CN107163395B - 一种聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚丙烯复合材料及其制备方法。本发明得到的聚丙烯复合材料与现有的聚丙烯复合材料相比，除了表面光泽有所提高之外，溶体流动速率、弯曲强度和弯曲模量也均有所提高。具体的，由实施例的实验结果可知，本发明得到的聚丙烯复合材料的表面光泽度最高可提高18％，溶体流动速率最高可提高28g/10min，弯曲强度最高可提高2MPa，弯曲模量最高可提高300MPa。

Description

一种聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯是一种用途广泛的通用塑料，由丙烯单体聚合而成，英文缩写为PP，其熔点为165～175℃，属半结晶性塑料。
聚丙烯树脂根据聚合方法和分子链段排列形式，主要分为共聚、均聚两大类。由于普通聚丙烯树脂很难满足各种行业的应用要求，改性聚丙烯材料已经被应用的非常广泛。但随着如汽车、家电等行业对改性聚丙烯的技术水平要求日益提高，同时对材料的加工特性也提出一些更高的要求。如改性聚丙烯作为吸尘器外壳材料，既要具有良好的耐冲击性能，又要具有优异的外观，如高光泽等特点，此外还需具备一定的尺寸稳定性和加工特性。
目前，虽然现有技术中的改性聚丙烯对材料的韧性有一定程度上的改善。但是，这些改性聚丙烯却普遍存在着光泽度差的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚丙烯复合材料及其制备方法，本发明提供的聚丙烯复合材料在保证材料的韧性的同时具有优异的光泽度。
本发明提供了一种聚丙烯复合材料，由包含以下质量份的原料制备得到：
优选的，所述均聚聚丙烯的熔融指数≥2g/10min。
优选的，所述共聚聚丙烯为高流动共聚聚丙烯和/或高结晶共聚聚丙烯；
所述高流动共聚聚丙烯的熔融指数≥20g/10min；
所述高结晶共聚聚丙烯的熔融指数≥8kg/10min。
优选的，所述增韧剂为乙烯与长直链烯烃的混合物；
所述长直链烯烃为己烯或辛烯。
优选的，所述填料为超细硫酸钡。
优选的，所述成核剂为芳基磷酸酯盐。
优选的，所述主抗氧剂为四[β-(3，5-二特丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；
所述辅抗氧剂为三(2,4-二叔丁基酚)亚磷酸酯。
本发明还提供了上述技术方案所述聚丙烯复合材料的制备方法，包含如下具体步骤：
将所述原料进行干混，得到干混料；所述干混的速率为650～750转/分钟，所述干混的时间为1～4分钟；
将所述干混料进行熔融挤出，得到聚丙烯复合材料。
优选的，所述熔融挤出为双螺杆熔融挤出；
所述熔融挤出的具体工艺参数为：
所述熔融挤出的一区温度为195～205℃；
所述熔融挤出的二区温度为210～230℃；
所述熔融挤出的三区温度为210～230℃；
所述熔融挤出的四区温度为210～230℃；
所述熔融挤出的五区温度为210～230℃；
所述熔融挤出的六区温度为210～230℃；
所述熔融挤出的七区温度为210～230℃；
所述熔融挤出的八区温度为210～230℃；
所述熔融挤出的九区温度为210～230℃；
所述熔融挤出的十区温度为210～230℃；
所述熔融挤出的机头温度为215～230℃；
所述熔融挤出的主机转速为300～400转/分钟。
本发明提供了一种聚丙烯复合材料及其制备方法。本发明得到的聚丙烯复合材料与现有的聚丙烯复合材料相比，除了表面光泽有所提高之外，溶体流动速率、弯曲强度和弯曲模量也均有所提高。具体的，由实施例的实验结果可知，本发明得到的聚丙烯复合材料的表面光泽度最高可提高18％，溶体流动速率最高可提高28g/10min，弯曲强度最高可提高2MPa，弯曲模量最高可提高300MPa。
具体实施方式
本发明提供了一种聚丙烯复合材料，由包含以下质量份的原料制备得到：
本发明提供的聚丙烯复合材料包含30～100份均聚聚丙烯，优选为50～90份，更优选为60～80份。在本发明中，所述均聚聚丙烯的熔融指数优选的≥2g/10min，更优选的≥3g/10min，最优选的≥4g/10min。
以30～100份均聚聚丙烯为基准，本发明提供的聚丙烯复合材料包含0～40份共聚聚丙烯，优选为10～30份，更优选为15～25份。在本发明中，所述共聚聚丙烯优选为高流动共聚聚丙烯和/或高结晶共聚聚丙烯。在本发明中，所述高流动共聚聚丙烯的熔融指数优选的≥20g/10min，更优选的≥30g/10min，最优选的≥40g/10min；所述高结晶共聚聚丙烯的熔融指数优选的≥8kg/10min，更优选的≥9kg/10min，最优选的≥10kg/10min。在本发明中，所述共聚聚丙烯优选为丙烯和乙烯的共聚物，乙烯单元在所述共聚聚丙烯中的含量优选为4～10mol％，更优选为5～8mol％，最优选为6～7mol％。
以30～100份均聚聚丙烯为基准，本发明提供的聚丙烯复合材料包含2～10份增韧剂，优选为4～8份，更优选为5～6份。在本发明中，所述增韧剂优选为乙烯与长直链烯烃的混合物。在本发明中，所述长直链烯烃优选为己烯或辛烯。在本发明中，当所述增韧剂为乙烯与长直链烯烃的混合物时，所述乙烯与长直链烯烃可以按照任意的质量比例进行混合，优选的所述乙烯与长直链烯烃等质量混合。
以30～100份均聚聚丙烯为基准，本发明提供的聚丙烯复合材料包含2～30份填料，优选为5～25份，更优选为10～20份。在本发明中，所述填料优选为超细硫酸钙。在本发明中，所述超细硫酸钙的粒径优选为3.5～5.5μm，更优选为4～5μm，最优选为4.5μm。
以30～100份均聚聚丙烯为基准，本发明提供的聚丙烯复合材料包含1～5份成核剂。在本发明中，所述成核剂的添加量可具体为1份、2份、3份、4份或5份。在本发明中，所述成核剂优选为芳基磷酸酯盐。
以30～100份均聚聚丙烯为基准，本发明提供的聚丙烯复合材料包含0.1～1份主抗氧剂，优选为0.2～0.8份，更优选为0.4～0.6份。在本发明中，所述主抗氧剂优选为四[β-(3，5-二特丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
以30～100份均聚聚丙烯为基准，本发明提供的聚丙烯复合材料包含0.1～1份辅抗氧剂，优选为0.2～0.8份，更优选为0.4～0.6份。在本发明中，所述辅抗氧剂为三(2,4-二叔丁基酚)亚磷酸酯。
以30～100份均聚聚丙烯为基准，本发明提供的聚丙烯复合材料包含0.1～1份润滑剂，优选为0.2～0.8份，更优选为0.4～0.6份。在本发明中，所述润滑剂优选为苏州兴泰国光公司生产的产品型号为TAF的润滑剂。
本发明还提供了一种上述技术方案所述聚丙烯复合材料的制备方法，包含如下具体步骤：
将所述原料进行干混，得到干混料；所述干混的速率为650～750转/分钟，所述干混的时间为1～4分钟；
将所述干混料进行熔融挤出，得到聚丙烯复合材料。
本发明将所述原料进行干混，得到干混料。在本发明中，所述干混优选在高速混合机中进行。在本发明中，所述干混的速率为650～750转/分钟，优选为670～730转/分钟，更优选为690～710转/分钟；所述干混的时间为1～4分钟，具体的可以为1分钟、2分钟、3分钟或4分钟。在本发明中，所述干混优选在室温下进行。
得到所述干混料后，本发明将所述干混料进行熔融挤出，得到聚丙烯复合材料。在本发明中，所述熔融挤出优选为双螺杆熔融挤出；所述熔融挤出用挤出机为南京科倍隆机械有限公司生产的CTE35机。在本发明中，所述熔融挤出的一区温度优选为195～205℃，更优选为198～203℃，最优选为200～201℃；所述熔融挤出的二区温度优选为210～230℃，更优选为215～225℃，最优选为218～223℃；所述熔融挤出的三区温度为210～230℃，更优选为215～225℃，最优选为218～223℃；所述熔融挤出的四区温度为210～230℃，更优选为215～225℃，最优选为218～223℃；所述熔融挤出的五区温度为210～230℃，更优选为215～225℃，最优选为218～223℃；所述熔融挤出的六区温度为210～230℃，更优选为215～225℃，最优选为218～223℃；所述熔融挤出的七区温度为210～230℃，更优选为215～225℃，最优选为218～223℃；所述熔融挤出的八区温度为210～230℃，更优选为215～225℃，最优选为218～223℃；所述熔融挤出的九区温度为210～230℃，更优选为215～225℃，最优选为218～223℃；所述熔融挤出的十区温度为210～230℃，更优选为215～225℃，最优选为218～223℃；所述熔融挤出的机头温度为215～230℃，更优选为220～225℃，最优选为222～223℃。在本发明中，所述熔融挤出的主机转速优选为300～400转/分钟，更优选为320～380转/分钟，最优选为340～360转/分钟。
下面结合实施例对本发明提供的聚丙烯复合材料及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
在下述实施例中，所述份如无特殊说明均为质量份。
实施例原料来源：聚丙烯选用中国石化镇海分公司的V30G-G，熔融指数为11g/10min；巴塞尔公司的EA5076，熔融指数为70g/10min；扬子石化公司的K8003，熔融指数为3g/10min；韩国SK公司的BX3500，熔融指数为10g/10min。
POE选用韩国SK公司的875，熔融指数为5g/10min。
硫酸钡选用成吉化工公司的LC330。
成核剂为日本旭电化公司的NA11。
抗氧剂为汽巴公司的1010、168。
润滑剂为苏州兴泰国光公司的TAF。
实施例1
将33份均聚聚丙烯(V30G-G)、34份高流动聚丙烯(EA5076)、8份POE(SK 875)、0.2份成核剂(NA11)、24份硫酸钡(LC330)、0.1份主抗氧剂(1010)、0.1份辅抗氧剂(168)和0.6份润滑剂(TAF)混合，以700转/分钟的高速搅拌速率在高速混合机中干混4分钟。
将干混得到的干混料加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出，得到聚丙烯复合材料。
双螺杆挤出机上的各段参数设定如下：一区温度200℃，二区温度230℃，三区温度230℃，四区温度230℃，五区温度230℃，六区温度230℃，七区温度230℃，八区温度230℃，九区温度230℃，十区温度230℃，机头230℃，主机转速为300转/分钟，产量约20kg/h。
实施例2
将33份均聚聚丙烯(V30G-G)、34份高结晶聚丙烯(BX3800)、8份POE(SK 875)、0.2份成核剂(NA11)、24份硫酸钡(LC330)、0.1份主抗氧剂(1010)、0.1份辅抗氧剂(168)和0.6份润滑剂(TAF)混合，以700转/分钟的高速搅拌速率在高速混合机中干混4分钟。
将干混得到的干混料加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出，得到聚丙烯复合材料。
双螺杆挤出机上的各段参数设定如下：一区温度195℃，二区温度210℃，三区温度210℃，四区温度210℃，五区温度210℃，六区温度210℃，七区温度210℃，八区温度210℃，九区温度210℃，十区温度210℃，机头215℃，主机转速为350转/分钟，产量约20kg/h。
实施例3
将33份均聚聚丙烯(V30G-G)、17份高流动聚丙烯(EA5076)、17份高结晶聚丙烯(BX3800)、8份POE(SK 875)、0.2份成核剂(NA11)、24份硫酸钡(LC330)、0.1份主抗氧剂(1010)、0.1份辅抗氧剂(168)和0.6份润滑剂(TAF)混合，以700转/分钟的高速搅拌速率在高速混合机中干混4分钟。
将干混得到的干混料加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出，得到聚丙烯复合材料。
双螺杆挤出机上的各段参数设定如下：一区温度205℃，二区温度220℃，三区温度220℃，四区温度220℃，五区温度220℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，九区温度220℃，十区温度220℃，机头220℃，主机转速为400转/分钟，产量约20kg/h。
比较例1
将33份均聚聚丙烯(V30G-G)、34份共聚聚丙烯(K8003)、8份POE(SK 875)、0.2份成核剂(NA11)、24份硫酸钡(LC330)、0.1份主抗氧剂(1010)、0.1份辅抗氧剂(168)和0.6份润滑剂(TAF)混合，以700转/分钟的高速搅拌速率在高速混合机中干混4分钟。
将干混得到的干混料加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出，得到聚丙烯复合材料。
双螺杆挤出机上的各段参数设定如下：一区温度200℃，二区温度230℃，三区温度230℃，四区温度230℃，五区温度230℃，六区温度230℃，七区温度230℃，八区温度230℃，九区温度230℃，十区温度230℃，机头230℃，主机转速为300转/分钟，产量约20kg/h。
比较例2
将33份均聚聚丙烯(V30G-G)、17份高流动聚丙烯(EA5076)、17份共聚聚丙烯(K8003)、8份POE(SK 875)、0.2份成核剂(NA11)、24份硫酸钡(LC330)、0.1份主抗氧剂(1010)、0.1份辅抗氧剂(168)和0.6份润滑剂(TAF)混合，以700转/分钟的高速搅拌速率在高速混合机中干混4分钟。
将干混得到的干混料加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出，得到聚丙烯复合材料。
双螺杆挤出机上的各段参数设定如下：一区温度195℃，二区温度210℃，三区温度210℃，四区温度210℃，五区温度210℃，六区温度210℃，七区温度210℃，八区温度210℃，九区温度210℃，十区温度210℃，机头215℃，主机转速为350转/分钟，产量约20kg/h。
比较例3
将33份均聚聚丙烯(V30G-G)、17份高结晶聚丙烯(BX3800)、17份共聚聚丙烯(K8003)、8份POE(SK 875)、0.2份成核剂(NA11)、24份硫酸钡(LC330)、0.1份主抗氧剂(1010)、0.1份辅抗氧剂(168)和0.6份润滑剂(TAF)混合，以700转/分钟的高速搅拌速率在高速混合机中干混4分钟。
将干混得到的干混料加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出，得到聚丙烯复合材料。
双螺杆挤出机上的各段参数设定如下：一区温度205℃，二区温度220℃，三区温度220℃，四区温度220℃，五区温度220℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，九区温度220℃，十区温度220℃，机头220℃，主机转速为400转/分钟，产量约20kg/h。
本发明将实施例1～3和比较例1～3得到的聚丙烯复合材料在注塑机(MA600II/130)上注塑成试样，具体工艺为：一区温度205℃，二区温度220℃，三区温度220℃，机头225℃，注塑压力为45MPa。本发明对各试样分别进行了弯曲性能测试、熔体流动速率、表面光泽和缺口悬臂梁冲击强度测试。
弯曲性能测试按GB/T9341-2008进行，测试设备为美特斯工业系统(中国)有限CMT4204型电子万能试验机，试样尺寸为80×10×4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm。
缺口悬臂梁冲击强度按GB/T1843-2008执行，测试设备为长春智能仪器设备有限公司的JJ-20冲击试验机，试样尺寸为80×10×4mm，摆锤能量4J。
熔体流动速率按GB/T3682-2000执行，测试设备为长春市智能仪器设备有限公司的SRZ-400E熔体流动速率仪。
表面光泽按GB8807执行，测试设备为BYK公司的微型三角光泽仪，测试角度为60°。
具体的，各试样的性能结果如表1所示。
表1由实施例1～3和比较例1～3得到的聚丙烯复合材料制备的试样的性能结果
由表1可知，由实施例1～3与比较例1～3的数据对比可以看出，实施例得到的聚丙烯复合材料与比较例得到的聚丙烯复合材料相比，除了表面光泽有所提高之外，溶体流动速率、弯曲强度和弯曲模量也均有所提高。具体的，表面光泽度最高可提高18％，溶体流动速率最高可提高28g/10min，弯曲强度最高可提高2MPa，弯曲模量最高可提高300MPa。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种聚丙烯复合材料，由包含以下质量份的原料制备得到：
PP V30G-G 33份；
PP EA5076和/或PP BX3800 34份，当PP EA5076和PP BX3800时，各为17份；
POE SK 875 8份；
硫酸钡LC330 24份；
成核剂NA11 0.2份；
主抗氧剂1010 0.1份；
辅抗氧剂168 0.1份；
润滑剂TAF 0.6份；
所述聚丙烯复合材料的制备方法，包含如下步骤：
将所述原料进行干混，得到干混料；所述干混的速率为650~750转/分钟，所述干混的时间为1~4分钟；
将所述干混料进行熔融挤出，得到聚丙烯复合材料；
所述熔融挤出为双螺杆熔融挤出；
所述熔融挤出的具体工艺参数为：
所述熔融挤出的一区温度为195~205℃；
所述熔融挤出的二区温度为210~230℃；
所述熔融挤出的三区温度为210~230℃；
所述熔融挤出的四区温度为210~230℃；
所述熔融挤出的五区温度为210~230℃；
所述熔融挤出的六区温度为210~230℃；
所述熔融挤出的七区温度为210~230℃；
所述熔融挤出的八区温度为210~230℃；
所述熔融挤出的九区温度为210~230℃；
所述熔融挤出的十区温度为210~230℃；
所述熔融挤出的机头温度为215~230℃；
所述熔融挤出的主机转速为300~400转/分钟。
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