CN104151723A - 一种应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料，按重量份数计，包括，聚丁烯61～86份；增韧剂1～25份；矿粉填料5～29份；改性纳米填料母粒1～5份；成核剂0.3～0.5份；热稳定剂DSTP0.1～1.0份；抗氧剂10100.1～1.0份；抗氧剂168为0.1～0.5份。本发明还公开了一种应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料的制备方法，1)制备改性纳米填料母粒；2)称取原料；3)混合：将步骤2)所称取原料在高速混合器中干混3～5分钟；4)挤出，造粒：将混合的原料置于双螺杆机中经熔融挤出、造粒。

Description

一种应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子材料，特别涉及一种丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丁烯(Polybutene，PB)是一种高分子惰性聚合物，诞生于70年代，PB树脂是由1-丁烯合成的高分子综合体，它具有很高的耐温性，持久性、化学稳定性和可塑性，无味、无毒、无嗅，温度适用范围是-30℃至100℃，具有耐寒、耐热、耐压、不生锈、不腐蚀、不结垢、寿命长(可达50～100年)，且有能长期耐老化特点，是目前世界上最尖端的化学材料之一。在世界上许多国家已经普遍使用。全同聚丁烯-1(i-PB)有"塑料中的黄金"的声誉。
但是，目前国内聚丁烯工业化较少，而且有关i-PB报道较少，i-PB的聚集态结构宏观上体现为若干的分子链以一定的规律堆集形成的状态，其链结构是决定i-PB材料使用性质的关键性因素。加入成核剂可以产生大量异相晶核，使球晶细化，提高结晶的温度，同时加快结晶的速度，从而提高成型速率。虽然加入成核剂使结晶温度和半结晶时间提高，使材料结晶更为均匀，在相同的冷却时间下零件定型更好，零件和检具间隙有50％以上得到改善，但是成核剂的加入使材料收缩率变大，产品容易形变。另外，高分子材料的粘弹性造成注射速度越快，材料流动稳定性越差，容易出现一种外观缺陷虎皮纹。
基于以上所述，一种应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料的开发将很有必要性。
发明内容
针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料及其制备方法。本发明采用添加一种改性的纳米填料，利用它本身的优点及在聚丁烯材料中良好的分散性和相容性，一方面降低了材料的收缩率，提高了材料的尺寸稳定性，一方面提高了材料和填料的相容性，降低了虎皮纹现象产生。
本发明包括以下内容：
一种应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料，按重量份数计，包括，
优选的是，所述的应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料，其中，所述增韧剂为POE或EPDM橡胶弹性体。
优选的是，所述的应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料，其中，所述矿粉填料为滑石粉、碳酸钙、高岭土或膨润土中的一种，所述矿粉填料莫氏硬度小于3。
优选的是，所述的应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料，其中，所述改性纳米填料为纳米填料颗粒与聚丁烯母粒的复合物，所述聚丁烯母粒的熔体流动速率为80g/10min。
优选的是，所述的应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料，其中，所述纳米填料呈层状结构，所述纳米填料包括硅酸盐类矿粉，所述硅酸盐类矿粉为蒙脱土、水辉石、海泡石、云母、滑石、绿土、高岭土、石墨、金属氧化物或金属二硫化物中任一种。
优选的是，所述的应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料，其中，所述金属氧化物为MoO2或V2O5，所述金属二硫化物为TiS2或MoS2。
优选的是，所述的应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料，其中，所述成核剂为β晶型成核剂Y-619。
一种应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
1)制备改性纳米填料母粒：在溶液中，将溶胀后的有机纳米填料与聚丁烯熔融制得聚丁烯/纳米填料接枝插层共混物；
2)称取原料：按重量配比称取聚丁烯、改性纳米填料母粒、增韧剂、热稳定剂DSTP、抗氧剂1010及抗氧剂168；
3)混合：将步骤2)所称取原料在高速混合器中干混3～5分钟；
4)挤出，造粒：将混合的原料置于双螺杆机中经熔融挤出、造粒，其工艺为：一区185～195℃，二区203～213℃，三区202～212℃，四区207～215℃，五区210～216℃，六区212～217℃，七区215～225℃，八区215～225℃，九区215～225℃，十区215～225；停留时间为1～2分钟，压力为13～17MPa。
优选的是，所述的应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料的制备方法，其中，制备所述改性纳米填料母粒通过以下步骤实现：
1)采用十八烷基铵盐有机化的纳米填料与马来酸酐和少量辅助溶胀剂进行溶胀；
2)溶胀后的有机纳米填料再与粉状的高流动性聚丁烯和适量引发剂在混炼机中进行熔融反应，使得纳米填料与接枝聚丁烯充分分散和接触，得到聚丁烯/纳米填料接枝插层共混物，即为改性纳米填料母粒。
本发明公开的一种应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料及其制备方法的有益效果：材料流动性好，收缩率低，尺寸稳定性好，减轻外观缺陷虎皮纹等，工艺简单、成本低。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明就是通过提高填充物的相容性和分散性来解决快速成型聚丁烯成型的收缩和虎皮纹问题。
实施例1
一种应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料，按重量份数计，包括，
聚丁烯，61份；
增韧剂，23份；所述增韧剂为POE。
矿粉填料，10份；所述矿粉填料为滑石粉，莫氏硬度小于3。
改性纳米填料母粒，5份；所述改性纳米填料为纳米填料颗粒与聚丁烯母粒的复合物，所述聚丁烯母粒的熔体流动速率为80g/10min。所述纳米填料呈层状结构，所述纳米填料为高岭土。
成核剂，0.5份；所述成核剂为β晶型成核剂Y-619。
热稳定剂DSTP，0.1份；
抗氧剂1010，0.1份；
抗氧剂168，0.3份。
一种应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
1)制备改性纳米填料母粒：采用十八烷基铵盐有机化的纳米填料与马来酸酐和少量辅助溶胀剂进行溶胀；溶胀后的有机纳米填料再与粉状的高流动性聚丁烯和适量引发剂在混炼机中进行熔融反应，使得纳米填料与聚丁烯充分分散和接触，得到聚丁烯/纳米填料接枝插层共混物，即为改性纳米填料母粒；
2)称取原料：按重量配比称取聚丁烯、增韧剂、矿粉填料、改性纳米填料母粒、成核剂、热稳定剂DSTP、抗氧剂1010及抗氧剂168；
3)混合：将步骤2)所称取原料在高速混合器中干混3分钟；
4)挤出，造粒：将混合的原料置于双螺杆机中经熔融挤出、造粒，其工艺为：一区185～195℃，二区203～213℃，三区202～212℃，四区207～215℃，五区210～216℃，六区212～217℃，七区215～225℃，八区215～225℃，九区215～225℃，十区215～225；停留时间为1～2分钟，压力为13～17MPa。
实施例2
一种应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料，按重量份数计，包括，
聚丁烯，86份；
增韧剂，5份；所述增韧剂为EPDM橡胶弹性体。
矿粉填料，5份；所述矿粉填料为碳酸钙，莫氏硬度小于3。
改性纳米填料母粒，1份；所述改性纳米填料为纳米填料颗粒与聚丁烯母粒的复合物，所述聚丁烯母粒的熔体流动速率为80g/10min。所述纳米填料呈层状结构，所述纳米填料为海泡石。
成核剂，0.5份；所述成核剂为β晶型成核剂Y-619。
热稳定剂DSTP，1.0份；
抗氧剂1010，1.0份；
抗氧剂168，0.5份。
一种应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
1)制备改性纳米填料母粒：采用十八烷基铵盐有机化的纳米填料与马来酸酐和少量辅助溶胀剂进行溶胀；溶胀后的有机纳米填料再与粉状的高流动性聚丁烯和适量引发剂在混炼机中进行熔融反应，使得纳米填料与接枝聚丁烯充分分散和接触，得到聚丁烯/纳米填料接枝插层共混物，即为改性纳米填料母粒；
2)称取原料：按重量配比称取聚丁烯、改性纳米填料母粒、增韧剂、热稳定剂DSTP、抗氧剂1010及抗氧剂168；
3)混合：将步骤2)所称取原料在高速混合器中干混3～5分钟；
4)挤出，造粒：将混合的原料置于双螺杆机中经熔融挤出、造粒，其工艺为：一区185～195℃，二区203～213℃，三区202～212℃，四区207～215℃，五区210～216℃，六区212～217℃，七区215～225℃，八区215～225℃，九区215～225℃，十区215～225；停留时间为1～2分钟，压力为13～17MPa。
实施例3
一种应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料，按重量份数计，包括，
聚丁烯，80份；
增韧剂，12份；所述增韧剂为POE。
矿粉填料，5份；所述矿粉填料为高岭土，莫氏硬度小于3。
改性纳米填料母粒，1份；所述改性纳米填料为纳米填料颗粒与聚丁烯母粒的复合物，所述聚丁烯母粒的熔体流动速率为80g/10min。所述纳米填料呈层状结构，所述纳米填料为金属氧化物V2O5。
成核剂，0.5份；所述成核剂为β晶型成核剂Y-619。
热稳定剂DSTP，0.5份；
抗氧剂1010，0.5份；
抗氧剂168，0.5份。
一种应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
1)制备改性纳米填料母粒：采用十八烷基铵盐有机化的纳米填料与马来酸酐和少量辅助溶胀剂进行溶胀；溶胀后的有机纳米填料再与高流动性聚丁烯和适量引发剂在混炼机中进行熔融反应，使得纳米填料与接枝聚丁烯充分分散和接触，得到聚丁烯/纳米填料接枝插层共混物，即为改性纳米填料母粒；
2)称取原料：按重量配比称取聚丁烯、改性纳米填料母粒、增韧剂、热稳定剂DSTP、抗氧剂1010及抗氧剂168；
3)混合：将步骤2)所称取原料在高速混合器中干混3～5分钟；
4)挤出，造粒：将混合的原料置于双螺杆机中经熔融挤出、造粒，其工艺为：一区185～195℃，二区203～213℃，三区202～212℃，四区207～215℃，五区210～216℃，六区212～217℃，七区215～225℃，八区215～225℃，九区215～225℃，十区215～225；停留时间为1～2分钟，压力为13～17MPa。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (9)

1.一种应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料，其特征在于，按重量份数计，包括，
2.如权利要求1所述的应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料，其特征在于，所述增韧剂为POE或EPDM橡胶弹性体。
3.如权利要求1所述的应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料，其特征在于，所述矿粉填料为滑石粉、碳酸钙、高岭土或膨润土中的一种，所述矿粉填料莫氏硬度小于3。
4.如权利要求1所述的应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料，其特征在于，所述改性纳米填料为纳米填料颗粒与聚丁烯母粒的复合物，所述聚丁烯母粒的熔体流动速率为80g/10min。
5.如权利要求4所述的应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料，其特征在于，所述纳米填料呈层状结构，所述纳米填料包括硅酸盐类矿粉，所述硅酸盐类矿粉为蒙脱土、水辉石、海泡石、云母、滑石、绿土、高岭土、石墨、金属氧化物或金属二硫化物中任一种。
6.如权利要求5所述的应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料，其特征在于，所述金属氧化物为MoO2或V2O5，所述金属二硫化物为TiS2或MoS2。
7.如权利要求1所述的应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料，其特征在于，所述成核剂为β晶型成核剂Y～619。
8.一种应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备改性纳米填料母粒：在溶液中，将溶胀后的有机纳米填料与聚丁烯熔融制得聚丁烯/纳米填料接枝插层共混物；
2)称取原料：按重量配比称取聚丁烯、改性纳米填料母粒、增韧剂、热稳定剂DSTP、抗氧剂1010及抗氧剂168；
3)混合：将步骤2)所称取原料在高速混合器中干混3～5分钟；
4)挤出，造粒：将混合的原料置于双螺杆机中经熔融挤出、造粒，其工艺为：一区185～195℃，二区203～213℃，三区202～212℃，四区207～215℃，五区210～216℃，六区212～217℃，七区215～225℃，八区215～225℃，九区215～225℃，十区215～225；停留时间为1～2分钟，压力为13～17MPa。
9.如权利要求8所述的应用于快速成型部件的填充聚丁烯复合材料的制备方法，其特征在于，制备所述改性纳米填料母粒通过以下步骤实现：
1)采用十八烷基铵盐有机化的纳米填料与马来酸酐和少量辅助溶胀剂进行溶胀；
2)溶胀后的有机纳米填料再与粉状的高流动性聚丁烯和适量引发剂在混炼机中进行熔融反应，使得纳米填料与接枝聚丁烯充分分散和接触，得到聚丁烯/纳米填料接枝插层共混物，即为改性纳米填料母粒。
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