CN104086895B - 一种超耐低温聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种超耐低温聚丙烯复合材料及其制备方法，其是由聚丙烯100份、交联乙烯‑α烯烃共聚物12~22份、超高分子量聚乙烯30~80份、甲基丙烯酸缩水甘油酯0.1~0.3份、矿物填料15~60份、相容剂2~8份、抗氧剂0.1~0.3份、光稳剂0.1~0.3份、润滑剂0.3~1.0份，采用两步法制备而成。本发明将交联乙烯‑α烯烃共聚物和超高分子量聚乙烯复配使用来以对聚丙烯进行增韧，使得聚丙烯复合材料具有良好的低温韧性与综合力学性能，可长期应用于‑30℃的环境中。

Description

一种超耐低温聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料改性领域，尤其涉及一种超耐低温聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯（PP）是目前用量最大的廉价通用塑料之一，具有很多优异的特性，如：来源广、价格低、密度小、无毒、易加工等，因而广泛应用于汽车、家电、电子电气等领域。然聚丙烯材料最大的缺点之一在于低温韧性较差，一般未进行增韧改性的纯的共聚聚丙烯在-30℃的悬臂梁缺口冲击强度不到8kJ/m2。即使经过较好的填充增韧改性的聚丙烯复合材料在-30℃的悬臂梁缺口冲击强度也不到10kJ/m2，且常温（23℃）弯曲模量也会很低（一般≤1200MPa）。但在某些特定的领域和区域，需要聚丙烯具有更好的低温韧性。
目前一般用于聚丙烯填充的矿物填料有碳酸钙、滑石粉、云母粉、硅灰石等，一般用于聚丙烯增韧的材料有高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、三元乙丙橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物等。
超高分子量聚乙烯的英文名为ultra-high molecular weight polyethylene(简称UHMWPE)，是分子量100万以上的聚乙烯，分子式：-(-CH2-CH2-)n-，密度：0.936～0.964g/cm3，热变形温度(0.455MPa)85℃，熔点130～136℃。超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是一种线型结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料。超高分子量聚乙烯是一种高分子化合物，很难加工，并且具有超强的耐磨性、自润滑性，强度比较高、化学性质稳定、抗老化性能强。由于超高分子量聚乙烯具有很长的分子链所以其低温韧性特别好。
碱式硫酸镁晶须（MgSO4·5Mg(OH)2·3H2O）是一种新型无机阻燃、增强纤维材料，呈单晶结构，其入塑料中可具有明显的增强、增刚、阻燃作用，可使制件具有高变形温度，制件表面光洁美观，降低制件的比重，并且无毒环保。微小特殊的单晶纤维结构，特别适合于超薄制件和微小制件的补强、增刚。碱式硫酸镁晶须还赋予制品良好的抗刮伤性和防滑，满足汽车及其他工程塑料免喷涂的需要。碱式硫酸镁晶须的初始分解温度为260℃，当加热至900℃时产生的最终产物为MgO，可满足加工温度在250℃左右的工程塑料使用。碱式硫酸镁晶须呈弱碱性，可溶于酸性体系中，如不慎吸入肺内，可在一段时间内溶解于体液，因而是相对安全的，不会像石棉那样对肺部造成病变，危害生命安全，是目前公认的最安全、最适合的替代石棉使用的新材料之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超耐低温聚丙烯复合材料及其制备方法，本发明将交联乙烯-α烯烃共聚物和超高分子量聚乙烯复配使用进行增韧聚丙烯，比传统的弹性体增韧效果好很多，尤其是低温韧性更好。
一种超耐低温聚丙烯复合材料，其特征在于：由以下组分按重量份制备而成：
聚丙烯 100份；
交联乙烯-α烯烃共聚物 12~22份；
超高分子量聚乙烯 30~80份；
甲基丙烯酸缩水甘油酯 0.1~0.3份；
矿物填料 15~60份；
相容剂 2~8份；
抗氧剂 0.1~0.3份；
光稳剂 0.1~0.3份；
润滑剂 0.3~1.0份；
所述的交联乙烯-α烯烃共聚物是由下列组分按重量份制备而成：
乙烯-α烯烃共聚物 100份；
交联引发剂 0.65~2.75份；
抗氧剂 0.2~0.5份；
润滑剂 0.2~0.5份。
进一步，所述乙烯-α烯烃共聚物为乙烯-α丁烯共聚物或乙烯-α辛烯共聚物。
根据权利要求1所述的超耐低温聚丙烯复合材料，其特征在于：所述交联引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二苯甲酰中的一种。
所述抗氧剂为四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗1010）和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗168）复配物。
所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺（EBS）、硬脂酸钙和白油的三者复配物。
所述聚丙烯是指在230℃、2.16kg条件下熔融指数为10~60g/10min的共聚聚丙烯；所述超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的重均分子量为106~107数量级。
所述矿物填料为滑石粉、碱式硫酸镁中的一种或两种。
所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐。
所述光稳剂为受阻胺类光稳剂和苯并三唑类光稳剂两者复配使用。
本发明的另一个目的是提供一种制备上述超耐低温聚丙烯复合材料的方法，包括如下步骤：
（1）制备交联乙烯-α烯烃共聚物
将100份乙烯-α烯烃共聚物、0.65~2.75份交联引发剂、0.2~0.5份抗氧剂、0.2~0.5份润滑剂放入高速混合机中进行高速混合2~5分钟，所述高速混合机的转速为200~300转/分钟、温度为25~30℃；将混合好的混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融交联挤出、拉条、切粒，最终得交联乙烯-α烯烃共聚物；
所述双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为30℃、40℃、100℃、105℃、105℃、108℃、108℃、110℃，双螺杆长径比为25，螺杆转速为100~130转/分钟；
（2）制备超耐低温聚丙烯复合材料
首先将12~22份（1）制备的交联乙烯-α烯烃共聚物、0.1~0.3份甲基丙烯酸缩水甘油酯放入高速混合机中进行高速混合2~5分钟，高速混合机的转速为200~300转/分钟、温度为50~55℃；接着加入100份聚丙烯、30~80份超高分子量聚乙烯、2~8份相容剂、0.1~0.3份抗氧剂、0.1~0.3份光稳剂、0.3~1.0份润滑剂进行高速混合2~5分钟，高速混合机的转速为200~300转/分钟、温度为50~55℃；最后加入15~60份矿物填料进行高速混合2~5分钟，高速混合机的转速为200~300转/分钟、温度为50~55℃；最后将混合好的混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、拉条、切粒，最终得超耐低温聚丙烯复合材料；
所述双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为140℃、200℃、200℃、200℃、205℃、205℃、205℃、210℃，双螺杆长径比为30，螺杆转速为100~130转/分钟。
本发明的超耐低温聚丙烯复合材料，采用两步法制备，即先制备交联乙烯-α烯烃共聚物，再利用交联乙烯-α烯烃共聚物与聚丙烯、超高分子量聚乙烯等制备超耐低温聚丙烯复合材料。
所以本发明的有益效果有：
1、本发明首次将交联乙烯-α烯烃共聚物和超高分子量聚乙烯复配使用进行增韧聚丙烯，比传统的弹性体增韧效果好很多，尤其是低温韧性；另一方面，交联乙烯-α烯烃共聚物和超高分子量聚乙烯复配使用比两者单独使用，增韧效果好。
2、本发明通过聚丙烯改善超高分子量聚乙烯的粘度低这个问题，使得超高分子量聚乙烯的加工难这个问题得以解决。
3、本发明通过加入滑石粉和碱式硫酸镁复配增强聚丙烯复合材料，使得聚丙烯复合材料的模量得到明显提高；另一方面，滑石粉和碱式硫酸镁复配使用比两者单独使用，复合材料的性能好。
4、本发明通过两步法制备超耐低温聚丙烯复合材料，第一步制备交联乙烯-α烯烃共聚物，第二步通过加入交联乙烯-α烯烃共聚物和超高分子量聚乙烯复配增韧聚丙烯、通过加入滑石粉和碱式硫酸镁晶须复配增强聚丙烯，最终制得低温冲击性能优异的聚丙烯复合材料。其操作简单，易于产业化；并且加工过程中可通过普通的双螺杆进行成型加工，工艺简单，从而拓宽了聚丙烯复合材料的应用领域。
5、本发明制备方法中将原料分三批次进行混合：即先将交联乙烯-α烯烃共聚物与甲基丙烯酸缩水甘油酯进行混合，接着加入聚丙烯、超高分子量聚乙烯、相容剂、抗氧剂、光稳剂、润滑剂再进行混合；最后加入矿物填料进行混合，使得材料预混均匀，从而提高最终聚丙烯材料低温韧性。
具体实施方式
下面结合一些实施例与对比例对本发明作进一步说明。
实施例以及对比例中用到的材料选用以下产品：
乙烯-α丁烯共聚物 型号：POE 7447 美国陶氏化学；
乙烯-α辛烯共聚物 型号：POE 8150 美国陶氏化学；
过氧化二异丙苯 型号：DCP 鑫圣辉化工；
过氧化苯甲酸叔丁酯 型号：TBPB 鑫圣辉化工；
过氧化二苯甲酰 型号：BPO 山东邹平恒泰化工有限公司；
聚丙烯 型号：BH3520（熔融指数10g/10min） 韩国SK；
聚丙烯 型号：BX3800（熔融指数33g/10min） 韩国SK；
聚丙烯 型号：EA5075（熔融指数60g/10min） 韩国聚美莱；
超高分子量聚乙烯 型号：UHMWPE 北京助剂二厂；
甲基丙烯酸缩水甘油酯 型号：GMA 美国陶氏化学；
滑石粉 型号：AH51105 辽宁艾海；
碱式硫酸镁 型号：WS-3D 营口威斯克；
相容剂（聚丙烯接枝马来酸酐） 型号：1001 意大利普利朗；
抗氧剂A 型号：抗氧剂1010 瑞士汽巴精化；
抗氧剂B 型号：抗氧剂168 瑞士汽巴精化；
润滑剂A 型号：EBS 印尼朝阳化学有限公司；
润滑剂B 型号：硬脂酸钙 高密市新伟助剂有限公司；
润滑剂C 型号：白油36# 杭州福达物资石化有限公司；
光稳剂A 型号：V703 美国氰特；
光稳剂B 型号：UV-5411 美国氰特。
以下测试项目，弯曲执行ASTM D790（测试速度2mm/min，23℃、50%湿度条件测试）、悬臂梁缺口冲击执行ASTM D256（分为23℃、50%湿度条件测试和-30℃、50%湿度条件测试）、熔融指数执行ASTM D1238（230℃、2.16kg条件下测试）。
本发明所列出的实施例只是本发明的典型实施例，然本发明的保护范围不局限于此。
实施例1：
（1）制备交联乙烯-α烯烃共聚物
将100份POE 7447、0.65份交联引发剂DCP、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.1份润滑剂EBS、0.05份润滑剂硬脂酸钙、0.05份润滑剂白油36#放入高速混合机中进行高速混合2分钟，高速混合机的转速为200转/分钟、温度为25℃。将混合好的混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融交联挤出、拉条、切粒，最终得交联乙烯-α烯烃共聚物。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为30℃、40℃、100℃、105℃、105℃、108℃、108℃、110℃，双螺杆长径比为25，螺杆转速为100转/分钟。
（2）制备超耐低温聚丙烯复合材料
首先将12份（1）制备的交联乙烯-α烯烃共聚物、0.1份甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA放入高速混合机中进行高速混合2分钟，高速混合机的转速为200转/分钟、温度为50℃；接着加入100份聚丙烯BH3520、30份超高分子量聚乙烯、2份相容剂聚丙烯接枝马来酸酐1001、0.05份抗氧剂1010、0.05份抗氧剂168、0.05份光稳剂V703、0.05份光稳剂UV-5411、0.1份润滑剂EBS、0.1份润滑剂硬脂酸钙、0.1份润滑剂白油36#进行高速混合2分钟，高速混合机的转速为200转/分钟、温度为50℃；最后加入10份滑石粉AH51105、5份碱式硫酸镁WS-3D进行高速混合2分钟，高速混合机的转速为200转/分钟、温度为50℃。将混合好的混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、拉条、切粒，最终得超耐低温聚丙烯复合材料。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为140℃、200℃、200℃、200℃、205℃、205℃、205℃、210℃，双螺杆长径比为30，螺杆转速为100转/分钟。性能如表-1。
对比例1：
同实施例1，单独使用交联乙烯-α烯烃共聚物，而不使用超高分子量聚乙烯。
首先将42份实施例1制备的交联乙烯-α烯烃共聚物、0.1份甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA放入高速混合机中进行高速混合2分钟，高速混合机的转速为200转/分钟、温度为50℃；接着加入100份聚丙烯BH3520、2份相容剂1001、0.05份抗氧剂1010、0.05份抗氧剂168、0.05份光稳剂V703、0.05份光稳剂UV-5411、0.1份润滑剂EBS、0.1份润滑剂硬脂酸钙、0.1份润滑剂白油36#进行高速混合2分钟，高速混合机的转速为200转/分钟、温度为50℃；最后加入10份滑石粉AH51105、5份碱式硫酸镁WS-3D进行高速混合2分钟，高速混合机的转速为200转/分钟、温度为50℃。将混合好的混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、拉条、切粒，最终得超耐低温聚丙烯复合材料。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为140℃、200℃、200℃、200℃、205℃、205℃、205℃、210℃，双螺杆长径比为30，螺杆转速为100转/分钟。性能如表-1。
对比例2：
同实施例1，单独使用超高分子量聚乙烯，而不使用交联乙烯-α烯烃共聚物。
将42份超高分子量聚乙烯、0.1份甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA放入高速混合机中进行高速混合2分钟，高速混合机的转速为200转/分钟、温度为50℃；接着加入100份聚丙烯BH3520、2份相容剂1001、0.05份抗氧剂1010、0.05份抗氧剂168、0.05份光稳剂V703、0.05份光稳剂UV-5411、0.1份润滑剂EBS、0.1份润滑剂硬脂酸钙、0.1份润滑剂白油36#进行高速混合2分钟，高速混合机的转速为200转/分钟、温度为50℃；最后加入10份滑石粉AH51105、5份碱式硫酸镁WS-3D进行高速混合2分钟，高速混合机的转速为200转/分钟、温度为50℃。将混合好的混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、拉条、切粒，最终得超耐低温聚丙烯复合材料。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为140℃、200℃、200℃、200℃、205℃、205℃、205℃、210℃，双螺杆长径比为30，螺杆转速为100转/分钟。性能如表-1。
对比例3：
同实施例1制备方法，使用传统的弹性体增韧POE 7447对聚丙烯进行增韧。
将42份POE 7447、0.1份甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA放入高速混合机中进行高速混合2分钟，高速混合机的转速为200转/分钟、温度为50℃；接着加入100份聚丙烯BH3520、2份相容剂1001、0.05份抗氧剂1010、0.05份抗氧剂168、0.05份光稳剂V703、0.05份光稳剂UV-5411、0.1份润滑剂EBS、0.1份润滑剂硬脂酸钙、0.1份润滑剂白油36#进行高速混合2分钟，高速混合机的转速为200转/分钟、温度为50℃；最后加入10份滑石粉AH51105、5份碱式硫酸镁WS-3D进行高速混合2分钟，高速混合机的转速为200转/分钟、温度为50℃。将混合好的混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、拉条、切粒，最终得超耐低温聚丙烯复合材料。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为140℃、200℃、200℃、200℃、205℃、205℃、205℃、210℃，双螺杆长径比为30，螺杆转速为100转/分钟。性能如表-1。
对比例4：
同实施例1制备方法，使用传统的弹性体增韧POE8150对聚丙烯进行增韧。
将42份POE 8150、0.1份甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA放入高速混合机中进行高速混合2分钟，高速混合机的转速为200转/分钟、温度为50℃；接着加入100份聚丙烯BH3520、2份相容剂1001、0.05份抗氧剂1010、0.05份抗氧剂168、0.05份光稳剂V703、0.05份光稳剂UV-5411、0.1份润滑剂EBS、0.1份润滑剂硬脂酸钙、0.1份润滑剂白油36#进行高速混合2分钟，高速混合机的转速为200转/分钟、温度为50℃；最后加入10份滑石粉AH51105、5份碱式硫酸镁WS-3D进行高速混合2分钟，高速混合机的转速为200转/分钟、温度为50℃。将混合好的混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、拉条、切粒，最终得超耐低温聚丙烯复合材料。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为140℃、200℃、200℃、200℃、205℃、205℃、205℃、210℃，双螺杆长径比为30，螺杆转速为100转/分钟。性能如表-1。
从以上实施例1和对比例1~4可看出，本发明将交联乙烯-α烯烃共聚物和超高分子量聚乙烯复配使用的效果比两者单独使用效果好，尤其是低温韧性更好；且本发明制备出的超耐低温聚丙烯复合材料比传统的弹性体增韧的聚丙烯复合材料的综合性能明显优异。
实施例2
（1）制备交联乙烯-α烯烃共聚物
将100份POE 8150、2.75份交联引发剂TBPB、0.35份抗氧剂1010、0.15份抗氧剂168、0.25份润滑剂EBS、0.1份润滑剂硬脂酸钙、0.15份润滑剂白油36#放入高速混合机中进行高速混合5分钟，高速混合机的转速为300转/分钟、温度为30℃。将混合好的混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融交联挤出、拉条、切粒，最终得交联乙烯-α烯烃共聚物。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为30℃、40℃、100℃、105℃、105℃、108℃、108℃、110℃，双螺杆长径比为25，螺杆转速为130转/分钟。
（2）制备超耐低温聚丙烯复合材料
首先将22份（1）制备的交联乙烯-α烯烃共聚物、0.3份甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA放入高速混合机中进行高速混合5分钟，高速混合机的转速为300转/分钟、温度为55℃；接着加入100份聚丙烯BX3800、80份超高分子量聚乙烯、8份相容剂1001、0.2份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.2份光稳剂V703、0.1份光稳剂UV-5411、0.5份润滑剂EBS、0.2份润滑剂硬脂酸钙、0.3份润滑剂白油36#进行高速混合5分钟，高速混合机的转速为300转/分钟、温度为55℃；最后加入45份滑石粉AH51105、15份碱式硫酸镁WS-3D进行高速混合5分钟，高速混合机的转速为300转/分钟、温度为55℃。将混合好的混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、拉条、切粒，最终得超耐低温聚丙烯复合材料。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为140℃、200℃、200℃、200℃、205℃、205℃、205℃、210℃，双螺杆长径比为30，螺杆转速为130转/分钟。性能如表-2。
实施例3
（1）制备交联乙烯-α烯烃共聚物
将100份POE 7447、0.87份交联引发剂BPO、0.18份抗氧剂1010、0.12份抗氧剂168、0.16份润滑剂EBS、0.08份润滑剂硬脂酸钙、0.15份润滑剂白油36#放入高速混合机中进行高速混合2.8分钟，高速混合机的转速为230转/分钟、温度为27℃。将混合好的混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融交联挤出、拉条、切粒，最终得交联乙烯-α烯烃共聚物。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为30℃、40℃、100℃、105℃、105℃、108℃、108℃、110℃，双螺杆长径比为25，螺杆转速为110转/分钟。
（2）制备超耐低温聚丙烯复合材料
首先将17份（1）制备的交联乙烯-α烯烃共聚物、0.17份甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA放入高速混合机中进行高速混合2.7分钟，高速混合机的转速为238转/分钟、温度为52℃；接着加入100份聚丙烯EA5075、48份超高分子量聚乙烯、3.8份相容剂1001、0.07份抗氧剂1010、0.07份抗氧剂168、0.075份光稳剂V703、0.07份光稳剂UV-5411、0.18份润滑剂EBS、0.15份润滑剂硬脂酸钙、0.3份润滑剂白油36#进行高速混合2.8分钟，高速混合机的转速为245转/分钟、温度为53℃；最后加入18份滑石粉AH51105、7.5份碱式硫酸镁WS-3D进行高速混合2.9分钟，高速混合机的转速为255转/分钟、温度为52.5℃。将混合好的混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、拉条、切粒，最终得超耐低温聚丙烯复合材料。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为140℃、200℃、200℃、200℃、205℃、205℃、205℃、210℃，双螺杆长径比为30，螺杆转速为118转/分钟。性能如表-2。
实施例4
（1）制备交联乙烯-α烯烃共聚物
将100份POE 8150、1.38份交联引发剂DCP、0.18份抗氧剂1010、0.16份抗氧剂168、0.18份润滑剂EBS、0.08份润滑剂硬脂酸钙、0.18份润滑剂白油36#放入高速混合机中进行高速混合3.6分钟，高速混合机的转速为256转/分钟、温度为28℃。将混合好的混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融交联挤出、拉条、切粒，最终得交联乙烯-α烯烃共聚物。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为30℃、40℃、100℃、105℃、105℃、108℃、108℃、110℃，双螺杆长径比为25，螺杆转速为123转/分钟。
（2）制备超耐低温聚丙烯复合材料
首先将19份第一步制备的交联乙烯-α烯烃共聚物、0.23份甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA放入高速混合机中进行高速混合3.6分钟，高速混合机的转速为265转/分钟、温度为53.8℃；接着加入100份聚丙烯BX3800、63份超高分子量聚乙烯、6.2份相容剂1001、0.08份抗氧剂1010、0.075份抗氧剂168、0.08份光稳剂V703、0.075份光稳剂UV-5411、0.26份润滑剂EBS、0.15份润滑剂硬脂酸钙、0.32份润滑剂白油36#进行高速混合4.2分钟，高速混合机的转速为268转/分钟、温度为53.6℃；最后加入28份滑石粉AH51105、9份碱式硫酸镁WS-3D进行高速混合3.8分钟，高速混合机的转速为278转/分钟、温度为53.9℃。将混合好的混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、拉条、切粒，最终得超耐低温聚丙烯复合材料。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为140℃、200℃、200℃、200℃、205℃、205℃、205℃、210℃，双螺杆长径比为30，螺杆转速为138转/分钟。性能如表-2。
实施例5（矿物填料单独使用滑石粉）
（1）制备交联乙烯-α烯烃共聚物
将100份POE 8150、1.38份交联引发剂DCP、0.18份抗氧剂1010、0.16份抗氧剂168、0.18份润滑剂EBS、0.08份润滑剂硬脂酸钙、0.18份润滑剂白油36#放入高速混合机中进行高速混合3.6分钟，高速混合机的转速为256转/分钟、温度为28℃。将混合好的混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融交联挤出、拉条、切粒，最终得交联乙烯-α烯烃共聚物。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为30℃、40℃、100℃、105℃、105℃、108℃、108℃、110℃，双螺杆长径比为25，螺杆转速为123转/分钟。
（2）制备超耐低温聚丙烯复合材料
首先将19份第一步制备的交联乙烯-α烯烃共聚物、0.23份甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA放入高速混合机中进行高速混合3.6分钟，高速混合机的转速为265转/分钟、温度为53.8℃；接着加入100份聚丙烯BX3800、63份超高分子量聚乙烯、6.2份相容剂1001、0.08份抗氧剂1010、0.075份抗氧剂168、0.08份光稳剂V703、0.075份光稳剂UV-5411、0.26份润滑剂EBS、0.15份润滑剂硬脂酸钙、0.32份润滑剂白油36#进行高速混合4.2分钟，高速混合机的转速为268转/分钟、温度为53.6℃；最后加入37份滑石粉AH51105进行高速混合3.8分钟，高速混合机的转速为278转/分钟、温度为53.9℃。将混合好的混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、拉条、切粒，最终得超耐低温聚丙烯复合材料。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为140℃、200℃、200℃、200℃、205℃、205℃、205℃、210℃，双螺杆长径比为30，螺杆转速为138转/分钟。性能如表-2。
实施例6（矿物填料单独使用碱式硫酸镁）
（1）制备交联乙烯-α烯烃共聚物
将100份POE 8150、1.38份交联引发剂DCP、0.18份抗氧剂1010、0.16份抗氧剂168、0.18份润滑剂EBS、0.08份润滑剂硬脂酸钙、0.18份润滑剂白油36#放入高速混合机中进行高速混合3.6分钟，高速混合机的转速为256转/分钟、温度为28℃。将混合好的混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融交联挤出、拉条、切粒，最终得交联乙烯-α烯烃共聚物。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为30℃、40℃、100℃、105℃、105℃、108℃、108℃、110℃，双螺杆长径比为25，螺杆转速为123转/分钟。
（2）制备超耐低温聚丙烯复合材料
首先将19份（1）制备的交联乙烯-α烯烃共聚物、0.23份甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA放入高速混合机中进行高速混合3.6分钟，高速混合机的转速为265转/分钟、温度为53.8℃；接着加入100份聚丙烯BX3800、63份超高分子量聚乙烯、6.2份相容剂1001、0.08份抗氧剂1010、0.075份抗氧剂168、0.08份光稳剂V703、0.075份光稳剂UV-5411、0.26份润滑剂EBS、0.15份润滑剂硬脂酸钙、0.32份润滑剂白油36#进行高速混合4.2分钟，高速混合机的转速为268转/分钟、温度为53.6℃；最后加入37份碱式硫酸镁WS-3D进行高速混合3.8分钟，高速混合机的转速为278转/分钟、温度为53.9℃。将混合好的混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、拉条、切粒，最终得超耐低温聚丙烯复合材料。双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为140℃、200℃、200℃、200℃、205℃、205℃、205℃、210℃，双螺杆长径比为30，螺杆转速为138转/分钟。性能如表-2。
从以上实施例2~6可看出，本发明两步法制备的超耐低温聚丙烯复合材料，具有良好的低温韧性，较好的综合力学性能，可长期应用于-30℃的环境中。如实施例2，悬臂梁缺口冲击23℃下Non-Break、-30℃下51.7 KJ/m2，弯曲模量2185MPa，熔指指数7.2 g/10min。对比实施例2-5可知，实施例2-3中矿物填料用滑石粉与碱式硫酸镁比实施例4-2单独使用滑石粉或碱式硫酸镁的复合材料的力学性能更优。本发明的这种聚丙烯复合材料可满足某些特定领域使用。

Claims (9)

1.一种超耐低温聚丙烯复合材料，其特征在于：由以下组分按重量份制备而成：
聚丙烯 100份；
交联乙烯-α烯烃共聚物 12~22份；
超高分子量聚乙烯 30~80份；
甲基丙烯酸缩水甘油酯 0.1~0.3份；
矿物填料 15~60份；
相容剂 2~8份；
抗氧剂 0.1~0.3份；
光稳剂 0.1~0.3份；
润滑剂 0.3~1.0份；
所述的交联乙烯-α烯烃共聚物是由下列组分按重量份制备而成：
乙烯-α烯烃共聚物 100份；
交联引发剂 0.65~2.75份；
抗氧剂 0.2~0.5份；
润滑剂 0.2~0.5份；
所述聚丙烯是指在230℃、2.16kg条件下熔融指数为10~60g/10min的共聚聚丙烯；所述矿物填料为滑石粉和碱式硫酸镁。
2.根据权利要求1所述的超耐低温聚丙烯复合材料，其特征在于：所述乙烯-α烯烃共聚物为乙烯-α丁烯共聚物或乙烯-α辛烯共聚物。
3.根据权利要求1所述的超耐低温聚丙烯复合材料，其特征在于：所述交联引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二苯甲酰中的一种。
4.根据权利要求1所述的超耐低温聚丙烯复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯复配物。
5.根据权利要求1所述的超耐低温聚丙烯复合材料，其特征在于：所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙和白油的三者复配物。
6.根据权利要求1所述的超耐低温聚丙烯复合材料，其特征在于：所述超高分子量聚乙烯的重均分子量为106~107数量级。
7.根据权利要求1所述的超耐低温聚丙烯复合材料，其特征在于：所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐。
8.根据权利要求1所述的超耐低温聚丙烯复合材料，其特征在于：所述光稳剂为受阻胺类光稳剂和苯并三唑类光稳剂两者复配使用。
9.一种制备如权利要求1所述的超耐低温聚丙烯复合材料的方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）制备交联乙烯-α烯烃共聚物
将100份乙烯-α烯烃共聚物、0.65~2.75份交联引发剂、0.2~0.5份抗氧剂、0.2~0.5份润滑剂放入高速混合机中进行高速混合2~5分钟，所述高速混合机的转速为200~300转/分钟、温度为25~30℃；将混合好的混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融交联挤出、拉条、切粒，最终得交联乙烯-α烯烃共聚物；
所述双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为30℃、40℃、100℃、105℃、105℃、108℃、108℃、110℃，双螺杆长径比为25，螺杆转速为100~130转/分钟；
（2）制备超耐低温聚丙烯复合材料
首先将12~22份（1）制备的交联乙烯-α烯烃共聚物、0.1~0.3份甲基丙烯酸缩水甘油酯放入高速混合机中进行高速混合2~5分钟，高速混合机的转速为200~300转/分钟、温度为50~55℃；接着加入100份聚丙烯、30~80份超高分子量聚乙烯、2~8份相容剂、0.1~0.3份抗氧剂、0.1~0.3份光稳剂、0.3~1.0份润滑剂进行高速混合2~5分钟，高速混合机的转速为200~300转/分钟、温度为50~55℃；最后加入15~60份矿物填料进行高速混合2~5分钟，高速混合机的转速为200~300转/分钟、温度为50~55℃；最后将混合好的混合物加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、拉条、切粒，最终得超耐低温聚丙烯复合材料；
所述双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为140℃、200℃、200℃、200℃、205℃、205℃、205℃、210℃，双螺杆长径比为30，螺杆转速为100~130转/分钟。
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