CN106554564B - 高耐热改性聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

高耐热改性聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高耐热改性聚丙烯复合材料及其制备方法，包括以重量份计的如下原料制成：聚丙烯90‑100份、SBS 10‑15份、滑石粉10‑15份、阴米粉1.5‑1.8份、麦芽糊精0.8‑1.0份、硅化镁4‑6份、陶瓷纤维7‑9份、木质纤维素7‑9份、气相白炭黑5‑7份、硅灰石粉4‑6份、松柏灰3‑5份、远红外陶瓷粉5‑7份、偶联剂0.8‑1.2份、增韧剂3‑5份、相容剂4‑7份。本发明的高耐热改性聚丙烯复合材料耐热性好、加工流动性好、表面光泽度低，应用范围极广。

Description

高耐热改性聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯改性技术领域。更具体地说，本发明涉及一种高耐热改性聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
近年来，我国PP市场需求量增长很快。聚丙烯(PP)是一种性能优良的热塑性合成树脂，在注塑、挤管、吹膜、涂覆、喷丝、改性工程塑料等各种工业和民用塑料制品领域具有广泛的应用。近年来，随着我国包装、电子、汽车等工业的快速发展，加大地促进了我过PP工业的发展，生产能力和消费量不断增长，但目前的产量仍不能满足实际生产的需求，发展前景广阔。
由于SBS具有高弹性、耐低温性等优点，同时它兼具硫化橡胶和热塑性的优良性能，能够较好的改善PP的冲击韧性。而滑石粉由于其本身所具有的层状结构，不仅能够提高PP的加工流动性还可以降低加工成本，人们都喜欢以其作为研究对象对聚丙烯进行改性，然而，无论是常用来改性聚丙烯材料的SBS还是滑石粉，直接填充的方式都无法改善聚丙烯的耐热性和流动性能，甚至使得其拉伸性能、弯曲性能下降，以至于其应用受到一定的限制。另外，聚丙烯材料的本身的光泽度较高，限制了其在一些领域如汽车内饰材料的要求。因此，寻找一种机械性能强、加工性能好、高耐热、光泽度低的改性聚丙烯复合材料具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种耐热性好、加工流动性好、表面光泽度低的高耐热改性聚丙烯复合材料。
本发明还有一个目的是提供一种高耐热改性聚丙烯复合材料的制备方法，该方法操作简单，能辅助提升改性聚丙烯复合材料的耐热性和加工流动性。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种高耐热改性聚丙烯复合材料，包括以重量份计的如下原料制成：聚丙烯90-100份、SBS 10-15份、滑石粉10-15份、阴米粉1.5-1.8份、麦芽糊精0.8-1.0份、硅化镁4-6份、陶瓷纤维7-9份、木质纤维素7-9份、气相白炭黑5-7份、硅灰石粉4-6份、松柏灰3-5份、远红外陶瓷粉5-7份、偶联剂0.8-1.2份、增韧剂3-5份、相容剂4-7份。
优选的是，所述的高耐热改性聚丙烯复合材料，偶联剂为甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷，增韧剂为乙烯辛烯共聚物。
优选的是，所述的高耐热改性聚丙烯复合材料，相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，其接枝度为25％-30％。
优选的是，所述的高耐热改性聚丙烯复合材料，阴米粉为阴米经粉碎过400目筛得到，松柏灰为松柏枝燃烧得到的灰粉碎过筛400目得到。
本发明还提供了一种高耐热改性聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份称取聚丙烯90-100份、SBS 10-15份、滑石粉10-15份、阴米粉1.5-1.8份、麦芽糊精0.8-1.0份、硅化镁4-6份、陶瓷纤维7-9份、木质纤维素7-9份、气相白炭黑5-7份、硅灰石粉4-6份、松柏灰3-5份、远红外陶瓷粉5-7份、偶联剂0.8-1.2份、增韧剂3-5份、相容剂4-7份；
步骤二、将步骤一中各原料混合，经高速搅拌机混合均匀，经双螺杆挤出机一次挤出，经循环水冷却后再经切粒机造粒，烘干，再经双螺杆挤出机二次挤出后造粒即得高耐热改性聚丙烯复合材料，两次挤出机料筒各段温度均依次设定为：一区温度220℃、二区温度225℃、三区温度230℃、四区温度220℃、五区温度200℃、六区温度190℃，机头温度210℃，主机频率12.0Hz，切料频率13.0Hz，喂料频率15.0Hz。
优选的是，所述的高耐热改性聚丙烯复合材料的制备方法，步骤二中混合原料经一次挤压之后行下述处理之后经循环水冷却后造粒，具体处理为：
将一次挤压得到的物料先以25℃/h的升温速率加热至200℃，再以20℃/h的降温速率冷却至80℃，然后以30℃/h的升温速率加热至230℃，再以25℃/h的降温速率冷却至130℃，最后以50℃/h的升温速率加热至280℃，再以40℃/h的降温速率冷却至80℃。
本发明至少包括以下有益效果：
1)本发明通过添加阴米粉、麦芽糊精、硅化镁、陶瓷纤维、木质纤维素、气相白炭黑、硅灰石粉、松柏灰、远红外陶瓷粉，提高了改性聚丙烯的耐热性、加工流动性能，降低其表面光泽度，使得成品的综合性能提高；
2)本发明制备高耐热改性聚丙烯复合材料的方法简单，易于操作，通过二次挤压改善了直接添加滑石粉导致的拉伸强度和弯曲性能下降的问题。
3)本发明还通过三次升降温处理，进一步提高了改性聚丙烯复合材料的耐热性以及加工流动性。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1：
配方：
一种高耐热改性聚丙烯复合材料，包括以重量份计的如下原料制成：聚丙烯90份、SBS 10份、滑石粉10份、阴米粉1.5份、麦芽糊精0.8份、硅化镁4份、陶瓷纤维7份、木质纤维素7份、气相白炭黑5份、硅灰石粉4份、松柏灰3份、远红外陶瓷粉5份、偶联剂0.8份、增韧剂3份、相容剂4份。
其中，所述的高耐热改性聚丙烯复合材料，阴米粉为阴米经粉碎过400目筛得到，松柏灰为松柏枝燃烧得到的灰粉碎过筛400目得到。
本实施例还提供了一种高耐热改性聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按上述配方称取各原料；
步骤二、将步骤一中各原料混合，经高速搅拌机混合均匀，经双螺杆挤出机一次挤出，经循环水冷却后再经切粒机造粒，烘干，再经双螺杆挤出机二次挤出后造粒即得高耐热改性聚丙烯复合材料，两次挤出机料筒各段温度均依次设定为：一区温度220℃、二区温度225℃、三区温度230℃、四区温度220℃、五区温度200℃、六区温度190℃，机头温度210℃，主机频率12.0Hz，切料频率13.0Hz，喂料频率15.0Hz。
实施例2：
配方：
一种高耐热改性聚丙烯复合材料，包括以重量份计的如下原料制成：聚丙烯95份、SBS 13份、滑石粉13份、阴米粉1.6份、麦芽糊精0.9份、硅化镁5份、陶瓷纤维8份、木质纤维素8份、气相白炭黑6份、硅灰石粉5份、松柏灰4份、远红外陶瓷粉6份、偶联剂1.0份、增韧剂4份、相容剂5份。
其中，所述的高耐热改性聚丙烯复合材料，阴米粉为阴米经粉碎过400目筛得到，松柏灰为松柏枝燃烧得到的灰粉碎过筛400目得到。
本实施例还提供了一种高耐热改性聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按上述配方称取各原料；
步骤二、将步骤一中各原料混合，经高速搅拌机混合均匀，经双螺杆挤出机一次挤出，经循环水冷却后再经切粒机造粒，烘干，再经双螺杆挤出机二次挤出后造粒即得高耐热改性聚丙烯复合材料，两次挤出机料筒各段温度均依次设定为：一区温度220℃、二区温度225℃、三区温度230℃、四区温度220℃、五区温度200℃、六区温度190℃，机头温度210℃，主机频率12.0Hz，切料频率13.0Hz，喂料频率15.0Hz。
实施例3：
配方：
一种高耐热改性聚丙烯复合材料，包括以重量份计的如下原料制成：聚丙烯100份、SBS 15份、滑石粉15份、阴米粉1.8份、麦芽糊精1.0份、硅化镁6份、陶瓷纤维9份、木质纤维素9份、气相白炭黑7份、硅灰石粉6份、松柏灰5份、远红外陶瓷粉7份、偶联剂1.2份、增韧剂5份、相容剂7份。
其中，阴米粉为阴米经粉碎过400目筛得到，松柏灰为松柏枝燃烧得到的灰粉碎过筛400目得到。
其中，偶联剂为甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷，增韧剂为乙烯辛烯共聚物。
其中，相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，其接枝度为25％-30％。
本实施例还提供了一种高耐热改性聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按上述配方称取各原料；
步骤二、将步骤一中各原料混合，经高速搅拌机混合均匀，经双螺杆挤出机一次挤出，经循环水冷却后再经切粒机造粒，烘干，再经双螺杆挤出机二次挤出后造粒即得高耐热改性聚丙烯复合材料，两次挤出机料筒各段温度均依次设定为：一区温度220℃、二区温度225℃、三区温度230℃、四区温度220℃、五区温度200℃、六区温度190℃，机头温度210℃，主机频率12.0Hz，切料频率13.0Hz，喂料频率15.0Hz。
实施例4：
在实施例3的基础上，所述的高耐热改性聚丙烯复合材料的制备方法，步骤二中混合原料经一次挤压之后行下述处理之后经循环水冷却后造粒，具体处理为：
将一次挤压得到的物料先以25℃/h的升温速率加热至200℃，再以20℃/h的降温速率冷却至80℃，然后以30℃/h的升温速率加热至230℃，再以25℃/h的降温速率冷却至130℃，最后以50℃/h的升温速率加热至280℃，再以40℃/h的降温速率冷却至80℃。
对比例1：
一种高耐热改性聚丙烯复合材料，包括以重量份计的如下原料制成：聚丙烯100份、SBS 15份、滑石粉15份、偶联剂1.2份、增韧剂5份、相容剂7份。
其中，偶联剂为甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷，增韧剂为乙烯辛烯共聚物。
其中，相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，其接枝度为25％-30％。
采用一次挤压的方法制备改性聚丙烯复合材料，具体参数同实施例3。
对比例2：
一种高耐热改性聚丙烯复合材料，包括以重量份计的如下原料制成：聚丙烯100份、SBS 15份、滑石粉15份、偶联剂1.2份、增韧剂5份、相容剂7份。
其中，偶联剂为甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷，增韧剂为乙烯辛烯共聚物。
其中，相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，其接枝度为25％-30％。
采用实施例3的方法制备改性聚丙烯复合材料，具体参数同实施例3。
为了说明本发明的高耐热改性聚丙烯复合材料的优点，本发明的发明人将实施例3、实施例4、对比例1和对比例2制备的改性聚丙烯粒子材料在90～100℃鼓风烘箱中干燥2～3小时，然后将干燥好的粒子材料在注射成型机上注射成型制样，并进行以下各项性能检测。
具体测试方法如下：
(1)热变形温度性能测试：采用承德市金建维卡软化点温度测定仪，加载负荷10.0N，升温速率120℃/h，叠合层数：1层，叠合厚度：4mm，试样规格：(10×10×4mm3)。每批实验3个样，取其平均值。
(2)流动性能测试：采用承德市金建熔体流动速率仪，温度设定为230℃，测量时间间隔为30s熔体流动速率(g/10min)按下式计算:
MFR＝600×W/t …(2)
式中：W为切取样条质量的算术平均值，g；
t为切样时间间隔，s。
每批切取10个样，取其中三个样质量相近的算平均值。
(3)光泽度测试：按标准GB8807用光泽度仪从光面60°入射角测试。
(4)简支梁冲击强度测试：按ISO179-1-2000标准进行，试样尺寸为80×10×4mm，缺口深度为试样厚度的三分之一。
(5)拉伸性能测试：采用国标GB/T1040-2006《塑料拉伸试验方法》测试拉伸强度、断裂伸长率性能。
(6)弯曲性能测试：采用GB9341-2008《塑料弯曲性能试验方法》测试弯曲强度和弯曲模量。
具体结果见表1。从表1可以看出，实施例3和实施例4的方法得到的改性聚丙烯复合材料相比对比例1和对比例2，其维卡软化点、熔体流动速率明显高出，而光泽度则明显降低，其他物理性能指标也得到了相应的提高。从实施例4和实施例3可以看出，实施例4的方法相比实施例3，其维卡软化点、熔体流动速率进一步提高，说明实施例4的方法可以进一步提高改性聚丙烯复合材料的耐热性和流动性能。
表1不同实施例和对比例的测试结果
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (1)

1.一种高耐热改性聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、按重量份称取聚丙烯90-100份、SBS 10-15份、滑石粉10-15份、阴米粉1.5-1.8份、麦芽糊精0.8-1.0份、硅化镁4-6份、陶瓷纤维7-9份、木质纤维素7-9份、气相白炭黑5-7份、硅灰石粉4-6份、松柏灰3-5份、远红外陶瓷粉5-7份、偶联剂0.8-1.2份、增韧剂3-5份、相容剂4-7份；
步骤二、将步骤一中各原料混合，经高速搅拌机混合均匀，经双螺杆挤出机一次挤出，经循环水冷却后再经切粒机造粒，烘干，再经双螺杆挤出机二次挤出后造粒即得高耐热改性聚丙烯复合材料，两次挤出机料筒各段温度均依次设定为：一区温度220℃、二区温度225℃、三区温度230℃、四区温度220℃、五区温度200℃、六区温度190℃，机头温度210℃，主机频率12.0Hz，切料频率13.0Hz，喂料频率15.0Hz；
步骤二中混合原料经一次挤压之后进行下述处理之后经循环水冷却后造粒，具体处理为：
将一次挤压得到的物料先以25℃/h的升温速率加热至200℃，再以20℃/h的降温速率冷却至80℃，然后以30℃/h的升温速率加热至230℃，再以25℃/h的降温速率冷却至130℃，最后以50℃/h的升温速率加热至280℃，再以40℃/h的降温速率冷却至80℃。
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