CN107652552A - 多元复合改性导热导电聚丙烯塑料的制备方法及其产品和应用 - Google Patents

多元复合改性导热导电聚丙烯塑料的制备方法及其产品和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多元复合改性导热导电聚丙烯塑料的制备方法及其产品和应用，将高流动性聚丙烯，塑料弹性体，改性塑料弹性体，玻璃纤维，无机微纳导热导电粉体，偶联剂，稳定剂，润滑剂按质量份加入高混机中混合均匀后，投入双螺杆挤出机中，设定一区至十二区的设定温度在160‑220℃的范围之间，模头温度设定200‑220℃，螺杆转速100‑200rpm，喂料频率为6‑12Hz，通过挤出造粒工艺制备得到多元复合改性聚丙烯塑料。该制备方法简单，工业化可行性强。制得的产品无毒无害，耐候性好，在保证聚丙烯塑料流动性满足注塑要求的同时，使材料具备了十分优异的刚性、韧性、导热性和导电性，突破了传统改性塑料的缺陷。

Description

多元复合改性导热导电聚丙烯塑料的制备方法及其产品和 应用
技术领域
本发明涉及一种多元复合改性导热导电聚丙烯塑料的制备方法及其产品和应用，属于有机/无机复合改性材料技术领域。
背景技术
随着工业的不断发展，塑料得到越来越广泛的应用。聚乙烯、聚丙烯、PTT 聚酯、ABS 等等大量使用在节水灌溉、建筑、室内装潢、家具、电力、运输等行业。如今，塑料制品已经在越来越多的领域里被应用，现有的导热、散热、换热等材料多为金属或含金属的材料制成，他们大都是不抗氧化、易腐蚀、寿命短、造价高及制备工艺复杂等缺点。
目前也出现一些非金属导热和换热材料，多半是聚烯烃类材料和石墨的共混，缺点是：零下5度以下容易产生低脆性，生产出的产品在冬季运输容易出现破碎。
如何寻求一种具有导电导热性能的改性塑料来解决上述问题有待研究。
采用无机微纳导热导电粉体、玻璃纤维、塑料弹性体，改性塑料弹性体等多种不同性质的添加剂，对高流动性聚丙烯进行多元改性，并辅以光稳定剂、抗氧化剂、润滑剂、偶联剂等，在高混机中进行共混，并采用双螺杆挤出机进行挤出造粒，得到目标物多元复合改性聚丙烯塑料。无机微纳粉体、玻璃纤维、弹性体的加入，虽然牺牲了部分的流动性能，但是仍然能够满足注塑的要求，同时综合性地提高了目标物的抗拉伸性能、韧性和抗冲击性能，兼具良好的导热、导电性能。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明目的在于：提供一种多元复合改性导热导电聚丙烯塑料的制备方法。
本发明再一目的在于：提供一种上述方法制备的产品。
本发明又一目的在于：提供一种上述产品的应用。
本发明目的通过下述方案实现：一种多元复合改性导热导电聚丙烯塑料的制备方法，包括以下步骤：将高流动性聚丙烯，塑料弹性体，改性塑料弹性体，玻璃纤维，无机微纳导热导电粉体，偶联剂，包括光稳定剂和抗氧剂的稳定剂，包括液体石蜡、硬脂酸的润滑剂按如下质量加入高速混合机：
1 高流动性聚丙烯 750克
2 塑料弹性体 40~90克
3 改性塑料弹性体 70~150克
4 玻璃纤维 80~120克
5 无机微纳导热导电粉体 80~110克
6 偶联剂 2.12~3.18克
7 光稳定剂 0.5克
8 抗氧化剂 2克
9 硬脂酸 2克~3克
10 液体石蜡 6克~8克；
将上述原料在高速混合机中混合均匀后，投入双螺杆挤出机中，设定一区至十二区的设定温度在160-220℃的范围之间，模头温度设定200-220℃，螺杆转速100-200rpm，喂料频率为6-12Hz，通过挤出造粒工艺制备得到多元复合改性聚丙烯塑料。
在本发明中，采用无机微纳导热导电粉体、玻璃纤维、塑料弹性体，改性塑料弹性体等多种不同性质的添加剂，对高流动性聚丙烯进行多元改性，并辅以光稳定剂、抗氧化剂、润滑剂、偶联剂等，在高混机中进行共混，并采用双螺杆挤出机进行挤出造粒，得到目标物多元复合改性聚丙烯塑料。无机微纳粉体、玻璃纤维、弹性体的加入，虽然牺牲了部分的流动性能，但是仍然能够满足注塑的要求，同时综合性地提高了目标物的抗拉伸性能、韧性和抗冲击性能，其表面电阻率和体积电阻率均符合使用标准，且优于传统塑料。大幅度提高了材料的应用范围及市场竞争力。
本发明中，目标物多元复合改性聚丙烯塑料的各种性能检测参照如下标准实现；熔体流动速率（MFR）《GB3682-2000》，拉伸模量《GB/T 1040-2006》，弯曲模量《GB/T 9341-2000》，简支梁缺口冲击强度《GB/T 1043.1-2008》，低温下简支梁缺口冲击强度《GB/T1043.1-2008》，导热导电性能《GB/T 15738-2008》。
在上述方案基础上，所述的高流动性聚丙烯，其熔体流动速率（MFR）大于等于30g/10min。
所述的塑料弹性体为C4或C8的聚烯烃弹性体。
所述的改性塑料弹性体为马来酸酐接枝改性的塑料弹性体。
所述的玻璃纤维为长径比大于10的玻璃纤维。
所述的无机微纳导电导热粉体为粒径小于200纳米的膨胀石墨、鳞片石墨、氧化石墨烯中的一种或几种。
所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。
本发明提供一种多元复合改性导热导电聚丙烯塑料，根据上述任一所述方法制备得到。
所获得的多元复合改性聚丙烯塑料，熔体流动速率（MFR）大于25g/10min；拉伸强度：23 oC，大于1800N/mm2；弯曲模量：23 oC，大于1800N/mm2；常温冲击强度：23 oC，冲击不断；低温冲击强度：-20 oC，大于50 KJ/m2；其表面电阻率和体积电阻率均符合使用标准，且优于传统塑料。
本发明提供一种聚丙烯塑料作为导热导电材料的应用。
本发明多元复合改性导热导电聚丙烯塑料无毒无害，耐候性好，在保证聚丙烯塑料流动性满足注塑要求的同时，使材料具备了十分优异的刚性、韧性、导热性和导电性，突破了传统改性塑料的缺陷，具有很强的使用价值。该制备方法简单，工业化可行性强。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步阐述，其目的仅在于更好理解本发明的内容。因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。
实施例1
将750g高流动性聚丙烯（MFR：67 g/10min），60g塑料弹性体POE8100，150g改性塑料弹性体马来酸酐接枝聚丙烯，80g玻璃纤维，90g膨胀石墨，2.12g硅烷偶联剂KH560，0.5g光稳定剂，2g抗氧剂，2.5g硬脂酸，7g液体石蜡加入高混机，以700rpm的转速混合6min后备用。
将上述混合均匀的原料投入双螺杆挤出机中，双螺杆一区至十二区的设定温度为170-220℃，模头设定210℃，螺杆转速190rpm，喂料频率为9Hz。将生产出的粒子按国标的GB/T 11997-2008制成标准A样条。对本实施例产物进行各项性能检测，得出相应数据如表1所示。
所获得的多元复合改性聚丙烯塑料，性能测试结果如表1所示：熔体流动速率（MFR）：30.26g/10min；拉伸强度：23 oC，1829N/mm2；弯曲模量：23 oC，1862N/mm2；常温冲击强度：23 oC，冲击不断；低温冲击强度：-20 oC，72.73KJ/m2。在保证聚丙烯塑料流动性满足注塑要求的同时，使材料具备了十分优异的刚性和韧性，其表面电阻率和体积电阻率均符合使用标准，且优于传统塑料。
实施例2
将750g高流动性聚丙烯（MFR：61 g/10min），50g塑料弹性体POE8150，130g改性塑料弹性体马来酸酐接枝聚丙烯，100g玻璃纤维，100g膨胀石墨，2.36g硅烷偶联剂KH570，0.5g光稳定剂，2g抗氧剂，2g硬脂酸，6g液体石蜡加入高混机，以700rpm的转速混合5min后备用。
将上述混合均匀的原料投入双螺杆挤出机中，双螺杆一区至十二区的设定温度为180-220℃，模头设定215℃，螺杆转速180rpm，喂料频率为8Hz。将生产出的粒子按国标的GB/T 11997-2008制成标准A样条。对本实施例产物进行各项性能检测，得出相应数据如表1所示。
所获得的多元复合改性聚丙烯塑料，性能测试结果如表1所示：熔体流动速率（MFR）：28.64g/10min；拉伸强度：23 oC，1987N/mm2；弯曲模量：23 oC，1958N/mm2；常温冲击强度：23 oC，冲击不断；低温冲击强度：-20 oC，65.30KJ/m2。在保证聚丙烯塑料流动性满足注塑要求的同时，使材料具备了十分优异的刚性和韧性，其表面电阻率和体积电阻率均符合使用标准，且优于传统塑料。
实施例3
将750g高流动性聚丙烯（MFR：55 g/10min），40g塑料弹性体POE8180，100g改性塑料弹性体马来酸酐接枝聚丙烯，120g玻璃纤维，80g鳞片石墨，3.18g硅烷偶联剂KH550，0.5g光稳定剂，2g抗氧剂，3g硬脂酸，8g液体石蜡加入高混机，以800rpm的转速混合6min后备用。
将上述混合均匀的原料投入双螺杆挤出机中，双螺杆一区至十二区的设定温度为190-220℃，模头设定210℃，螺杆转速180rpm，喂料频率为8Hz。将生产出的粒子按国标的GB/T 11997-2008制成标准A样条。对本实施例产物进行各项性能检测，得出相应数据如表1所示。
所获得的多元复合改性聚丙烯塑料，性能测试结果如表1所示：熔体流动速率（MFR）：26.42g/10min；拉伸强度：23 oC，2125N/mm2；弯曲模量：23 oC，2052N/mm2；常温冲击强度：23 oC，冲击不断；低温冲击强度：-20 oC，62.94KJ/m2。在保证聚丙烯塑料流动性满足注塑要求的同时，使材料具备了十分优异的刚性和韧性，其表面电阻率和体积电阻率均符合使用标准，且优于传统塑料。
实施例4
将750g高流动性聚丙烯（MFR：58g/10min），80g塑料弹性体POE8842，80g改性塑料弹性体马来酸酐接枝聚丙烯，110g玻璃纤维，100g氧化石墨烯，2.88g硅烷偶联剂KH560，0.5g光稳定剂，2g抗氧剂，3g硬脂酸，7g液体石蜡加入高混机，以750rpm的转速混合5min后备用。
将上述混合均匀的原料投入双螺杆挤出机中，双螺杆一区至十二区的设定温度为185-220℃，模头设定215℃，螺杆转速180rpm，喂料频率为8Hz。将生产出的粒子按国标的GB/T 11997-2008制成标准A样条。对本实施例产物进行各项性能检测，得出相应数据如表1所示。
所获得的多元复合改性聚丙烯塑料，性能测试结果如表1所示：熔体流动速率（MFR）：27.53g/10min；拉伸强度：23 oC，1969N/mm2；弯曲模量：23 oC，1917N/mm2；常温冲击强度：23 oC，冲击不断；低温冲击强度：-20 oC，68.47KJ/m2。在保证聚丙烯塑料流动性满足注塑要求的同时，使材料具备了十分优异的刚性和韧性，其表面电阻率和体积电阻率均符合使用标准，且优于传统塑料。
实施例5
将750g高流动性聚丙烯（MFR：64 g/10min），90g塑料弹性体POE8402，70g改性塑料弹性体马来酸酐接枝聚丙烯，90g玻璃纤维，110g氧化石墨烯，2.60g硅烷偶联剂KH570，0.5g光稳定剂，2g抗氧剂，2.5g硬脂酸，6g液体石蜡加入高混机，以750rpm的转速混合7min后备用。
将上述混合均匀的原料投入双螺杆挤出机中，双螺杆一区至十二区的设定温度为190-215℃，模头设定210℃，螺杆转速170rpm，喂料频率为7Hz。将生产出的粒子按国标的GB/T 11997-2008制成标准A样条。对本实施例产物进行各项性能检测，得出相应数据如表1所示。
所获得的多元复合改性聚丙烯塑料，性能测试结果如表1所示：熔体流动速率（MFR）：29.15g/10min；拉伸强度：23 oC，1863N/mm2；弯曲模量：23 oC，1891N/mm2；常温冲击强度：23 oC，冲击不断；低温冲击强度：-20 oC，70.46KJ/m2。在保证聚丙烯塑料流动性满足注塑要求的同时，使材料具备了十分优异的刚性和韧性，其表面电阻率和体积电阻率均符合使用标准，且优于传统塑料。
表1 各实施例中产物的性能测试结果
。

Claims (10)

1.一种多元复合改性导热导电聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将高流动性聚丙烯，塑料弹性体，改性塑料弹性体，玻璃纤维，无机微纳导热导电粉体，偶联剂，包括光稳定剂和抗氧剂的稳定剂，包括液体石蜡、硬脂酸的润滑剂按如下质量加入高速混合机：
高流动性聚丙烯 750克
塑料弹性体 40~90克
改性塑料弹性体 70~150克
玻璃纤维 80~120克
无机微纳导热导电粉体 80~110克
偶联剂 2.12~3.18克
光稳定剂 0.5克
抗氧化剂 2克
硬脂酸 2克~3克
液体石蜡 6克~8克；
将上述原料在高速混合机中混合均匀后，投入双螺杆挤出机中，设定一区至十二区的设定温度在160-220℃的范围之间，模头温度设定200-220℃，螺杆转速100-200rpm，喂料频率为6-12Hz，通过挤出造粒工艺制备得到多元复合改性聚丙烯塑料。
2.根据权利要求1所述多元复合改性导热导电聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于：所述的高流动性聚丙烯，其熔体流动速率（MFR）不小于30 g/10min。
3.根据权利要求1所述多元复合改性导热导电聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于：所述的塑料弹性体为C4或C8的聚烯烃弹性体。
4.根据权利要求1所述多元复合改性导热导电聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于：所述的改性塑料弹性体为马来酸酐接枝改性的塑料弹性体。
5.根据权利要求1所述多元复合改性导热导电聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于：所述的玻璃纤维为长径比大于10的玻璃纤维。
6.根据权利要求1所述多元复合改性导热导电聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于：所述的无机微纳导电导热粉体为粒径小于200纳米的膨胀石墨、鳞片石墨、氧化石墨烯中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述多元复合改性导热导电聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于：所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。
8.一种多元复合改性导热导电聚丙烯塑料，其特征在于根据权利要求1-7任一所述方法制备得到。
9.根据权利要求8所述的多元复合改性聚丙烯塑料，其特征在于：熔体流动速率（MFR）大于25g/10min；拉伸强度：23 oC，大于1800N/mm2；弯曲模量：23 oC，大于1800N/mm2；常温冲击强度：23 oC，冲击不断；低温冲击强度：-20 oC，大于50 KJ/m2。
10.根据权利要求8或9所述聚丙烯塑料作为导热导电材料的应用。
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