CN107573583A - 一种高分子工程塑料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高分子工程塑料及其制备方法和应用，所述高分子工程塑料包括以下重量份数的各原料：纳米二氧化硅1/6000‑25000细度40～70份、滑石粉5～10份、交联剂30～60份、抗氧剂1～5份、复合材料1～5份、相容剂2～5份、增韧剂1～3份和玻璃纤维8～20份；所述高分子工程塑料的制备方法包括称取适当重量配比的各原料，搅拌混合，注塑或压注；所述高分子工程塑料应用于工业产品。该高分子工程塑料耐低、高温、拉伸强度高、弯曲度和弯曲模量高、耐冲击、耐磨损等优势，适合用于建筑材料产品等。

Description

一种高分子工程塑料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种高分子工程塑料及其制备方法和应用。

背景技术

高分子工程塑料由于特异的性质例如热稳定性、耐冲击性和抗张强度，其被广泛地应用于多种高性能应用中，并具有逐渐代替现有的金属材料的趋势。高分子工程塑料已经被广泛应用在汽车、电子、航天航空、建筑、军事等多个领域。

而现有的高分子工程塑料的热变形温度不高，弯曲度和弯曲模量不高、不能耐低温、不耐高温、不耐冲击、耐磨损不高；为解决该问题，目前很多高分子工程塑料采用加碳酸钙的方式，来提高其抗冲击力，但是由于采用碳酸钙制成的高分子工程塑料，成本高、有毒性、高腐蚀和对设备损害、环境污染性高。

发明内容

本发明的目的是针对现有的高分子工程塑料的热变形温度不高的问题，提供一种高分子工程塑料及其制备方法和应用，从而能够得到热变形温度高和力学性能较好的高分子工程塑料，该高分子工程塑料的拉伸强度高、弯曲度和弯曲模量高、耐冲击、耐磨损，适合用于建筑材料产品。

除非特别指明，本文中的“硬度”，均为“洛氏硬度”，其单位为“H”。

针对上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种高分子工程塑料，包括以下重量份数的各原料：纳米二氧化硅1/6000-25000细度40～70份、交联剂30～60份、滑石粉5～10份、抗氧剂1～5份、复合材料1～5份、相容剂2～5份、增韧剂1～3份和玻璃纤维8～20份。

本发明的高分子工程塑料采用的纳米二氧化硅1/6000-25000细度，含有极稳定与细小特性和密度大的优势，具有结晶度高、熔点明显、无毒、无臭、无霉烂、耐候性、化学稳定性好、耐海水、耐溶剂、耐油和电绝缘性好等优点，尤其是优异的耐磨性、高冲击、耐化学药品性、优良的热稳定性、良好的加工性能；通过适当的配比与交联剂配合，提高材料性功能，并在其他材料的辅助下，得到的高分子工程塑料，热变形温度高和力学性能较好，强度高；硬度为从3H-6H，硬度范围广，硬度高、刚性强、耐低、高温、拉伸强度高、弯曲度和弯曲模量高、抗冲击力度高、耐磨损、耐老化、可回收等优势，适合用于建筑材料产品。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

作为优选的方案，所述纳米二氧化硅1/6000-25000细度20～50份。

优选地，所述纳米二氧化硅1/6000-25000细度为单晶体纳米二氧化硅1/6000-25000细度。

采用该优选的方案，由于单晶体纳米二氧化硅1/6000-25000细度颗粒小，可裂解回收，其制成的高分子工程塑料密度高，并且质感细密，经不同成分比例产生刚性与硬度有明显不同，韧性与耐磨性，耐高低温，可回收，为优良环保材料。

作为优选的方案，所述抗氧剂为2～5份或1～3份。

采用该优选的方案，本发明的高分子工程塑料经不同比率抗氧剂所产生不同韧性强度。

作为优选的方案，所述复合材料为2～5份或1～3份。

采用该优选的方案，本发明的高分子工程塑料经不同比率的复合材料所产生不同交链强度。

作为优选的方案，所述交联剂为30～50份，交联剂选自聚丙烯、聚乙烯和聚酰胺中的一种或多种。

作为更优选的方案，所述聚丙烯为聚丙烯，所述聚乙烯为hdpe高密度聚乙烯，所述聚酰胺为pa6或pa66聚酰胺。

采用该优选的方案，该交联剂为方式对称结构，更优的实现链的网络结构，进一步提高与基体材料的交联率和链分子的网络结构，提高材料性能，同时与基体材料结合网络结构，能进一步提高材料的热变形温度和力学性能。

作为优选的方案，所述交联剂为聚丙烯、聚乙烯和聚酰胺均为单晶体材料。

采用该优选的方案，本发明的高分子工程塑料可用于不同领域，采用聚丙烯为注塑或压注级刚性料为主，聚乙烯是吹塑级扩张料为主，聚酰胺是注塑或压注级弹性料为主要重点特性。

作为优选的方案，所述高分子工程塑料还包括3～10份的阻燃剂，所述阻燃剂为94-V0、94-V1或94-V2级别的阻燃剂，优选地为94-V0级别的阻燃剂。

采用该优选的方案，能够使本发明所述的高分子工程塑料防火性更强。

作为优选的方案，所述高分子工程塑料还包括10～25份的增强剂。

采用该优选的方案，本发明的高分子工程塑料的韧性更强。

另一方面，本发明还提供本发明所述的高分子工程塑料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

1)按适当的重量份数称取交联剂、抗氧剂和复合材料混合均匀，得到混合物；

2)再按适当的重量份数称取相容剂、滑石粉和增韧剂混合均匀，再与步骤1)得到的所述混合物搅拌混合均匀，得到混合物料；

3)然后按适当的重量份数称取纳米二氧化硅1/6000-25000细度和玻璃纤维，混合均匀后，再与步骤2)中得到的混合物料混合均匀，得到混合总物料；

4)将步骤3)得到的混合总物料，通过双螺杆机挤出，注塑或压注，再将注塑或压注后的物料于真空条件下，经γ射线辐照，即得。

作为优选的方案，在步骤2)中，所述的混合物料中，还包括称取的适量的阻燃剂。

作为优选的方案，在步骤2)中，所述的混合物料中，还包括称取的适量的增强剂。

本发明的高分子工程塑料的制备方法简单易实现，且制备的高分子高分子工程塑料性能优良，能很好应用于实际应用。

再一方面，本发明还提供本发明所述的高分子工程塑料在制备工业产品中的应用。

优选地，所述工业产品包括3C电子计算机类产品、手机、电视机、洗衣机、电动工具、键盘复印机、传真机外壳及内部结构件、汽车配件、电机类产品、仪表盘、风扇叶片、挡泥板轮罩、手柄扶手、建材、医疗设备、空调、灯具、灯具、建筑模板、卫浴设备、外墙防火材、塑钢门窗等。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

除非特别说明，以下实施例所用的试剂且可从正规渠道商购获得。

除非特别说明，以下实施例所用的纳米二氧化硅1/6000-25000细度为单晶体材料的纳米二氧化硅1/6000-25000细度，购自聪缙电子(昆山)有限公司。

除非特别说明，以下实施例所用的聚丙烯、hdpe高密度聚乙烯和pa6聚酰胺均为单晶体材料，购自中石化或上海石化。

实施例1

按重量份数称取各原料，称取聚丙烯48份、抗氧剂4.5份和复合材料1份混合均匀，得到混合物；再称取相容剂3份、滑石粉6份和增韧剂2.5份混合均匀，再加入所述混合物，搅拌混合均匀，得到混合物料；然后称取纳米二氧化硅1/6000-25000细度34份和玻璃纤维8份混合均匀后，再加入所述混合物料搅拌混合均匀，得到混合总物料，再将所述混合总物料通过双螺杆机挤出，注塑或压注，再将注塑或压注后的物料于真空条件(在模具中，真空条件)下，经γ射线辐照，即得。

实施例2

按重量份数称取各原料，称取聚丙烯54.4份、抗氧剂2份和复合材料4.5份混合均匀，得到混合物；再称取相容剂2份、滑石粉5份和增韧剂1份混合均匀，再加入所述混合物，搅拌混合均匀，得到混合物料；然后称取纳米二氧化硅1/6000-25000细度30份和玻璃纤维11份混合均匀后，再加入所述混合物料搅拌混合均匀，得到混合总物料，再将所述混合总物料通过双螺杆机挤出，注塑或压注，再将注塑或压注后的物料于真空条件(在模具中，真空条件)下，经γ射线辐照，即得。

实施例3

按重量份数称取各原料，称取聚丙烯47份、抗氧剂1份和复合材料3份混合均匀，得到混合物；再称取相容剂2份、滑石粉5份和增韧剂1份混合均匀，再加入所述混合物，搅拌混合均匀，得到混合物料；然后称取纳米二氧化硅1/6000-25000细度50份和玻璃纤维10份混合均匀后，再加入所述混合物料搅拌混合均匀，得到混合总物料，再将所述混合总物料通过双螺杆机挤出，注塑或压注，再将注塑或压注后的物料于真空条件(在模具中，真空条件)下，经γ射线辐照，即得。

将实施例1-3制得的高分子工程塑料，置于高温120℃下6h，制得的高分子工程塑料无明显变形；再将实施例1-3制得的高分子工程塑料，置于低温-20℃下6h，于1m下500g落球测试，制得的高分子工程塑料无开裂现象。

实施例4

按重量份数称取各原料，称取hdpe高密度聚乙烯32.5份、抗氧剂4.5份和复合材料1份混合均匀，得到混合物；再称取相容剂2份、滑石粉7份和增韧剂2份混合均匀，再加入所述混合物，搅拌混合均匀，得到混合物料；然后称取纳米二氧化硅1/6000-25000细度50份和玻璃纤维11份混合均匀后，再加入所述混合物料搅拌混合均匀，得到混合总物料，再将所述混合总物料通过双螺杆机挤出，注塑或压注，再将注塑或压注后的物料于真空条件下，经γ射线辐照，即得。

实施例5

按重量份数称取各原料，称取hdpe高密度聚乙烯50份、抗氧剂2份和复合材料3份混合均匀，得到混合物；再称取相容剂2份、滑石粉5份和增韧剂1份混合均匀，再加入所述混合物，搅拌混合均匀，得到混合物料；然后称取纳米二氧化硅1/6000-25000细度55.9份和玻璃纤维15份混合均匀后，再加入混合物料搅拌混合均匀，得到混合总物料，再将所述混合总物料通过双螺杆机挤出，注塑或压注，再将注塑或压注后的物料于真空条件下，经γ射线辐照，即得。

实施例6

按重量份数称取各原料，称取hdpe高密度聚乙烯30.2份、抗氧剂1份和复合材料1份混合均匀，得到混合物；再称取相容剂4.8份、滑石粉5.2份和增韧剂1份混合均匀，再加入所述混合物，搅拌混合均匀，得到混合物料；然后称取纳米二氧化硅1/6000-25000细度56份和玻璃纤维18份混合均匀后，再加入混合物料搅拌混合均匀，得到混合总物料，再将所述混合总物料通过双螺杆机挤出，注塑或压注，再将注塑或压注后的物料于真空条件下，经γ射线辐照，即得。

将实施例4-6制得的高分子工程塑料，置于高温150℃下6h，制得的高分子工程塑料无明显变形；再将实施例4-6制得的高分子工程塑料，置于低温-20℃下6h，于1m下500g落球测试，制得的高分子工程塑料无开裂现象。

实施例7

按重量份数称取各原料，称取pa6 60份、抗氧剂2份和复合材料1.5份混合均匀，得到混合物；再称取相容剂4.5份、滑石粉10份和增韧剂1份混合均匀，再加入所述混合物，搅拌混合均匀，得到混合物料；然后称取纳米二氧化硅1/6000-25000细度50份和玻璃纤维10份混合均匀后，再加入混合物料搅拌混合均匀，得到混合总物料，再将所述混合总物料通过双螺杆机挤出，注塑或压注，再将注塑或压注后的物料于真空条件下，经γ射线辐照，即得。

实施例8

按重量份数称取各原料，称取pa66 49份、抗氧剂4.5份和复合材料4.5份混合均匀，得到混合物；再称取相容剂3份、滑石粉5份和增韧剂3份混合均匀，再加入所述混合物，搅拌混合均匀，得到混合物料；然后称取纳米二氧化硅1/6000-25000细度60份和玻璃纤维20份混合均匀后，再加入混合物料搅拌混合均匀，得到混合总物料，再将所述混合总物料通过双螺杆机挤出，注塑或压注，再将注塑或压注后的物料于真空条件下，经γ射线辐照，即得。

实施例9

按重量份数称取各原料，称取pa6 57.9份、抗氧剂1份和复合材料3份混合均匀，得到混合物；再称取相容剂2份、滑石粉8份和增韧剂2份混合均匀，再加入所述混合物，搅拌混合均匀，得到混合物料；然后称取纳米二氧化硅1/6000-25000细度55份和玻璃纤维11份混合均匀后，再加入混合物料搅拌混合均匀，得到混合总物料，再将所述混合总物料通过双螺杆机挤出，注塑或压注，再将注塑或压注后的物料于真空条件下，经γ射线辐照，即得。

实施例10

按重量份数称取各原料，称取hdpe高密度聚乙烯43份、抗氧剂1份和复合材料3份混合均匀，得到混合物；再称取相容剂2份、滑石粉8份、增韧剂2份、阻燃剂5份和增强剂15份，混合均匀，再加入所述混合物，搅拌混合均匀，得到混合物料；然后称取纳米二氧化硅1/6000-25000细度45份和玻璃纤维10份混合均匀后，再加入混合物料搅拌混合均匀，得到混总合物料，再将所述混合总物料通过双螺杆机挤出，注塑或压注，再将注塑或压注后的物料于真空条件下，经γ射线辐照，即得。

将实施例7-10制得的高分子工程塑料，置于高温120℃下6h，制得的高分子工程塑料无明显变形；再将实施例7-10制得的高分子工程塑料，置于低温-20℃下6h，于1m下500g落球测试，制得的高分子工程塑料无开裂现象。

对比实施例1

按照实施例1的相同的配方和方法制备高分子工程塑料，不同的为将纳米二氧化硅1/6000-25000细度换成普通的碳酸钙粉，结果制备的高分子工程塑料只能形成一层薄膜，并且耐磨损差，耐低温和耐冲击性不能满足高分子工程塑料的应用条件，用碳酸钙粉在交联上效果不好，与各高分子工程塑料基材相溶性不好，容易龟裂不能达到高分子工程塑料强度要求和刚性需要及韧性不足。

将上述实施例1-10制得的高分子工程塑料进行性能测试，结果如下表1所示：

表1

上述结果表明：在纳米二氧化硅1/6000-25000细度的作用下，该高分子工程塑料的抗冲强度高，硬度高，在与实施例9同样比例成分下的实施例10的高分子工程塑料，调整了交联剂和纳米二氧化硅1/6000-25000细度，添加了聚乙烯，硬度略微提高，从而进一步说明纳米二氧化硅1/6000-25000细度能够意外地使高分子工程塑料的硬度和抗冲击性能大大提高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高分子工程塑料，包括以下重量份数的各原料：纳米二氧化硅1/6000-25000细度40～70份、滑石粉5～10份、交联剂30～60份、抗氧剂1～5份、复合材料1～5份、相容剂2～5份、增韧剂1～3份和玻璃纤维8～20份。

2.根据权利要求1所述的高分子工程塑料，其特征在于，所述纳米二氧化硅1/6000-25000细度20～50份，优选地，所述纳米二氧化硅1/6000-25000细度为单晶体纳米二氧化硅1/6000-25000细度。

3.根据权利要求1所述的高分子工程塑料，其特征在于，所述抗氧剂为2～5份或1～3份。

4.根据权利要求1所述的高分子工程塑料，其特征在于，所述复合材料为2～5份或1～3份。

5.根据权利要求1所述的高分子工程塑料，其特征在于，所述交联剂为30～50份；优选地，所述交联剂选自聚丙烯、聚乙烯和聚酰胺中的一种或多种；更为优选地，所述交联剂为聚丙烯、聚乙烯和聚酰胺均为单晶体材料。

6.根据权利要求1至5中所述的高分子工程塑料，其特征在于，所述高分子工程塑料还包括3～10份的阻燃剂。

7.根据权利要求1至5中所述的高分子工程塑料，其特征在于，所述高分子工程塑料还包括10～25份的增强剂。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的高分子工程塑料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

1)按适当的重量份数称取交联剂、抗氧剂和复合材料混合均匀，得到混合物；

2)再按适当的重量份数称取相容剂、滑石粉和增韧剂混合均匀，再与步骤1)得到的所述混合物搅拌混合均匀，得到混合物料；

3)然后按适当的重量份数称取纳米二氧化硅1/6000-25000细度和玻璃纤维，混合均匀后，再与步骤2)中得到的所述混合物料混合均匀，得到混合总物料；

4)将步骤3)得到的混合总物料，通过双螺杆机挤出，注塑或压注，再将注塑或压注后的物料于真空条件下，经γ射线辐照，即得；

优选地，在步骤2)中，所述的混合物料中，还包括称取的适量的阻燃剂；

更优选地，在步骤2)中，所述的混合物料中，还包括称取的适量的增强剂。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的高分子工程塑料在制备工业产品中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述工业产品包括3C电子计算机类产品、手机、电视机、洗衣机、电动工具、键盘复印机、传真机外壳及内部结构件、汽车配件、电机类产品、仪表盘、风扇叶片、挡泥板轮罩、手柄扶手、建材、医疗设备、空调、灯具、建筑模板、卫浴设备、外墙防火材、塑钢门窗等。