CN105778293A - 一种超轻高刚聚丙烯改性材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超轻高刚聚丙烯改性材料的制备方法。所述制备方法包括：(1)原料组成：以重量份计，原料组成为：均聚聚丙烯，100份；纳米无机材料，15～25份；抗氧剂，1～5份；偶联剂，2～5份；分散剂，1～5份；纳米无机材料由滑石粉、碳酸钙和玻璃微珠混合而成，滑石粉的细度为3500～4500目，碳酸钙的细度为1000～1500目，玻璃微球的直径为15～135um；(2)将各原料按配方称量后，置于混合机中共混25～30分钟，然后加入双螺杆挤出机中，在200～230℃经过熔融共混挤出造粒，得到超轻高刚聚丙烯改性材料。本发明方法制备得到的改性材料具有高强度、高耐热性、轻质的特点。

Description

一种超轻高刚聚丙烯改性材料的制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种超轻高刚聚丙烯改性材料的制备方法。
背景技术
聚丙烯作为通用塑料材料之一，具有优良的综合性能、良好的化学稳定性、较好的成型加工性能和相对低廉的价格；但是聚丙烯存在着强度、模量、硬度低，耐低温冲击强度差，成型收缩大，易老化等缺点。因此，对其进行改性，以使其能够适应产品的需求。
通过玻璃纤维对聚丙烯进行改性，能够提高聚丙烯的强度性能，但是仍存在缺陷，如目前玻璃纤维增强聚丙烯密度较大，容易出现浮纤和变形现象。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种超轻高刚聚丙烯改性材料的制备方法，该方法制备出的改性材料具有高强度、高耐热性、轻质的特点。
技术方案：一种超轻高刚聚丙烯改性材料的制备方法，包括：
(1)原料组成：以重量份计，原料组成为：均聚聚丙烯，100份；纳米无机材料，15～25份；抗氧剂，1～5份；偶联剂，2～5份；分散剂，1～5份；所述的纳米无机材料由滑石粉、碳酸钙和玻璃微珠混合而成，所述的滑石粉的细度为3500～4500目，所述碳酸钙的细度为1000～1500目，所述玻璃微球的直径为15～135um；
(2)将各原料按配方称量后，置于混合机中共混25～30分钟，然后加入双螺杆挤出机中，在200～230℃经过熔融共混挤出造粒，得到所述的超轻高刚聚丙烯改性材料。
所述的滑石粉、玻璃微珠和碳酸钙的质量比为75：10～15：10～15。
优选的，所述的滑石粉、玻璃微珠和碳酸钙的质量比为75：15：10。
进一步的，以重量份计，原料组成为：均聚聚丙烯，100份；纳米无机材料，15份；抗氧剂，3份；偶联剂，3份；分散剂，3份。
所述的滑石粉的细度为4000目，所述碳酸钙的细度为1250目，所述玻璃微球采用3M公司的K1型号。
步骤(2)中，双螺杆挤出机加料口到口模各段温度依次分别为200℃、215℃、220℃、230℃、230℃、230℃、230℃、220℃、210℃。
所述的均聚聚丙烯由YPJ-630H、YPJ-1215C按质量比为80:20～30配制而成，优选的，两者的质量比为80:20。。
所述的抗氧剂由1010、DLTP按质量比50:40～50配制而成；优选的，两者的质量比为50:50。
所述的偶联剂由TMC-201和KBM1003按质量比为65：30～35配制而成；优选的，两者的质量比为65:35。
所述的分散剂为SP-1082。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
现有技术中，玻璃纤维增强聚丙烯密度一般为1.14～1.17g/cm3，弯曲模量一般为3000～4000MPa，热变形温度一般为120～140℃。本发明采用级配无机材料对聚丙烯进行改性，并对纳米无机材料体系与分散剂和偶联剂体系的设计及优化，改善超细纳米无机材料的分散性，实现了在材料密度超低的情况下，改性聚丙烯材料具有很高的耐热性，刚性，且收缩率低(普通聚丙烯的收缩率在1.8～2.5％；本发明超轻高刚聚丙烯改性材料的收缩率在0.4～0.6％)不变形，可部分替代玻纤制品，可广泛应用于家用电器、汽车工业等领域。可以解决目前玻璃纤维增强聚丙烯密度过高，易变形的问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
本发明实施例所用的原料来源如下：
均聚聚丙烯YPJ-630H、YPJ-1215C：扬子石油化工有限公司；
滑石粉：4000目，货号HYT-4000，优托科矿产(昆山)有限公司；
碳酸钙：1250目，石家庄宝丰化工有限公司；
玻璃微珠：货号K1，3M公司；
抗氧化剂1010、DLTP：巴斯夫股份公司；
钛酸酯偶联剂TMC-201：天长市绿色化工助剂厂；
硅烷偶联剂KBM1003：日本信越化学；
分散剂SP-1082，上海哲华化工材料有限公司；
双螺杆挤出机：型号TSE-75同向双螺杆挤出机，南京瑞亚挤出机械制造有限公司。
实施例1
一种超轻高刚聚丙烯改性材料，以重量份计，原料组成为：
其中，均聚聚丙烯由YPJ-630H、YPJ-1215C按质量比为80:20组成；
纳米无机材料由滑石粉、玻璃微珠和碳酸钙按质量比为75：15：10配制而成。
抗氧剂由1010、DLTP按质量比50:50配制而成；
偶联剂由TMC-201和KBM1003按质量比为65：35配制而成；
分散剂为SP-1082。
将各原料按配方称量后，置于高速混合机中高速(混合速度为300转/min)共混25～30分钟，然后加入双螺杆挤出机中准备挤出造粒；通过双螺杆挤出机与上述原料混炼，在200～230℃经过熔融共混挤出造粒，得到超轻高刚聚丙烯改性材料。造粒过程中按需要调整螺杆转速(450～480转/分钟)及喂料转速(45～60转/分钟)，以控制好生产工艺。
双螺杆挤出机加料口到口模各段温度依次分别为200℃、215℃、220℃、230℃、230℃、230℃、230℃、220℃、210℃。
对试验得到的超轻高刚聚丙烯改性材料进行标准样条制作并测试后，所得数据如下：
测试方法：密度：参照ISO1183非泡沫塑料密度的测定方法；
弯曲模量：参照ISO178塑料.弯曲性能测试；
热变形温度：参照ISO75塑料.负荷热变形温度的测定。
表1
编号 密度(g/cm3) 弯曲模量(MPa) 热变形温度(℃)
1 0.973 3556 118.5
2 0.971 3554 119
3 0.985 3601 120.5
4 0.988 3612 121
5 0.975 3594 119.5
实施例2
改变滑石粉、玻璃微珠和碳酸钙的质量比，其余同实施例1，结果见表2。
表2
对比例1
纳米无机材料替换为分别单独使用滑石粉、玻璃微珠或碳酸钙，其余同实施例1。结果如表3。
表3
纳米无机材料 密度(g/cm3) 弯曲模量(MPa) 热变形温度(℃)
滑石粉 1.012 3193 125
玻璃微珠 0.936 2690 114
碳酸钙 1.094 2871 118

Claims (9)

1.一种超轻高刚聚丙烯改性材料的制备方法，其特征在于，包括：
(1)原料组成：以重量份计，原料组成为：均聚聚丙烯，100份；纳米无机材料，15～25份；抗氧剂，1～5份；偶联剂，2～5份；分散剂，1～5份；所述的纳米无机材料由滑石粉、碳酸钙和玻璃微珠混合而成，所述的滑石粉的细度为3500～4500目，所述碳酸钙的细度为1000～1500目，所述玻璃微球的直径为15～135um；
(2)将各原料按配方称量后，置于混合机中共混25～30分钟，然后加入双螺杆挤出机中，在200～230℃经过熔融共混挤出造粒，得到所述的超轻高刚聚丙烯改性材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的滑石粉、玻璃微珠和碳酸钙的质量比为75：10～15：10～15。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的滑石粉、玻璃微珠和碳酸钙的质量比为75：15：10。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的滑石粉的细度为4000目，所述碳酸钙的细度为1250目，所述玻璃微球采用3M公司的K1型号。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，双螺杆挤出机加料口到口模各段温度依次分别为200℃、215℃、220℃、230℃、230℃、230℃、230℃、220℃、210℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的均聚聚丙烯由YPJ-630H、YPJ-1215C按质量比为80:20～30配制而成。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的抗氧剂由1010、DLTP按质量比50:40～50配制而成。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的偶联剂由TMC-201和KBM1003按质量比为65：30～35配制而成。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的分散剂为SP-1082。
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