CN105482263A - 一种耐热耐收缩的聚丙烯复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐热耐收缩的聚丙烯复合材料的制备方法，所述方法为：步骤1：按重量份，称重以下各原料；步骤2：将上述原料置于高速搅拌机中，以500~1000rpm的速度搅拌30min~2h，得到混合料；步骤3：将混合料置于双螺杆挤出机中以210~240℃的挤出温度挤出，挤出后迅速置于冰水中冷却，然后烘干造粒即得所需聚丙烯复合材料。发明所制备聚丙烯复合材料的热变形温度为172~183℃，弯曲强度为78~92MPa，收缩率低于0.84%，显示良好的耐热性、机械强度以及尺寸稳定性。

Description

一种耐热耐收缩的聚丙烯复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于复合材料领域，特别涉及一种耐热耐收缩的聚丙烯复合材料的制备方法。
背景技术
聚丙烯的产量及用量仅次于聚乙烯和聚氯乙烯，是第三大塑料品种。目前，聚丙烯是世界上消费量增长最快的通用塑料，聚丙烯材料被广泛应用于电子电气行业中。
聚丙烯虽然有比重小、价格低、易回收、加工方便、化学稳定性好等优点，但其也存在较大的收缩率，尺寸稳定性较差的不足；另外，聚丙烯材料的耐热性不佳，在热作用下易受攻击而发生黄变、龟裂、粉化而导致其力学性能急剧下降或劣变，使材料失效；尤其是在聚丙烯作为大功率电子器件的使用时，电器中发生电流过载或短路时，电器的温度急剧升高，引发电器起火，严重时会引发火灾危害。因此，为了适应更好的应用需求，需要对聚丙烯材料进行收缩性和耐热性能均进行优化改进。
发明内容
要解决的技术问题是：为了改善聚丙烯材料的收缩性和耐热性，提供一种耐热耐收缩的聚丙烯复合材料的制备方法。
技术方案：为了解决上述问题，本发明提供了一种耐热耐收缩的聚丙烯复合材料的制备方法，所述方法为：
步骤1：按重量份，称重以下各原料：共聚丙烯树脂100~140份、ABS20~50份、二乙基己酯15~30份、癸二酸二辛酯12~20份、相容剂6~13份、二辛基锡14~20份、过氧化二苯甲酰11~20份、2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉8~25份、膨润土6~14份、蓖麻油8~16份、微粉硅胶6~13份、碳纤维9~18份、陶瓷粉7~15份、润滑剂4~10份和硅烷偶联剂8~15份；
步骤2：将上述原料置于高速搅拌机中，以500~1000rpm的速度搅拌30min~2h，得到混合料；
步骤3：将混合料置于双螺杆挤出机中以210~240℃的挤出温度挤出，挤出后迅速置于冰水中冷却，然后烘干造粒即得所需聚丙烯复合材料。
优选的，所述相容剂为马来酸酐单体和过氧化二异丙苯复配而成。
优选的，所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或聚乙烯蜡。
优选的，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂Si69或硅烷偶联剂KH560。
优选的，所述陶瓷粉为纳米氧化铝陶瓷粉。
所述各组分按重量份为：共聚丙烯树脂120份、ABS35份、二乙基己酯19份、癸二酸二辛酯16份、相容剂11份、二辛基锡16份、过氧化二苯甲酰18份、2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉14份、膨润土9份、蓖麻油13份、微粉硅胶10份、碳纤维14份、陶瓷粉12份、润滑剂8份和硅烷偶联剂11份。
优选的，所述步骤2中的速度为860rpm，搅拌时间为1h。
优选的，所述步骤3中的双螺杆挤出机中的挤出条件为：一区180~190℃，二区190~200℃，三区210~220℃，四区200~210℃，螺杆转速为280~350rpm，投料频率为20~30Hz。
优选的，所述步骤3中的挤出温度为226℃。
本发明具有以下有益效果：本发明所制备聚丙烯复合材料的热变形温度为172~183℃，弯曲强度为78~92MPa，收缩率低于0.84%，显示良好的耐热性、机械强度以及尺寸稳定性。由实验结果可知原料中2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉和癸二酸二辛酯，以及碳纤维和过氧化二苯甲酰均对所制备聚丙烯复合材料的收缩率和耐热性均有一定影响。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对发明具体实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
一种耐热耐收缩的聚丙烯复合材料的制备方法，所述方法为：
步骤1：按重量份，称重以下各原料：共聚丙烯树脂100份、ABS20份、二乙基己酯15份、癸二酸二辛酯12份、相容剂6份、二辛基锡14份、过氧化二苯甲酰11份、2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉8份、膨润土6份、蓖麻油8份、微粉硅胶6份、碳纤维9份、陶瓷粉7份、润滑剂4份和硅烷偶联剂8份；
步骤2：将上述原料置于高速搅拌机中，以500rpm的速度搅拌30min，得到混合料；
步骤3：将混合料置于双螺杆挤出机中以210℃的挤出温度挤出，双螺杆挤出机中的挤出条件为：一区180℃，二区190℃，三区210℃，四区200℃，螺杆转速为280rpm，投料频率为20Hz；挤出后迅速置于冰水中冷却，然后烘干造粒即得所需聚丙烯复合材料。
优选的，所述相容剂为马来酸酐单体和过氧化二异丙苯按重量比为1:2复配而成。所述润滑剂为硬脂酸锌。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂Si69。所述陶瓷粉为纳米氧化铝陶瓷粉。
实施例2
一种耐热耐收缩的聚丙烯复合材料的制备方法，所述方法为：
步骤1：按重量份，称重以下各原料：共聚丙烯树脂140份、ABS50份、二乙基己酯30份、癸二酸二辛酯20份、相容剂13份、二辛基锡20份、过氧化二苯甲酰20份、2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉25份、膨润土14份、蓖麻油16份、微粉硅胶13份、碳纤维18份、陶瓷粉15份、润滑剂10份和硅烷偶联剂15份；
步骤2：将上述原料置于高速搅拌机中，以1000rpm的速度搅拌2h，得到混合料；
步骤3：将混合料置于双螺杆挤出机中以240℃的挤出温度挤出，双螺杆挤出机中的挤出条件为：一区190℃，二区200℃，三区220℃，四区210℃，螺杆转速为350rpm，投料频率为30Hz；挤出后迅速置于冰水中冷却，然后烘干造粒即得所需聚丙烯复合材料。
优选的，所述相容剂为马来酸酐单体和过氧化二异丙苯按重量比为1:3复配而成。所述润滑剂为硬脂酸钙。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH560。所述陶瓷粉为纳米氧化铝陶瓷粉。
实施例3
一种耐热耐收缩的聚丙烯复合材料的制备方法，所述方法为：
步骤1：按重量份，称重以下各原料：共聚丙烯树脂120份、ABS35份、二乙基己酯22份、癸二酸二辛酯16份、相容剂10份、二辛基锡17份、过氧化二苯甲酰16份、2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉17份、膨润土10份、蓖麻油12份、微粉硅胶10份、碳纤维14份、陶瓷粉11份、润滑剂7份和硅烷偶联剂12份；
步骤2：将上述原料置于高速搅拌机中，以750rpm的速度搅拌1h，得到混合料；
步骤3：将混合料置于双螺杆挤出机中以225℃的挤出温度挤出，双螺杆挤出机中的挤出条件为：一区185℃，二区195℃，三区215℃，四区205℃，螺杆转速为320rpm，投料频率为25Hz；挤出后迅速置于冰水中冷却，然后烘干造粒即得所需聚丙烯复合材料。
优选的，所述相容剂为马来酸酐单体和过氧化二异丙苯按重量比为1:3复配而成。所述润滑剂为聚乙烯蜡。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂Si69。所述陶瓷粉为纳米氧化铝陶瓷粉。
实施例4
一种耐热耐收缩的聚丙烯复合材料的制备方法，所述方法为：
步骤1：按重量份，称重以下各原料：共聚丙烯树脂110份、ABS38份、二乙基己酯24份、癸二酸二辛酯16份、相容剂11份、二辛基锡15份、过氧化二苯甲酰18份、2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉12份、膨润土9份、蓖麻油14份、微粉硅胶10份、碳纤维16份、陶瓷粉12份、润滑剂6份和硅烷偶联剂12份；
步骤2：将上述原料置于高速搅拌机中，以860rpm的速度搅拌1h，得到混合料；
步骤3：将混合料置于双螺杆挤出机中以210~240℃的挤出温度挤出，双螺杆挤出机中的挤出条件为：一区180℃，二区190℃，三区220℃，四区208℃，螺杆转速为300rpm，投料频率为26Hz；挤出后迅速置于冰水中冷却，然后烘干造粒即得所需聚丙烯复合材料。
优选的，所述相容剂为马来酸酐单体和过氧化二异丙苯按重量比为2:3复配而成。所述润滑剂为聚乙烯蜡。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH560。所述陶瓷粉为纳米氧化铝陶瓷粉。
实施例5
一种耐热耐收缩的聚丙烯复合材料的制备方法，所述方法为：
步骤1：按重量份，称重以下各原料：共聚丙烯树脂120份、ABS35份、二乙基己酯19份、癸二酸二辛酯16份、相容剂11份、二辛基锡16份、过氧化二苯甲酰18份、2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉14份、膨润土9份、蓖麻油13份、微粉硅胶10份、碳纤维14份、陶瓷粉12份、润滑剂8份和硅烷偶联剂11份；
步骤2：将上述原料置于高速搅拌机中，以860rpm的速度搅拌2h，得到混合料；
步骤3：将混合料置于双螺杆挤出机中以226℃的挤出温度挤出，双螺杆挤出机中的挤出条件为：一区190℃，二区200℃，三区218℃，四区206℃，螺杆转速为320rpm，投料频率为28Hz；挤出后迅速置于冰水中冷却，然后烘干造粒即得所需聚丙烯复合材料。
优选的，所述相容剂为马来酸酐单体和过氧化二异丙苯按重量比为1:3复配而成。所述润滑剂为硬脂酸钙。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂Si69。所述陶瓷粉为纳米氧化铝陶瓷粉。
对比例1
本对比例与实施例1的区别之处在于：步骤1中不含2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉和癸二酸二辛酯，其他内容不变。
对比例2
本对比例与实施例1的区别之处在于：步骤1中不含碳纤维和过氧化二苯甲酰，其他内容不变。
性能测试
下面对上述各实施例和对比例所制备的复合材料进行如下性能测试，结果如下表所示：
收缩率/% 热变形温度/℃ 弯曲强度/MPa
实施例1 0.81 172 84
实施例2 0.74 181 78
实施例3 0.77 174 81
实施例4 0.72 179 88
实施例5 0.68 183 92
对比例1 0.90 170 83
对比例2 0.91 165 86
由此可知，各实施例所制备聚丙烯复合材料的热变形温度为172~183℃，弯曲强度为78~92MPa，收缩率低于0.84%，显示良好的耐热性、机械强度以及尺寸稳定性。对比例1、2中所制备的聚丙烯材料的收缩率和耐热性均有所下降，这说明原料中2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉和癸二酸二辛酯，以及碳纤维和过氧化二苯甲酰均对所制备的聚丙烯材料的收缩率和耐热性均有影响。

Claims (9)

1.一种耐热耐收缩的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法为：
步骤1：按重量份，称重以下各原料：共聚丙烯树脂100~140份、ABS20~50份、二乙基己酯15~30份、癸二酸二辛酯12~20份、相容剂6~13份、二辛基锡14~20份、过氧化二苯甲酰11~20份、2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉8~25份、膨润土6~14份、蓖麻油8~16份、微粉硅胶6~13份、碳纤维9~18份、陶瓷粉7~15份、润滑剂4~10份和硅烷偶联剂8~15份；
步骤2：将上述原料置于高速搅拌机中，以500~1000rpm的速度搅拌30min~2h，得到混合料；
步骤3：将混合料置于双螺杆挤出机中以210~240℃的挤出温度挤出，挤出后迅速置于冰水中冷却，然后烘干造粒即得所需聚丙烯复合材料。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐单体和过氧化二异丙苯复配而成。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或聚乙烯蜡。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂Si69或硅烷偶联剂KH560。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述陶瓷粉为纳米氧化铝陶瓷粉。
6.根据权利要求1至4任一项所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述各组分按重量份为：共聚丙烯树脂120份、ABS35份、二乙基己酯19份、癸二酸二辛酯16份、相容剂11份、二辛基锡16份、过氧化二苯甲酰18份、2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉14份、膨润土9份、蓖麻油13份、微粉硅胶10份、碳纤维14份、陶瓷粉12份、润滑剂8份和硅烷偶联剂11份。
7.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的速度为860rpm，搅拌时间为1h。
8.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中的双螺杆挤出机中的挤出条件为：一区180~190℃，二区190~200℃，三区210~220℃，四区200~210℃，螺杆转速为280~350rpm，投料频率为20~30Hz。
9.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中的挤出温度为226℃。
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