CN106750949A - 一种家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

一种家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料及其制备方法，属于高分子材料领域，增强聚丙烯材料由下列原料按重量份组成：聚丙烯38‑48份、纳米级碳酸钙5‑10份、玻璃纤维15‑30份、聚丁烯10‑30份、相容剂3‑5份、硅烷偶联剂0.1‑0.3份、抗氧剂0.2‑1份、润滑剂0.5‑1份、硅酮母粒1‑2份。本发明以聚丙烯为基材，加入玻璃纤维和高熔融指数的聚丁烯，添加纳米级碳酸钙通过双螺杆挤出制得；本发明家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料是采用聚丁烯在双螺杆中剪切变稀的性质，使其在制样过程中浮至材料表面，从而对外漏的玻纤进行覆盖，制得的增强聚丙烯具有高光泽、低浮纤等特点，可以完全取代ABS材料在家电外观件上的使用。

Description

一种家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体是一种家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
随着材料科学的发展，人们对家电的外观也提出了越来越高的要求，由于ABS的易加工性，优秀的力学性能以及丰富的色彩而被广泛应用。
聚丙烯PP具有比重轻、价格低廉、机械性能好和耐热性能佳等优良的物理性能和加工性，并且耐溶剂性、耐高温性,是通用塑料中发展最快的一种材料,广泛的应用在汽车内饰件及家电产品中，但是聚丙烯材料则由于其刚性较ABS差，而增强聚丙烯的外观差所以在家电外观件上没有使用的那么广泛。
玻纤增强PP材料是具有高强度，尺寸稳定好，是一种高强度材料，即在添加玻璃纤维增强后，大大提高其机械性能、耐热性和尺寸稳定性。在实际应用中可以以塑代钢和取代增强工程塑料，满足高强结构制件、汽车、家电等领域的使用要求。对于绝大部分外观制件来说，不仅要求高的强度，同时要求制品表面浮纤较少。然而，现有的玻纤增强聚丙烯还不能满足制件的外观要求，或者是以降低材料机械强度来满足外观。
现有技术的缺陷是玻纤处理过程很麻烦，处理液成分复杂，工艺控制要求较高，不易于现有加工设备中实现。对于短玻璃纤维增强聚丙烯材料的浮纤问题一直没有有效的方式解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种家电用高广泽低浮纤增强聚丙烯材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料，由下列原料按重量份组成：
进一步方案，所述聚丙烯为间规聚丙烯、无规聚丙烯中的至少一种。
进一步方案，所述纳米级碳酸钙为粒径分布为D50＜200nm的重质碳酸钙。
进一步方案，所述玻璃纤维为直径为10-14μm、长度为3.0-4.5mm的玻璃纤维短切原丝。
进一步方案，所述聚丁烯为分子量25-30万，熔融指数在30-100g/10min的聚正丁烯。
进一步方案，所述相容剂为接枝率1.5-2.0％的聚丙烯接枝马来酸酐。
进一步方案，所述硅烷偶联剂为丁二烯基三乙氧基硅烷、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si-69)中的至少一种。
进一步方案，所述抗氧剂为受阻酚类、硫代酯类、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
进一步方案，所述润滑剂选自聚乙烯蜡、硬脂酸盐、乙撑双硬脂酰胺、接枝乙撑双硬脂酰胺中的至少一种；硅酮母粒是以HDPE为载体，硅化合物含量在50-65％。
本发明的另一个目的在于提供一种家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料制备的方法，包括以下步骤：
(1)将纳米级碳酸钙干燥后，用溶液重量百分浓度为10％的硅烷偶联剂的乙醇溶液低速搅拌回流30min，室温静置12h，真空抽滤，置于电热恒温鼓风干燥箱中80℃干燥至恒重，得表面处理后的纳米级碳酸钙，备用；
(2)将经(1)处理后的纳米级碳酸钙和聚丙烯、相容剂、聚丁烯、抗氧剂、润滑剂、硅酮母粒，一起加入通有氮气保护的混合机中高速混合2-10min；
(3)在氮气保护下，将(2)混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，再从挤出机的侧喂料口加入玻璃纤维，经挤出、造粒制得家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料；其中挤出机的机筒温度为205-220℃，螺杆转速为400-600r/min，真空度为-0.04～0.1MPa。
本发明采用玻纤增强聚丙烯材料作为主体，并加入高融指聚丁烯，添加纳米级碳酸钙，通过双螺杆挤出制得，本发明利用聚丁烯在双螺杆中剪切变稀的性质，使其在制样过程中浮至材料表面，从而对外漏的玻纤进行覆盖；本发明制得的增强聚丙烯具有高光泽，光泽度60度角可以达到85％低浮纤的优点，可以在原有的ABS模具上无缝替换，且价格较ABS低廉，解决了增强聚丙烯产品在家电产品外观件上使用受限的问题。
本发明的有益效果：
1、本发明家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料是采用通用的PP基材、玻璃纤维、碳酸钙、聚丁烯、润滑剂及抗氧剂制得，其原材料易得并可直接用于工业化生产；并可用废旧塑料源PP以解决废旧塑料源PP的回收再生利用问题；
2、本发明制得的家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料是采用聚丁烯在双螺杆中剪切变稀的性质，使其在制样过程中浮至材料表面，从而对外漏的玻纤进行覆盖，制得的增强聚丙烯具有高光泽、低浮纤等特点，可以完全取代ABS材料在家电外观件上的使用。
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。
在下面实施例中所采用聚丁烯为分子量为25-30万、熔融指数在30-100g/10min的聚正丁烯，相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐。
实施例一：
本实施例中的家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料是由下列原料按重量份组成：
具体制备方法包括以下步骤：
(1)按配比称取5份干燥后的纳米级碳酸钙，用含量0.15份硅烷偶联剂的乙醇溶液(溶液重量百分浓度为10％)低速搅拌回流30min，室温静置12h，真空抽滤，置于电热恒温鼓风干燥箱中80℃干燥至恒重，得表面处理的纳米级碳酸钙，备用；
(2)将5份表面处理后的纳米级碳酸钙、41份间规聚丙烯、3份相容剂聚丙烯接枝马来酸酐、30份聚丁烯、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.2份硬脂酸钙、0.3份聚乙烯蜡、1份硅酮母粒，一起加入通有氮气保护的混合机中高速混合2min；
(3)在氮气保护下，将(2)混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，再从挤出机的侧喂料口加入配比为20份的玻璃纤维，经挤出、造粒制得家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料；其中挤出机的机筒温度为205℃，螺杆转速为400r/min，真空度为0.1MPa。
实施例二：
本实施例中的家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯是由下列原料按重量份组成：
具体制备方法包括以下步骤：
(1)按配比称取7份干燥后的纳米级碳酸钙，用含量0.1份硅烷偶联剂的乙醇溶液(重量百分浓度为10％)低速搅拌回流30min，室温静置12h，真空抽滤，置于电热恒温鼓风干燥箱中80℃干燥至恒重，得表面处理的纳米级碳酸钙，备用；
(2)将7份表面处理后的纳米级碳酸钙、38份聚丙烯、5份相容剂聚丙烯接枝马来酸酐、20份聚丁烯、0.2份抗氧剂1010、0.3份抗氧剂DSTP、0.8份润滑剂乙撑双硬脂酰胺、1.5份硅酮母粒，一起加入通有氮气保护的混合机中高速混合6min；
(3)在氮气保护下，将(2)混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，再从挤出机的侧喂料口加入配比为30份的玻璃纤维，经挤出、造粒制得家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料；其中挤出机的机筒温度为210℃，螺杆转速为500r/min，真空度为-0.04MPa。
实施例三：
本实施例中的家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯是由下列原料按重量份组成：
具体制备方法包括以下步骤：
(1)按配比称取10份干燥后的纳米级碳酸钙，用含量0.3份硅烷偶联剂的乙醇溶液(重量百分浓度为10％)低速搅拌回流30min，室温静置12h，真空抽滤，置于电热恒温鼓风干燥箱中80℃干燥至恒重，得表面处理的纳米级碳酸钙，备用；
(2)将10份表面处理后的纳米级碳酸钙、24份无规聚丙烯、24份间规聚丙烯、4份相容剂聚丙烯接枝马来酸酐、10份聚丁烯、0.5份抗氧剂1010、0.5份抗氧剂DSTP、1份润滑剂硬脂酸钙、2份硅酮母粒，一起加入通有氮气保护的混合机中高速混合10min；
(3)在氮气保护下，将(2)混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，再从挤出机的侧喂料口加入配比为15份的玻璃纤维，经挤出、造粒制得家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料；其中挤出机的机筒温度为220℃，螺杆转速为600r/min，真空度为0.05MPa。
将上述实施例1-3制得的家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料主要物性指标根据相关检测标准测试其拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量、悬臂梁缺口冲击强、密度与光泽度，其检测标准与检测结果如下表1所示：
表1实施例1-3的高光泽低浮纤增强聚丙烯主要物性指标
从表1可看出本发明制备的家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯以聚丙烯共聚物为基材在氮气保护下，加入聚丁烯、玻纤等辅材通过反应挤出，制得的复合材料性能比普通ABS物理性能有较大提高，并且在国标标准下测试光泽度，基本一致，并且远高于普通的增强聚丙烯复合材料。
其中：
1、材料的表面光泽度和聚丁烯的含量有很大关系，在相同玻纤含量的配方中，聚丁烯含量越高，表面光泽度越好；
2、材料的表面光泽度和玻纤含量有一定关系，在相同配方体系中，玻纤含量越多，光泽度越差；
3、材料表面光泽度与材料中硅酮含量有一定关系，在1％添加量以内硅酮含量越高光泽度越好，但是高于1％材料表面会由于小分子析出太多而发雾，从而对光泽度有负面影响。
如在本发明的制备组份中添加紫外光吸收剂、光稳定剂、抗静电剂、着色剂等功能助剂，使复合材料具有相应特性亦受本发明保护。
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这些实施例做出各种修改，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)

1.一种家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料，其特征在于，由下列原料按重量份组成：
聚丙烯 38-48份
纳米级碳酸钙 5-10份
玻璃纤维 15-30份
聚丁烯 10-30份
相容剂 3-5份
硅烷偶联剂 0.1-0.3份
抗氧剂 0.2-1份
润滑剂 0.5-1份
硅酮母粒 1-2份。
2.根据权利要求1所述的家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯为间规聚丙烯、无规聚丙烯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述纳米级碳酸钙为粒径分布为D50＜200nm的重质碳酸钙。
4.根据权利要求1所述的家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述玻璃纤维为直径为10-14μm、长度为3.0-4.5mm的玻璃纤维短切原丝。
5.根据权利要求1所述的家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丁烯为分子量25-30万，熔融指数在30-100g/10min的聚正丁烯。
6.根据权利要求1所述的家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述相容剂为接枝率1.5-2.0%的聚丙烯接枝马来酸酐。
7.根据权利要求1所述的家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为丁二烯基三乙氧基硅烷、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基] 四硫化物（Si-69）中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类、硫代酯类、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述润滑剂选自聚乙烯蜡、硬脂酸盐、乙撑双硬脂酰胺、接枝乙撑双硬脂酰胺中的至少一种；硅酮母粒是以HDPE为载体，硅化合物含量在50-65%。
10.一种制备如权利要求1所述的家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将纳米级碳酸钙干燥后，用溶液重量百分浓度为10%的硅烷偶联剂的乙醇溶液低速搅拌回流30min，室温静置12h，真空抽滤，置于电热恒温鼓风干燥箱中80℃干燥至恒重，得表面处理后的纳米级碳酸钙，备用；
（2）将经（1）处理后的纳米级碳酸钙和聚丙烯、相容剂、聚丁烯、抗氧剂、润滑剂、硅酮母粒，一起加入通有氮气保护的混合机中高速混合2-10min；
（3）在氮气保护下，将（2）混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，再从挤出机的侧喂料口加入玻璃纤维，经挤出、造粒制得家电用高光泽低浮纤增强聚丙烯材料；其中挤出机的机筒温度为205-220℃，螺杆转速为400-600r/min，真空度为-0.04～0.1MPa。
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