CN104163992A - 纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料的制备方法，属于高分子材料制备技术领域。其是先将聚丙烯树脂45～54份、增韧剂8~15份、聚烯烃11~17份、填料15~24份、抗氧剂0.4~0.8份、纳米碳纤维6~12份、玻璃纤维粉8~14份、加工助剂0.5~1.1份和炭黑1.6~2.7份投入高速混合机中，在转速为960n/min下混合11min，将混合料转入并行双螺杆挤出机中熔融挤出，经造粒后得到成品，并行双螺杆挤出机的螺杆温度自一区至十区分别控制为：140℃、145℃、150℃、155℃、162℃、162℃、167℃、167℃、162℃和155℃。具有如下性能指标：弯曲强度大于80～90MPa,缺口冲击强度大于18～21kj/m2，热变形温度150～170℃，能满足强度和耐热要求严苛的车辆和航空航天使用要求。

Description

纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料的制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料制备技术领域，具体涉及一种纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料的制备方法。
背景技术
由于经过增强的聚丙烯具有强度高，比重轻，因而可广泛用于汽车和建筑材料。又,由于聚丙烯主要由碳氢组成，因此不仅无毒，而且在燃烧时发烟量低，因而广泛用于室内装饰材料。传统的增强聚丙烯主要使用玻璃纤维，如中国专利公开号CN102319454A。而近年来，随着纳米碳纤维生产成本的降低，使用纳米碳纤维增强复合材料成为可能。纳米碳纤维具有强度高，比重轻，耐温高，并且由于其具有石墨片层结构的特点，因此稳定性特别高。纳米碳纤维具有传热好，抗静电等功能，广泛用于航空和航天等高精端领域。
基于前述，探索合理的方法制备增强的聚丙烯合金材料具有良好的积极意义，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本发明的任务在于提供一种纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料的制备方法，由该方法制备的聚丙烯合金材料能满足诸如汽车、航天航空领域的强度和耐热要求。
本发明的任务是这样来完成的，一种纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料的制备方法，其是先将按重量份数称取的聚丙烯树脂45～54份、增韧剂8~15份、聚烯烃11~17份、填料15~24份、抗氧剂0.4~0.8份、纳米碳纤维6~12份、玻璃纤维粉8~14份、加工助剂0.5~1.1份和炭黑1.6~2.7份投入高速混合机中，在转速为960n/min下混合11min，得到混合料，其次，将混合料转入并行双螺杆挤出机中熔融挤出，经造粒后得到纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料，其中：并行双螺杆挤出机的螺杆温度自一区至十区分别控制为：一区温度140℃、二区温度145℃、三区温度150℃、四区温度155℃、 五区温度 162℃、六区温度162℃、七区温度167℃、八区温度167℃、九区温度162℃和十区温度155℃。
在本发明的一个实施例中，所述的聚丙烯树脂为熔点160℃的共聚聚丙烯。
在本发明的另一个实施例中，所述的增韧剂为马来酸酐接枝的三元乙丙橡胶。
在本发明的又一个实施例中，所述的聚烯烃为低密度聚乙烯。
在本发明的再一个实施例中，所述的填料为纳米碳酸钙。
在本发明的还有一个实施例中，所述的抗氧剂为β-（4-羟基苯基-3,5-二叔丁基）丙酸正十八碳醇酯。
在本发明的更而一个实施例中，所述的纳米碳纤维为以乙烯为碳源而合成的纳米碳纤维。
在本发明的进而一个实施例中，所述的玻璃纤维粉为磨碎的玻璃纤维。
在本发明的又更而一个实施例中，所述的加工助剂为有机硅酮母粒。
在本发明的又进而一个实施例中，所述的炭黑为炭黑色母。
本发明方法制备的纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料经测试具有如下性能指标：弯曲强度大于80～90MPa,缺口冲击强度大于18～21kj/m2，热变形温度150～170℃，完全能够满足强度和耐热要求严苛的车辆和航空航天使用要求。
具体实施方式
实施例1：
首先，按重量份数称取熔点为160℃的共聚聚丙烯50份、由马来酸酐接枝的三元乙丙橡胶8份、低密度聚乙烯11份、纳米碳酸钙24份、β-（4-羟基苯基-3,5-二叔丁基）丙酸正十八碳醇酯0.4份、以乙烯为碳源而合成的纳米碳纤维6份、磨碎的玻璃纤维10份、有机硅酮母粒0.9份和炭黑色母1.6份投入高速混合机中，在转速为960n/min下混合11min，得到混合料，其次，将混合料转入并行双螺杆挤出机中熔融挤出，经造粒后得到纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料，其中：并行双螺杆挤出机的螺杆温度自一区至十区分别控制为：一区温度140℃、二区温度145℃、三区温度150℃、四区温度155℃、 五区温度 162℃、六区温度162℃、七区温度167℃、八区温度167℃、九区温度162℃和十区温度155℃。
实施例2：
首先，按重量份数称取熔点为160℃的共聚聚丙烯45份、由马来酸酐接枝的三元乙丙橡胶10份、低密度聚乙烯13份、纳米碳酸钙15份、β-（4-羟基苯基-3,5-二叔丁基） 丙酸正十八碳醇酯0.6份、以乙烯为碳源而合成的纳米碳纤维8份、磨碎的玻璃纤维14份、有机硅酮母粒0.5份和炭黑色母2.3份投入高速混合机中，在转速为960n/min下混合11min，得到混合料，其次，将混合料转入并行双螺杆挤出机中熔融挤出，经造粒后得到纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料，其中：并行双螺杆挤出机的螺杆温度自一区至十区分别控制为：一区温度140℃、二区温度145℃、三区温度150℃、四区温度155℃、 五区温度 162℃、六区温度162℃、七区温度167℃、八区温度167℃、九区温度162℃和十区温度155℃。
实施例3：
首先，按重量份数称取熔点为160℃的共聚聚丙烯53份、由马来酸酐接枝的三元乙丙橡胶15份、低密度聚乙烯17份、纳米碳酸钙22份、β-（4-羟基苯基-3,5-二叔丁基）丙酸正十八碳醇酯0.8份、以乙烯为碳源而合成的纳米碳纤维10份、磨碎的玻璃纤维8份、有机硅酮母粒1.1份和炭黑色母1.9份投入高速混合机中，在转速为960n/min下混合11min，得到混合料，其次，将混合料转入并行双螺杆挤出机中熔融挤出，经造粒后得到纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料，其中：并行双螺杆挤出机的螺杆温度自一区至十区分别控制为：一区温度140℃、二区温度145℃、三区温度150℃、四区温度155℃、 五区温度 162℃、六区温度162℃、七区温度167℃、八区温度167℃、九区温度162℃和十区温度155℃。
实施例4：
首先，按重量份数称取熔点为160℃的共聚聚丙烯48份、由马来酸酐接枝的三元乙丙橡胶12份、低密度聚乙烯15份、纳米碳酸钙18份、β-（4-羟基苯基-3,5-二叔丁基）丙酸正十八碳醇酯0.7份、以乙烯为碳源而合成的纳米碳纤维12份、磨碎的玻璃纤维12份、有机硅酮母粒0.7份和炭黑色母2.7份投入高速混合机中，在转速为960n/min下混合11min，得到混合料，其次，将混合料转入并行双螺杆挤出机中熔融挤出，经造粒后得到纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料，其中：并行双螺杆挤出机的螺杆温度自一区至十区分别控制为：一区温度140℃、二区温度145℃、三区温度150℃、四区温度155℃、 五区温度 162℃、六区温度162℃、七区温度167℃、八区温度167℃、九区温度162℃和十区温度155℃。
由上述实施例1至4得到的纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料经测试具有如下技术效果：
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
弯曲强度MPa 80 82 86 90
缺口冲击强度kj/m2 18.2 18．7 19.8 20.9
热变形温度 150 155 163 170

Claims (10)

1.一种纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料的制备方法，其特征在于其是先将按重量份数称取的聚丙烯树脂45～54份、增韧剂8~15份、聚烯烃11~17份、填料15~24份、抗氧剂0.4~0.8份、纳米碳纤维6~12份、玻璃纤维粉8~14份、加工助剂0.5~1.1份和炭黑1.6~2.7份投入高速混合机中，在转速为960n/min下混合11min，得到混合料，其次，将混合料转入并行双螺杆挤出机中熔融挤出，经造粒后得到纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料，其中：并行双螺杆挤出机的螺杆温度自一区至十区分别控制为：一区温度140℃、二区温度145℃、三区温度150℃、四区温度155℃、五区温度 162℃、六区温度162℃、七区温度167℃、八区温度167℃、九区温度162℃和十区温度155℃。
2.根据权利要求1所述的纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料的制备方法，其特征在于所述的聚丙烯树脂为熔点160℃的共聚聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料的制备方法，其特征在于所述的增韧剂为马来酸酐接枝的三元乙丙橡胶。
4.根据权利要求1所述的纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料的制备方法，其特征在于所述的聚烯烃为低密度聚乙烯。
5.根据权利要求1所述的纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料的制备方法，其特征在于所述的填料为纳米碳酸钙。
6.根据权利要求1所述的纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料的制备方法，其特征在于所述的抗氧剂为β-（4-羟基苯基-3,5-二叔丁基）丙酸正十八碳醇酯。
7.根据权利要求1所述的纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料的制备方法，其特征在于所述的纳米碳纤维为以乙烯为碳源而合成的纳米碳纤维。
8.根据权利要求1所述的纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料的制备方法，其特征在于所述的玻璃纤维粉为磨碎的玻璃纤维。
9.根据权利要求1所述的纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料的制备方法，其特征在于所述的加工助剂为有机硅酮母粒。
10.根据权利要求1所述的纳米碳纤维增强的聚丙烯合金材料的制备方法，其特征在于所述的炭黑为炭黑色母。
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