CN104231515A - 一种耐摩聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐摩聚丙烯材料及其制备方法，属于耐摩聚丙烯材料技术领域。本发明利用一定长径比的碳酸钙晶须以及芳纶浆粕进行复配，提供一种耐磨性、刚性和耐热性都较好的耐磨聚丙烯复合材料。本发明选用了高抗冲的共聚聚丙烯作为基础树脂，采用对提高材料耐摩擦有帮助的碳酸钙晶须及芳纶浆粕来增加材料的刚性，使得材料能同时获得较好的耐摩擦性和刚性。本发明通过碳酸钙晶须与芳纶浆粕的复配，使得材料的刚性和耐磨性性、耐热性都有一定程度的提升，材料的综合性能更加平衡。

Description

一种耐摩聚丙烯材料及其制备方法

技术领域

本发明属于耐摩聚丙烯材料技术领域，尤其是一种、具有耐磨、高刚性、高耐热特点的聚丙烯复合材料的制备方法。

背景技术

聚丙烯作为通用塑料，已广泛应用于家具家电、汽车、航空航天等领域，但由于聚丙烯刚性、耐热性不高，很难满足各行业的各种实际要求。聚丙烯作为摩擦材料时，存在着低温脆性突出、自身摩擦系数大、磨损率高的致命弱点。针对这一问题，人们尝试采用各种方法来解决。申请号201210214387.1公开了一种耐刮擦聚丙烯材料及其制备方法，该方法通过加入耐磨炭黑来改善材料的耐刮擦性，然而由于加入了炭黑使得材料外观大受影响，限制了其应用范围；申请号201310189025.6公开了一种耐磨PP/PE复合材料，该方法主要采用无机纳米材料来改善PP/PE塑料合金材料抗磨损性能，但使用无机纳米材料使得成本较高。

晶须是一种单晶纤维状材料，其具有高度有序的原子排列，无大的晶体缺陷，有极高的强度和模量，可赋予复合材料极高的强度。晶须与树脂复合，外观质量优良，适合制造形状复杂，尺寸精度高的制品。

芳纶浆粕是一种高度分散性的原纤化的芳纶产品。其不仅机械性能优异，且不会熔融，耐腐蚀性良好，长期的耐磨耗性、高耐热性。芳纶浆粕的热膨胀系数呈负值，这对于高性能复合材料的尺寸稳定性相当重要。芳纶浆粕另一个显著特点是具有很好的韧性，在加工过程中不会降低其长径比，这是碳纤维和其他矿物纤维无法比拟的。

发明内容

本发的主要目的是为了提供一种耐摩聚丙烯材料，以及制备这种耐摩材料的方法，可以使材料的耐摩特性得到显著改善的同时，材料的刚性和耐热性也得到改善。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。一种耐摩聚丙烯材料，由下列质量份数的原料制备而成：

聚丙烯                                  80~100份

碳酸钙晶须                          1~25份

芳纶浆粕                              1~5份

抗氧剂1010 四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯 0.1份

相容剂                                1~5份

所述的聚丙烯为高抗冲注塑级嵌段共聚聚丙烯，其熔体流动速率为2g/10min。

所述的碳酸钙晶须的长径比为为20~30，直径为1~2μm。

所述的芳纶浆粕密度为1.03~1.04g/cm³。

相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐，接枝率为1%。

本发明一种耐摩聚丙烯材料制备方法，按照下述步骤进行：

（1）将聚丙烯、芳纶浆粕、润滑剂按比例在开炼机上混合5-10分钟，温度为210℃，混合均匀后取出粉碎待用；

（2）按配比称取原料；

（3）将聚丙烯、碳酸钙晶须、芳纶浆粕母料、抗氧剂置于高混机中，高速搅拌混合5-10分钟；

（4）将混合的原料置于双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的转速为180~250转/分，温度为一区190~200℃，二区200~210℃，三区210~220℃，四区205~215℃；整个挤出过程的停留时间为1~2分钟，压力为15~20MPa。

本发明的优点是：

1.本发明选用了高抗冲的共聚聚丙烯作为基础树脂，采用对提高材料耐摩擦有帮助的碳酸钙晶须及芳纶浆粕来增加材料的刚性，使得材料能同时获得较好的耐摩擦性和刚性。

2.本发明通过碳酸钙晶须与芳纶浆粕的复配，使得材料的刚性和耐磨性性、耐热性都有一定程度的提升，材料的综合性能更加平衡。

具体实施方案

下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明：

在实施例及对比例复合材料配方中，聚丙烯为北京燕山石化生产的共聚聚丙烯，商品名为K8303。所述的碳酸钙晶须长径比为20~30，直径为1~2μm。所述的芳纶浆粕为上海兰邦工业纤维有限公司生产的。所用的抗氧剂为北京华辉化工厂生产的1010，商品牌号为CibaSCIrganox，化学名称为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇脂。相容剂聚丙烯接枝马来酸酐生产厂家为东莞易贸塑化，牌号PP-g-MAH。

按配比称取原料，将聚丙烯、碳酸钙晶须、芳纶浆粕母料抗氧剂以及其它助剂置于高混机中，高速搅拌混合5-10分钟，之后将混合的原料置于双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的转速为180~250转/分，温度为一区190~200℃，二区200~210℃，三区210~220℃，四区205~215℃；整个挤出过程的停留时间为1~2分钟，压力为15~20MPa。

性能评价方式及实行标准：

将按上述方法完成造粒的粒子材料在70~80℃的鼓风烘箱中干燥5~6小时，将干燥好的粒子在注塑机上进行注射成型制样。

摩擦磨损性能按照GB 3960-1983进行，试验力为200N，转速为200r/min，磨损时间为1小时；拉伸性能测试按照GB/T 1040.1-2006进行；弯曲性能测试按照GB/T 9341-2000进行；简支梁缺口冲击强度按照GB/T 1040—1992进行；热变形温度按照GB/T 1634-2004进行，试样尺寸为80mm×10 mm×4 mm，载荷为0.45MPa。

材料的综合力学性能通过测试所得的拉伸强度、弯曲强度的数值进行评判。实施例1-5及对比例1-2配方及各项性能测试结果见下表1和表2：

表1 实施例1-5及对比例1-2配方：

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	对比例1	对比例2
								K8303（份）	80	85	90	95	100	85	100
碳酸钙晶须（份）	1	5	10	15	25	25	0
								芳纶浆粕母料（份）	5	5	5	1	1	-	-
抗氧剂1010 四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（份）	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
								相容剂PP-g-MAH（份）	4	4	4	4	4	4	4

实施例和对比例的测试结果如下：

表2 实施例1-5及对比例1-2的测试结果

从实施例1-5与对比例1-2的对比可以看出，随着聚丙烯复合材料的摩擦系数逐渐降低，磨损量也逐渐较少。碳酸钙晶须与芳纶浆粕的填充复配可明显改善聚丙烯复合体系的摩擦性能，而且材料的拉伸强度、弯曲强度以及热变形温度也可以同时得到提高。综上所述，将碳酸钙晶须与芳纶浆粕复配填充到聚丙烯材料中可以使材料的耐磨性得到显著改善，同时也可以使材料的刚性及耐热性得到提高，可以满足家电、汽车以及其他行业对聚丙烯材料耐磨性的要求。

Claims (6)

1.一种耐摩聚丙烯材料，其特征在于由下列质量份数的原料制备而成：

聚丙烯  80~100份

碳酸钙晶须 1~25份

芳纶浆粕     1~5份

抗氧剂1010 四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯  0.1份

相容剂                                1~5份。

2.根据权利要求1所述的一种耐摩聚丙烯材料，其特征在于所述的聚丙烯为高抗冲注塑级嵌段共聚聚丙烯，其熔体流动速率为2g/10min。

3.根据权利要求1所述的一种耐摩聚丙烯材料，其特征在于所述的碳酸钙晶须的长径比为为20~30，直径为1~2μm。

4.根据权利要求1所述的一种耐摩聚丙烯材料，其特征在于所述的芳纶浆粕密度为1.03~1.04g/cm³。

5.根据权利要求1所述的一种耐摩聚丙烯材料，其特征在于相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐，接枝率为1%。

6.权利要求1所述的一种耐摩聚丙烯材料制备方法，其特征在于按照下述步骤进行：

（1）将聚丙烯、芳纶浆粕、润滑剂按比例在开炼机上混合5-10分钟，温度为210℃，混合均匀后取出粉碎待用；

（2）按配比称取原料；

（3）将聚丙烯、碳酸钙晶须、芳纶浆粕母料、抗氧剂置于高混机中，高速搅拌混合5-10分钟；

（4）将混合的原料置于双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的转速为180~250转/分，温度为一区190~200℃，二区200~210℃，三区210~220℃，四区205~215℃；整个挤出过程的停留时间为1~2分钟，压力为15~20MPa。