CN103524871A - 一种麻纤维增强聚丙烯及其制备方法 - Google Patents

一种麻纤维增强聚丙烯及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种麻纤维增强聚丙烯，由包括以下重量份的组分制成：聚丙烯100份；麻纤维10～150份；助剂0～50份，按重量份称取100份聚丙烯、0～50份助剂，加入到双螺杆挤出机中，在160～205℃的温度下与10～150重量份麻纤维一起混炼挤出造粒，制备得到麻纤维增强聚丙烯。与现有技术相比，本发明采用的聚丙烯熔融指数≥80、麻纤维的支数≥6，一方面可以保证聚丙烯优良的流动性能，另一方面可以保证麻纤维足够细，容易切断且易于分散；本发明的加工温度控制在160-205℃、主机转速≥100转/分钟，可以保证麻纤维较好地保持原来的性能，更好的起到增强的作用。

Description

一种麻纤维增强聚丙烯及其制备方法
技术领域
本发明属于改性聚丙烯技术领域，尤其是涉及一种麻纤维增强聚丙烯及其制备方法。
背景技术
聚丙烯是五大通用塑料之一，在全世界范围内有着非常广泛的应用，是一种性能好、价格低的热塑性塑料。中国专利CN101580640B公开了一种经热处理的植物纤维和塑料共混制备木塑复合材料的方法，此法将植物纤维粉碎改性，然后在缺氧的条件下进行热处理与塑料和其他助剂反应挤出，较好地改善了植物纤维和塑料的相容性，但由于粉碎过后的植物纤维长径比大大降低，无法起到对塑料进行增强的作用。中国专利CN101967294B、CN101955624B将植物纤维粉碎成粉末状，同样无法对塑料进行增强改性。中国专利CN1168591C通过对挤出机进行设计和优化植物纤维的喂料方式，可以较好地保持植物纤维高的长径比，起到了增强塑料的作用，但是并没有解决高含量填充时，因为流动性不好所导致的植物纤维与塑料混合不均匀。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种麻纤维增强聚丙烯及其制备方法，本发明的麻纤维增强聚丙烯不仅性能优良，而且麻纤维与聚丙烯混合均匀，分散良好，本发明的麻纤维增强聚丙烯制备方法可以保持纤维较高的长径比，同时还解决了高填充时聚合物流动性不好，混合不均匀的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种麻纤维增强聚丙烯，由包括以下重量份的组分制成：
聚丙烯 100份；
麻纤维 10～150份；
助剂   0～50份。
所述的聚丙烯的熔融指数大于或等于80。
所述的麻纤维优选为25～100重量份，所述的助剂优选10-50重量份。
所述的麻纤维选自剑麻纤维、苎麻纤维、亚麻纤维、黄麻纤维、大麻纤维、蕉麻纤维或洋麻纤维中的一种或一种以上，优选苎麻纤维。
所述的助剂由0～4重量份的抗氧剂、0～10重量份的润滑剂及0～50重量份的相容剂组成。
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，所述的润滑剂选自市售的TR044或丽科腊E中的一种或一种以上，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
一种麻纤维增强聚丙烯的制备方法，包括以下步骤：
按重量份称取100份聚丙烯及0～50份助剂在高混机中混合3min后加入到双螺杆挤出机中，在160～205℃的温度下与10～150重量份麻纤维一起混炼挤出造粒，制备得到麻纤维增强聚丙烯。
所述的双螺杆挤出机的主机转速大于或等于100转/分钟。
所述的麻纤维是连续的，由麻纤维纱从挤出机中部加料口连续加入，经螺杆剪切成长度为3～5mm的麻纤维。
所述的麻纤维的支数大于或等于6支。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
(1)聚丙烯熔融指数≥80、麻纤维的支数≥6一方面可以保证聚丙烯优良的流动性能，另一方面可以保证麻纤维足够细，容易切断且易于分散；
(2)加工温度控制在160-205℃、主机转速≥100转/分钟，可以保证麻纤维较好地保持原来的性能，更好的起到增强的作用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例中所用的原材料见表1，除特殊说明外，实施例中各组分都为重量份。
表1原材料一览表
Figure BDA00001842110900031
比较例1
称取100份BJ368MO的PP，2份抗氧剂1010，2份抗氧剂168，2份润滑剂TR044，在高速混合机中混合3分钟，在取螺杆挤出机中挤出造粒。
挤出机温度设置为：I区160℃、II区170℃、III区175℃、IV区180℃、V区190℃、VI区200℃，机头205℃，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，进行力学性能测试，性能测试结果见表2。
实施例1
称取100份BJ368MO的PP，2份抗氧剂1010，2份抗氧剂168，2份润滑剂TR044，在高速混合机中混合3分钟，将混合均匀的物料与10份苎麻纤维一起在双螺杆挤出机中挤出造粒。
挤出机温度设置为：I区160℃、II区170℃、III区175℃、IV区180℃、V区190℃、VI区200℃，机头205℃，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，进行力学性能测试，性能测试结果见表2。
实施例2
称取100份BJ368MO的PP，与10份苎麻纤维一起在双螺杆挤出机中挤出造粒。
挤出机温度设置为：I区160℃、II区170℃、III区175℃、 IV区180℃、V区190℃、VI区200℃，机头205℃，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，进行力学性能测试，性能测试结果见表2。
实施例3
称取100份BJ368MO的PP，2份抗氧剂1010，2份抗氧剂168，2份润滑剂TR044，在高速混合机中混合3分钟，将混合均匀的物料与80份苎麻纤维一起在双螺杆挤出机中挤出造粒。
挤出机温度设置为：I区160℃、II区170℃、III区175℃、IV区180℃、V区190℃、VI2区00℃，机头205℃，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，进行力学性能测试，性能测试结果见表2。
实施例4
称取100份BJ368MO的PP，2份抗氧剂1010，2份抗氧剂168，2份润滑剂TR044，在高速混合机中混合3分钟，将混合均匀的物料与150份苎麻纤维一起在双螺杆挤出机中挤出造粒。
挤出机温度设置为：I区160℃、II区170℃、III区175℃、IV区180℃、V区190℃、VI区200℃，机头205℃，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，进行力学性能测试，性能测试结果见表2。
实施例5
称取100份BJ368MO的PP，44份聚丙烯接枝马来酸酐，2份抗氧剂1010，2份抗氧剂168，2份润滑剂TR044，在高速混合机中混合3分钟，将混合均匀的物料与150份苎麻纤维一起在双螺杆挤出机中挤出造粒。
挤出机温度设置为：I区160℃、II区170℃、III区175℃、IV区180℃、V区190℃、VI区200℃，机头205℃，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，进行力学性能测试，性能测试结果见表2。
实施例6
称取100份BJ368MO的PP，19份聚丙烯接枝马来酸酐，2份抗氧剂1010，2份抗氧剂168，2份润滑剂TR044，在高速混合机中混合3分钟，将混合均匀的物料与150份苎麻纤维一起在双螺杆挤出机中挤出造粒。
挤出机温度设置为：I区160℃、II区170℃、III区175℃、IV区180℃、V区190℃、VI区200℃，机头205℃，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，进行力学性能测试，性能测试结果见表2。
实施例7
称取100份BJ368MO的PP，10份聚丙烯接枝马来酸酐，2份抗氧剂1010，2份抗氧剂168，2份润滑剂TR044，在高速混合机中混合3分钟，将混合均匀的物料与25份苎麻纤维一起在双螺杆挤出机中挤出造粒。
挤出机温度设置为：I区160℃、II区170℃、III区175℃、IV区180℃、V区190℃、VI区200℃，机头205℃，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，进行力学性能测试，性能测试结果见表2。
实施例8
称取100份BJ368MO的PP，10份聚丙烯接枝马来酸酐，2份抗氧剂1010，2份抗氧剂168，2份润滑剂丽科腊，在高速混合机中混合3分钟，将混合均匀的物料与50份苎麻纤维一起在双螺杆挤出机中挤出造粒。
挤出机温度设置为：I区160℃、II区170℃、III区175℃、IV区180℃、V区190℃、VI区200℃，机头205℃，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，进行力学性能测试，性能测试结果见表2。
表2材料力学性能
测试标准： 拉伸强 弯曲强 弯曲模量 简支梁缺口冲击
ASTM 度(MPa) 度(MPa) (MPa) 强度(KJ/m2)
比较例1 35.2 49.6 1417 6.5
实施例1 36.3 50.1 1726 6.9
实施例2 36.0 49.9 1716 6.9
实施例3 50.9 65.3 2566 10.1
实施例4 68.1 85.6 3301 13.5
实施例5 75.3 95.3 4032 18.2
实施例6 72.1 90.3 3902 15.5
实施例7 43.2 56.1 1869 7.6
实施例8 46.2 60.1 2069 8.2
从表2可以看出，本发明所得麻纤维增强聚丙烯确实起到了提高聚丙烯力学性能的作用，且在高含量填充时，力学性能仍然较好。
实施例9
一种麻纤维增强聚丙烯，由包括以下重量份的组分制成：聚丙烯100份；麻纤维10份。聚丙烯的熔融指数大于或等于80。麻纤维为剑麻纤维、苎麻纤维、亚麻纤维的混合物。
一种麻纤维增强聚丙烯的制备方法，包括以下步骤：
按重量份称取100份聚丙烯在高混机中混合3min后加入到双螺杆挤出机中，在160℃的温度下与10重量份麻纤维一起混炼挤出造粒，制备得到麻纤维增强聚丙烯。双螺杆挤出机的主机转速为100转/分钟。麻纤维的支数为6支。
实施例10
一种麻纤维增强聚丙烯，由包括以下重量份的组分制成：聚丙烯100份；麻纤维25份；助剂10份。聚丙烯的熔融指数大于或等于80。
麻纤维为12.5份黄麻纤维和12.5大麻纤维的混合物。助剂为1份抗氧剂三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、1份抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、4份润滑剂TR044及4份润滑剂丽科腊E的混合物。
一种麻纤维增强聚丙烯的制备方法，包括以下步骤：
按重量份称取100份聚丙烯及10份助剂在高混机中混合3min后加入到双螺杆挤出机中，在180℃的温度下与25重量份麻纤维一起混炼挤出造粒，制备得到麻纤维增强聚丙烯。双螺杆挤出机的主机转速为110转/分钟。麻纤维为连续麻纤维，支数为7支，麻纤维纱从挤出机中部加料口连续加入，螺杆剪切成长度为3～5mm的麻纤维。
实施例11
一种麻纤维增强聚丙烯，由包括以下重量份的组分制成：聚丙烯100份；麻纤维100份；助剂25份。聚丙烯的熔融指数大于或等于80。
麻纤维为50份大麻纤维、20份蕉麻纤维及30份洋麻纤维的混合物。助剂为2份抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1份抗氧剂N，N-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、10份润滑剂丽科腊E，12份相容剂马来酸酐接枝聚丙烯的混合物。
一种麻纤维增强聚丙烯的制备方法，包括以下步骤：
按重量份称取100份聚丙烯及25份助剂在高混机中混合3min后加入到双螺杆挤出机中，在200℃的温度下与100重量份麻纤维一起混炼挤出造粒，制备得到麻纤维增强聚丙烯。双螺杆挤出机的主机转速为120转/分钟。麻纤维为连续麻纤维，支数为6支，麻纤维纱从挤出机中部加料口连续加入，螺杆剪切成长度为3～5mm的麻纤维。
实施例12
一种麻纤维增强聚丙烯，由包括以下重量份的组分制成；聚丙烯100份；麻纤维150份；助剂50份。聚丙烯的熔融指数大于或等于80。
麻纤维为20份剑麻纤维、20份苎麻纤维、20份亚麻纤维、20份黄麻纤维、20份大麻纤维、20份蕉麻纤维及30份洋麻纤维的混合物。助剂为50份马来酸酐接枝聚丙烯。
一种麻纤维增强聚丙烯的制备方法，包括以下步骤：
按重量份称取100份聚丙烯及50份助剂在高混机中混合3min后加入到双螺杆挤出机中，在205℃的温度下与150重量份麻纤维一起混炼挤出造粒，制备得到麻纤维增强聚丙烯。双螺杆挤出机的主机转速为150转/分钟。麻纤维为连续麻纤维，支数为10支，麻纤维纱从挤出机中部加料口连续加入，螺杆剪切成长度为3-5mm的麻纤维。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本发明。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 (10)

1.一种麻纤维增强聚丙烯，其特征在于，由包括以下重量份的组分制成：
聚丙烯 100份；
麻纤维 10～150份；
助剂   0～50份。
2.根据权利要求1所述的一种麻纤维增强聚丙烯，其特征在于，所述的聚丙烯的熔融指数大于或等于80。
3.根据权利要求1所述的一种麻纤维增强聚丙烯，其特征在于，所述的麻纤维优选为25～100重量份，所述的助剂优选10～50重量份。
4.根据权利要求1所述的一种麻纤维增强聚丙烯，其特征在于，所述的麻纤维选自剑麻纤维、苎麻纤维、亚麻纤维、黄麻纤维、大麻纤维、蕉麻纤维或洋麻纤维中的一种或一种以上，优选苎麻纤维。
5.根据权利要求1所述的一种麻纤维增强聚丙烯，其特征在于，所述的助剂由0～4重量份的抗氧剂、0～10重量份的润滑剂及0～50重量份的相容剂组成。
6.根据权利要求5所述的一种麻纤维增强聚丙烯，其特征在于，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，所述的润滑剂选自市售的TR044或丽科腊E中的一种或一种以上，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
7.一种如权利要求1所述的麻纤维增强聚丙烯的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
按重量份称取100份聚丙烯及0～50份助剂在高混机中混合3min后加入到双螺杆挤出机中，在160～205℃的温度下与10～150重量份麻纤维一起混炼挤出造粒，制备得到麻纤维增强聚丙烯。
8.根据权利要求7所述的一种麻纤维增强聚丙烯的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机的主机转速大于或等于100转/分钟。
9.根据权利要求7所述的一种麻纤维增强聚丙烯的制备方法，其特征在于，所述的麻纤维的支数大于或等于6支。
10.根据权利要求7所述的一种麻纤维增强聚丙烯的制备方法，其特征在于，所述的麻纤维是连续的，由麻纤维纱从挤出机中部加料口连续加入，经螺杆剪切成长度为3～5mm的麻纤维。
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