CN106243510A - 一种高耐磨改性聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高耐磨改性聚丙烯复合材料，各原料按重量份的配比为：聚丙烯60‑75份；二硫化钼10‑15份；环氧树脂10‑15份；环氧固化剂0.5‑2份；相容剂1‑10份；表面爽滑剂0.1‑2份；其它助剂0.7‑1份。本发明通过二硫化钼、环氧树脂、固化剂及相容剂和其他助剂的添加，使得二硫化钼在基体里面分散状况更好且更稳定，耐磨性提高；本发明复合材料表面摩擦系数≤2.5，缺口冲击强度大于5KJ/m2，弯曲模量大于1600MPa，提高了聚丙烯复合材料的使用范围。

Description

一种高耐磨改性聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子技术领域，具体是一种高耐磨改性聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
改性聚丙烯材料以其优良的物理性能越来越多的应用在生活的各个方面，但是聚丙烯材料的耐磨性和耐划伤性差。
二硫化钼作为一种高润滑的片层无机材料，广泛应用于各类工业器材的润滑，润滑好，目数高，耐热性好。环氧树脂反应性高，对剪切敏感，高剪切过程中容易产生趋向性，固化后硬度大，模量高。利用环氧树脂和相容剂提高二硫化钼与聚丙烯基体的相容性以及二硫化钼粉体在聚丙烯材料中稳固性，可以大大提高材料的耐磨性能。但是由于耐磨要求不能对材料进行曾韧处理，故材料韧性会相对较差，使用时需要考虑到材料注塑后制件的使用功能。中国专利CN 105086152A公开了一种耐磨聚丙烯材料，其配方并没有显示出加入弹性体和填料能提高材料耐磨性能，反而不加入耐磨性更好；而此篇文章是通过提高材料表面硬度和表面爽滑性提高材料耐磨性，效果明显。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高耐磨改性聚丙烯复合材料及其制备方法，提高材料整体耐磨性，且性能适当提高。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高耐磨改性聚丙烯复合材料，其特征在于，各原料按重量份的配比为：
聚丙烯 60-75份；
二硫化钼 10-15份；
环氧树脂 10-15份；
环氧固化剂 0.5-2份；
相容剂 1-10份；
表面爽滑剂 0.1-2份；
其它助剂 0.7-1份。
所述聚丙烯为熔融指数为0.5-50g/min的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种。
所述二硫化钼粒度为5000-20000目的片状二硫化钼。
所述环氧树脂为环氧当量600的双酚A型环氧树脂中的一种。
所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率在0.5-2％。
所述环氧固化剂为脂肪多元胺型固化剂、脂环多元胺型固化剂中的一中，进一步优选为三乙烯四胺、四乙烯五胺、二氨基环乙烷、二氨基环乙基甲烷中的一种。
所述表面爽滑剂为芥酸酰胺、油酸酰胺、中等分子量硅酮、单甘脂中的一种。
所述其它助剂为抗氧剂、光稳定剂、分散剂、润滑剂中的至少一种；
其中，抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010；光稳定剂为亚磷酸酯、二甲基二硫代氨基甲酸酯、二硫代磷酸酯或受阻胺类；分散剂为为LD分散剂中的一种。
本发明还提供一种高耐磨改性聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：按配比称取聚丙烯、二硫化钼、环氧固化剂、相容剂、环氧树脂、表面爽滑剂及其他助剂加入到高速混合机中，于80-150r/min下混合5-7min得混合物料；再将该混合物料从喂料口加入双螺杆挤出机中经熔融、挤出、冷却和造粒制得高耐磨聚丙烯复合材料。
螺杆转速为100-300转/min，螺杆长径比为30-45:1，挤出机温度为185-225℃，真空度为-0.08MPa。
本发明的有益效果：
1、本发明加入环氧树脂，提高二硫化钼在材料中的稳定性，高温条件下环氧树脂与二硫化钼结合性高。
2、本发明加入环氧树脂固化剂，环氧树脂固化后将与无机材料紧密结合在一起，防止摩擦过程中二硫化钼受应力而被分离。
3、本发明加入相容剂，提高了固化后环氧树脂与基体聚丙烯的相容性，提高复合材料整体耐摩擦性能。
4、本发明加入表面爽滑剂，通过爽滑剂不断析出到表面，进一步降低材料的表面摩擦系数。
5、本发明制备的复合材料表面摩擦系数≤2.5，耐磨耗性试验(GB/T15-92)比同类型其他改性聚丙烯高出50％周期，缺口冲击强度大于5KJ/m2，弯曲模量大于1600MPa。
6、本发明通过环氧树脂、固化剂及相容剂和其他助剂的添加，使得二硫化钼在基体里面分散状况更好且更稳定，材料性能基本保持，耐磨性提高，对于产品产量和生产没有任何影响。
7、本发明中的原材料聚丙烯、二硫化钼、助剂等原料易得，其他材料均可以直接用于工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
一种高耐磨改性聚丙烯复合材料，各原料按重量份的配比为：
聚丙烯 60-75份；
二硫化钼 10-15份；
环氧树脂 10-15份；
环氧固化剂 0.5-2份；
相容剂 1-10份；
表面爽滑剂 0.1-2份；
其它助剂 0.7-1份。
按照以下制备方法制备各实施例，各组分的配比如表1所示。
按配比称取聚丙烯、二硫化钼、环氧固化剂、相容剂、环氧树脂、表面爽滑剂及其他助剂加入到高速混合机中，于80-150r/min下混合5-7min得混合物料；再将该混合物料从喂料口加入到有两个抽真空口、螺杆转速为100-300转/min、螺杆长径比为30-45:1、挤出机温度为185-225℃的双螺杆挤出机中经熔融、挤出、冷却和造粒制得高耐磨聚丙烯复合材料。
表1实施例1-3与对比例1中制备原料的组成
根据相关检测标准，对具体实施例1-3及对比例1制得的聚丙烯复合材料进行测试，主要测试物性指标如下：拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、悬臂梁缺口冲击强，摩擦系数(玻璃面上的摩擦系数)，耐磨耗程度，其中耐磨耗程度采用GB/T15-92检测方法，采用同等磨耗下所需要的摩擦周期进行评价。其检测标准与性能检测结果如表2所示：
表2复合材料性能指标
从表2可看出，本发明制备的高耐磨改性聚丙烯复合材料的拉伸强度、弯曲强度等机械性能与对比例相比相差不是非常大。材料的表面摩擦系数有了一定的下降，而在耐磨耗试验中，磨耗周期明显有较大提高，做到了提高材料耐磨耗性能的要求。这是由于在在聚丙烯中添加了二硫化钼且做好了二硫化钼与基体的固定于相容，同时使用迁移性表面爽滑剂，从而制备出具有更耐磨的聚丙烯复合材料。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对实施案例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施案例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高耐磨改性聚丙烯复合材料，其特征在于，各原料按重量份的配比为：
聚丙烯60-75份；
二硫化钼10-15份；
环氧树脂10-15份；
环氧固化剂0.5-2份；
相容剂1-10份；
表面爽滑剂0.1-2份；
其它助剂0.7-1份。
2.根据权利要求1所述的高耐磨改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯为熔融指数为0.5-50g/min的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的高耐磨改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述二硫化钼粒度为5000-20000目的片状二硫化钼。
4.根据权利要求1所述的高耐磨改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述环氧树脂为环氧当量600的双酚A型环氧树脂中的一种。
5.根据权利要求1所述的高耐磨改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率在0.5-2%。
6.根据权利要求1所述的高耐磨改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述环氧固化剂为脂肪多元胺型固化剂、脂环多元胺型固化剂中的一中，进一步优选为三乙烯四胺、四乙烯五胺、二氨基环乙烷、二氨基环乙基甲烷中的一种。
7.根据权利要求1所述的高耐磨改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述表面爽滑剂为芥酸酰胺、油酸酰胺、中等分子量硅酮、单甘脂中的一种。
8.根据权利要求1所述的高耐磨改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述其它助剂为抗氧剂、光稳定剂、分散剂、润滑剂中的至少一种。
9.一种制备如权利要求1-8任意一项所述的高耐磨改性聚丙烯复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：按配比称取聚丙烯、二硫化钼、环氧固化剂、相容剂、环氧树脂、表面爽滑剂及其他助剂加入到高速混合机中，于80-150r/min下混合5-7min得混合物料；再将该混合物料从喂料口加入双螺杆挤出机中经熔融、挤出、冷却和造粒制得高耐磨聚丙烯复合材料。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述螺杆转速为100-300转/min，螺杆长径比为30-45:1，挤出机温度为185-225℃，真空度为-0.08MPa。
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