧剂选自三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗168)、四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯(抗1010)或N，N-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺(抗1098)中的一种或一种以上。

所述的阻燃剂选自三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝、氧化钼、氧化铁、氧化硅或四溴双酚A中的一种或一种以上。

所述的润滑剂选自TR044、丽科腊E或A-C540A。

一种改性塑料的制备方法，包含以下步骤：

(1)按上述比例称取各组分原料，将上述组分在高速混合机中，混合1-5min；

(2)将混合好的原料加入到材料成型装置中，加工成型。

所述的成型装置选自挤出机、注塑机、吹塑机、模压机、压延机中的一种或一种以上，优选挤出机。

所述的挤出机温度设置为：I区200℃、II区220℃、III区235℃、IV区240℃、V区235℃、VI区235℃，机头240℃，材料挤出后，经水冷、切粒，制得本发明的改性塑料。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、腐植酸来源广、成本低，用腐植酸类物质对塑料进行改性，可以降低成本；

2、腐植酸具有绿色、环保等优点；

3、提高塑料的部分性能，如弯曲性能、耐热性能。

具体实施方式

下面结合各实施例详细描述本发明。

具体实施过程中所用的一些原材料及其特征见附表1。

附表1原材料及其来源一览表

实施例1

称取100份M2500的PA6，15份HA，0.02份抗1098，0.02份抗168，0.05份润滑剂TR044，在高速混合机中混合5分钟，将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒。

挤出机温度设置为：I区200℃、II区220℃、III区235℃、IV区240℃、V区235℃、VI区235℃，机头240℃，材料挤出后，经水冷、切粒，粒料在100℃下鼓风干燥3小时，由注塑机制成样条，25℃恒温下放置16小时后进行测试，性能测试结果见表2。

实施例2

称取100份M2500的PA6，30份HA，0.02份抗1098，0.02份抗168，0.05份润滑剂TR044，在高速混合机中混合5分钟，将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒。

对比例1

称取100份M2500的PA6，0.02份抗1098，0.02份抗168，0.05份润滑剂TR044，在高速混合机中混合5分钟，将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒。

表2

从表2中数据可以看出，在尼龙6中填充腐植酸后，材料的弯曲强度、弯曲模量、断裂伸长率、密度、洛氏硬度、热变形温度均有不同程度的上升。熔融指数降低，拉伸强度小幅降低，在可接受的范围内。由此可以看出，腐植酸填充尼龙6后，提高了尼龙6的弯曲性能、硬度、密度和耐热性。

实施例3

称取100份S2040的PP，20份HA，0.03份抗1098，0.03份抗168，0.03份36#白油，在高速混合机中混合5分钟，将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒。

挤出机温度设置为：I区180℃、II区190℃、III区195℃、IV区200℃、V区205℃、VI区210℃，机头215℃，材料挤出后，经水冷、切粒，粒料在100℃下鼓风干燥3小时，由注塑机制成样条，25℃恒温下放置16小时后进行测试，性能测试结果见表3。

实施例4

称取100份S2040的PP，40份HA 0.03份抗1098，0.03份抗168，0.03份36#白油，在高速混合机中混合5分钟，将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒。

实施例5

称取100份S2040的PP，60份HA0.03份抗1098，0.03份抗168，0.03份36#白油，在高速混合机中混合5分钟，将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒。

对比例2

称取100份S2040的PP，0.03份抗1098，0.03份抗168，0.03份36#白油，在高速混合机中混合5分钟，将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒。

表3

由表3数据可以看出，腐植酸填充聚丙烯后，弯曲强度、弯曲模量、密度、热变形温度有所上升，拉伸强度、冲击强度、硬度变化不大。也就是说在聚丙烯汇中填充腐植酸后，聚丙烯的弯曲性能、耐热性有所提高，拉伸性能和冲击性能变化不大。

实施例6

称取100份1200的PBT，10份HA，0.02份抗1010，0.02份抗168，0.05份润滑剂丽科腊E，在高速混合机中混合5分钟，将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒。

挤出机温度设置为：I区200℃、II区220℃、III区230℃、IV240℃、V区245℃、VI区250℃，机头250℃，材料挤出后，经水冷、切粒，粒料在100℃下鼓风干燥3小时，由注塑机制成色板，25℃恒温下放置16小时后进行测试，测试结果见表4。

对比例3

称取100份1200的PBT，0.02份抗1010，0.02份抗168，0.05份润滑剂丽科腊E，在高速混合机中混合5分钟，将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒。

挤出机温度设置为：I区200℃、II区220℃、III区230℃、IV区240℃、V区245℃、VI区250℃，机头250℃，材料挤出后，经水冷、切粒，粒料在100℃下鼓风干燥3小时，由注塑机制成色板，25℃恒温下放置16小时后进行测试，测试结果见表4。

表4

由表4可以看出，PBT填充HA后，拉伸强度有所下降，弯曲强度、弯曲模量、密度、热变形温度、洛氏硬度均有不同程度的上升，也就是说HA起到了提高PBT耐热性、弯曲性能、硬度的作用。

实施例7

称取100份M2500的PA6，1份HA，0.02份抗1098，0.02份抗168，0.05份润滑剂TR044，在高速混合机中混合5分钟，将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒。

挤出机温度设置为：I区200℃、II区220℃、III区235℃、IV区240℃、V区235℃、VI区235℃，机头240℃，材料挤出后，经水冷、切粒，粒料在100℃下鼓风干燥3小时，由注塑机制成色板，25℃恒温下放置16小时后进行测试，测试结果见表5。

对比例4

表5

注：L代表白黑值，a代表红绿值，B代表黄蓝值。

由表5可以看出，腐植酸添加到尼龙6后，L值下降，起到了染色的作用。

实施例8

称取100份M2500的PA6，10份腐植酸，0.02份抗1098，0.02份抗168，0.05份润滑剂TR044，在高速混合机中混合1分钟，将混合均匀的物料进入到指定螺杆组合的双螺杆挤出机中，与20份玻璃纤维一起挤出造粒。

挤出机温度设置为：I区200℃、II区220℃、III区235℃、IV区240℃、V区235℃、VI区235℃，机头240℃，材料挤出后，经水冷、切粒，即获得本发明的改性塑料。

实施例9

称取100份的PP，100份腐植酸，0.02份抗1010，0.02份抗168，在高速混合机中混合2分钟，将混合均匀的物料通过进料斗加入到一筒内，加热到200℃并保持2min，在1.5*10⁵MPa压力下注塑成型，冷却后取出模具，即获得本发明的改性塑料。

实施例10

称取50份的酚醛塑料、50份的双马来酰亚胺、50份的腐植酸，在高速混合机中混合2min后，加入到模压机中，在200℃、0.6MPa下保持10min后，开模即获得本发明的改性塑料。

实施例11

称取100份M2500的PA6，1份腐植酸钠，0.02份抗1098，0.02份抗168，0.05份润滑剂TR044，在高速混合机中混合5分钟，将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中，与50份玻璃纤维一起挤出造粒，即获得本发明的改性塑料。

实施例12

称取100份M2500的PA6，50份腐植酸钠，0.02份抗1098，0.02份抗168，0.05份润滑剂TR044，在高速混合机中混合5分钟，将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中，与100份玻璃纤维一起挤出造粒，即获得本发明的改性塑料。

实施例13

称取100份M2500的PA6，100份黄腐酸，0.02份抗1098，0.02份抗168，0.05份润滑剂TR044，50份增塑剂POE-g-MAH，在高速混合机中混合5分钟，将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒，即获得本发明的改性塑料。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种改性塑料，其特征在于：由包含以下重量份的组分制成：

塑料 100份，

腐植酸类物质 1-100份。

2.根据权利要求1所述的改性塑料，其特征在于：所述的组分还包括助剂，所述助剂的重量份为0.01-100份。

3.根据权利要求1所述的改性塑料，其特征在于：所述的腐植酸类物质为腐植酸、腐植酸盐或腐植酸的提取物。

4.根据权利要求3所述的改性塑料，其特征在于：所述的腐植酸盐选自腐植酸钠或腐植酸钾中的一种或两种；

或所述的腐植酸提取物选自黄腐酸、棕腐酸或黑腐酸，优选为腐植酸或黄腐酸；更优选为有机质含量＞40％，粒径尺寸0.1-20μm的腐植酸或黄腐酸。

5.根据权利要求1所述的改性塑料，其特征在于：所述的塑料选自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚酰胺、聚甲醛、聚苯醚、聚酯、酚醛塑料、环氧塑料、氨基塑料或双马来酰亚胺塑料中的一种或一种以上，优选聚丙烯、聚酰胺或聚酯；更优选聚丙烯、尼龙6、尼龙66、聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。

6.根据权利要求1所述的改性塑料，其特征在于：所述的助剂选自增强剂、增塑剂、填充剂、抗氧剂、阻燃剂或润滑剂中的一种或一种以上。

7.根据权利要求6所述的改性塑料，其特征在于：所述的增强剂选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、硼纤维、植物纤维或金属纤维中的一种或一种以上。

8.根据权利要求7所述的改性塑料，其特征在于：所述的植物纤维选自木纤维、剑麻纤维、亚麻纤维、黄麻纤维、秸秆或稻草中的一种或一种以上；

或所述的金属纤维选自铜纤维、铝纤维、镍纤维、不锈钢纤维、铁铬铝纤维中的一种或一种以上。

9.根据权利要求6所述的改性塑料，其特征在于：所述的增塑剂选自马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚弹性体、邻苯二甲酸酯、氯化石蜡、氯化联苯、己二酸二辛酯、环氧大豆油、环氧油酸丁酯、磷酸三甲苯酯或磷酸三本酯中的一种或一种以上；

或所述的填充剂选自碳酸钙、滑石粉、云母、高岭土、二氧化硅、硅藻土、硅灰石、硫酸钡、二氧化钛、炭黑、木粉或铜粉中的一种或一种以上；

或所述的抗氧剂选自三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯或N，N-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺中的一种或一种以上；

或所述的阻燃剂选自三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝、氧化钼、氧化铁、氧化硅或四溴双酚A中的一种或一种以上；

或所述的润滑剂选自TR044、丽科腊E或A-C540A。

10.一种上述权利要求1-9中任一所述的改性塑料的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：

(1)按权利要求1-9所述的比例称取各组分原料，加入高速混合机中，混合1-5min；

(2)将混合好的原料加入到材料成型装置中，加工成型。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：所述的成型装置选自挤出机、注塑机、吹塑机、模压机、压延机中的一种或一种以上；所述的挤出机温度设置为：I区200℃、II区220℃、III区235℃、IV区240℃、V区235℃、VI区235℃，机头240℃，材料挤出后，经水冷、切粒，制得本发明的改性塑料。