CN107698862A - 一种导热耐磨pp‑ps复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种导热耐磨PP‑PS复合材料及其制备方法，按重量份计由以下组分组成：PP为50份‑70份；PS为30份‑40份；复合填料为10份‑16份；相容剂为0.4份‑0.6份；抗氧剂为0.1份‑0.5份；润滑剂为0.1份‑0.3份。本技术方案首次采用纳米氧化镁与碳化硼制备出复合填料，提升了PP‑PS复合材料的导热性能和耐磨性能。相容性PP‑g‑MAH或者SEBS‑g‑MAH的加入不但提升了PP和PS的相容性，而且也有利于复合填料在PP‑PS体系中的分散，这有十分重要的意义。

Description

一种导热耐磨PP-PS复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别是指一种导热耐磨PP-PS复合材料及其制备方法。
背景技术
随着现代科技的发展，人们对材料性能的要求越来越高，尤其对通用塑料聚苯乙烯(PS)材料。PS主要用于汽车、家电、管材、医疗、食品等领域，但由于PS材料的低温韧性、抗静电性能、耐磨性较差，这大大限制了PS复合材料在一些特殊领域上的应用。
聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS)都是应用广泛、综合性能优异的通用塑料，但它们都有各自的优缺点，且有一定的互补功能，但PP和PS共混合材料的导热性能及耐磨性能不高，不能满足现技术的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种导热耐磨PP-PS复合材料及其制备方法，以解决PP-PS复合材料的导热性能及耐磨性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种导热耐磨PP-PS复合材料，按重量份计由以下组分组成：
所述复合填料为纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末制得的复合填料，具体制备步骤如下：
1)将纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末在高速搅拌机里混合10-15分钟，得到产物A；
2)将产物A浸入无水乙醇中进行超声分散3-5小时，抽滤得产物B；
3)将产物B置于球磨机中球磨6-8小时；
4)球磨后过分子筛，在干燥箱中干燥4-6小时得到复合填料。
所述高速搅拌机的搅拌温度为20-30℃，转速为200-260r/min。
所述球磨机转速为280-320r/min。
所述复合填料的粒径为10-16μm，纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末的质量比为3-8：2-5。
所述相容剂为PP-g-MAH或SEBS-g-MAH中的一种。
所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。
所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸钾中的一种或几种的混合。
上述任一项导热耐磨PP-PS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)称取50份-70份的PP、30份-40份PS、10份-10份复合填料、0.4-0.6相容剂、0.1份-0.5份抗氧剂、0.1份-0.3份润滑剂混合并搅拌均匀，得到混合料；
2)将步骤1)中得到的混合料挤出造粒，即得到导热耐磨PP-PS复合材料。
所述步骤2)具体为：
将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，其中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度160-180℃，二区温度220-240℃，三区温度220-240℃，四区温度220-240℃，五区温度220-240℃，六区温度220-240℃，机头温度220-240℃,螺杆转速200-280r/min。
本发明的有益效果是：
本技术方案首次采用纳米氧化镁与碳化硼制备出复合填料，提升了PP-PS复合材料的导热性能和耐磨性能。
相容性PP-g-MAH或者SEBS-g-MAH的加入不但提升了PP和PS的相容性，而且也有利于复合填料在PP-PS体系中的分散，这有十分重要的意义。
本技术方案制得的PP-PS材料导热性好，耐磨性能好，能广泛的应用于电子电器、汽车、航空等领域。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本发明的实施例中所用的原料如下：
PP(型号Z30S)，茂名石化；PS(型号350)，中国台湾国乔；纳米MgO，杭州万景新材料；碳化硼，郑州嵩山硼业科技；PP-g-MAH，广州合诚化学；SEBS-g-MAH,美国科腾；硬脂酸钙，湖北中料化工；硬质酸钠，湖北兴银河化工；硬脂酸钾，郑州邦诺化工；抗静电剂(型号Atmer163、Atmer190)，英国禾大；抗氧剂(型号Irganox168、Irganox1010、Irganox1330)，瑞士汽巴精化。
本发明所用的测试仪器如下：
球磨机，武汉洛克粉磨设备制造有限公司；ZSK30型双螺杆挤出机，德国W&P公司；JL-1000型拉力试验机，广州市广才实验仪器公司生产；HTL900-T-5B型注射成型机，海太塑料机械有限公司生产；XCJ-500型冲击测试机，承德试验机厂生产；QT-1196型拉伸测试仪，东莞市高泰检测仪器有限公司；QD-GJS-B12K型高速搅拌机，北京恒奥德仪器仪表有限公司。
本申请提供一种导热耐磨PP-PS复合材料，按重量份计由以下组分组成：
所述复合填料为纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末制得的复合填料，具体制备步骤如下：
1)将纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末在高速搅拌机里混合10-15分钟，得到产物A；
2)将产物A浸入无水乙醇中进行超声分散3-5小时，抽滤得产物B；
3)将产物B置于球磨机中球磨6-8小时；
4)球磨后过分子筛，在干燥箱中干燥4-6小时得到复合填料。
所述高速搅拌机的搅拌温度为20-30℃，转速为200-260r/min。
所述球磨机转速为280-320r/min。
所述复合填料的粒径为10-16μm，纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末的质量比为3-8：2-5。
所述相容剂为PP-g-MAH或SEBS-g-MAH中的一种。
所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。
所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸钾中的一种或几种的混合。
上述任一项导热耐磨PP-PS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)称取50份-70份的PP、30份-40份PS、10份-10份复合填料、0.4-0.6相容剂、0.1份-0.5份抗氧剂、0.1份-0.3份润滑剂混合并搅拌均匀，得到混合料；
2)将步骤1)中得到的混合料挤出造粒，即得到导热耐磨PP-PS复合材料。
所述步骤2)具体为：
将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，其中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度160-180℃，二区温度220-240℃，三区温度220-240℃，四区温度220-240℃，五区温度220-240℃，六区温度220-240℃，机头温度220-240℃,螺杆转速200-280r/min。
制备例1
所述复合填料为纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末制得的复合填料，具体制备步骤如下：
1)将纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末在高速搅拌机里混合10分钟，得到产物A；所述高速搅拌机的搅拌温度为20-30℃，转速为200-260r/min。
2)将产物A浸入无水乙醇中进行超声分散3小时，抽滤得产物B.
3)将产物B置于球磨机中球磨6小时；所述球磨机转速为280-320r/min。
4)球磨后过分子筛，在干燥箱中干燥4小时得到复合填料。
所述复合填料的粒径为10-16μm，纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末的质量比为3：2。
制备例2
所述复合填料为纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末制得的复合填料，具体制备步骤如下：
1)将纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末在高速搅拌机里混合15分钟，得到产物A；所述高速搅拌机的搅拌温度为20-30℃，转速为200-260r/min。
2)将产物A浸入无水乙醇中进行超声分散5小时，抽滤得产物B。
3)将产物B置于球磨机中球磨8小时；所述球磨机转速为280-320r/min。
4)球磨后过分子筛，在干燥箱中干燥6小时得到复合填料。
所述复合填料的粒径为10-16μm，纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末的质量比为8：5。
制备例3
所述复合填料为纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末制得的复合填料，具体制备步骤如下：
1)将纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末在高速搅拌机里混合12分钟，得到产物A；所述高速搅拌机的搅拌温度为20-30℃，转速为200-260r/min。
2)将产物A浸入无水乙醇中进行超声分散4小时，抽滤得产物B。
3)将产物B置于球磨机中球磨7小时；所述球磨机转速为280-320r/min。
4)球磨后过分子筛，在干燥箱中干燥5小时得到复合填料。
所述复合填料的粒径为10-16μm，纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末的质量比为3：5。
制备例4
所述复合填料为纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末制得的复合填料，具体制备步骤如下：
1)将纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末在高速搅拌机里混合13分钟，得到产物A；所述高速搅拌机的搅拌温度为20-30℃，转速为200-260r/min。
2)将产物A浸入无水乙醇中进行超声分散3.5小时，抽滤得产物B；
3)将产物B置于球磨机中球磨6小时；所述球磨机转速为280-320r/min。
4)球磨后过分子筛，在干燥箱中干燥4小时得到复合填料。
所述复合填料的粒径为10-16μm，纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末的质量比为4：1。
制备例5
所述复合填料为纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末制得的复合填料，具体制备步骤如下：
1)将纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末在高速搅拌机里混合14分钟，得到产物A；所述高速搅拌机的搅拌温度为20-30℃，转速为200-260r/min。
2)将产物A浸入无水乙醇中进行超声分散5小时，抽滤得产物B。
3)将产物B置于球磨机中球磨8小时；所述球磨机转速为280-320r/min。
4)球磨后过分子筛，在干燥箱中干燥6小时得到复合填料。
所述复合填料的粒径为10-16μm，纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末的质量比为7：3。
实施例1
(1)称取50份PP、30份PS、10份制备例1的复合填料、0.4份PP-g-MAH、0.1份Irganox168、0.1份硬脂酸钙混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PP-PS复合材料P1。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度160℃，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℃，机头温度220℃,螺杆转速200r/min。
实施例2
(1)称取70份PP、40份PS、16份制备例2的复合填料、0.6份SEBS-g-MAH、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1010、0.2份Irganox1330、0.1份硬脂酸钙、0.2份硬脂酸锌混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PP-PS复合材料P2。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度180℃，二区温度240℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度240℃，六区温度240℃，机头温度240℃,螺杆转速280r/min。
实施例3
(1)称取60份PP、35份PS、14份制备例3的复合填料、0.5份SEBS-g-MAH、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1010、0.1份硬脂酸钙、0.1份硬脂酸钾混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PP-PS复合材料P3。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度170℃，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℃，机头温度230℃；螺杆转速240r/min。
实施例4
(1)称取65份PP、35份PS、13份制备例4的复合填料、0.45份PP-g-MAH、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox1330、0.1份硬脂酸钾、0.1份硬脂酸钠混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PP-PS复合材料P4。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度160℃，二区温度235℃，三区温度235℃，四区温度235℃，五区温度235℃，六区温度235℃，机头温度235℃；螺杆转速250r/min。
实施例5
(1)称取70份PP、40份PS、14份制备例5的复合填料、0.55份SEBS-g-MAH、0.1份Irganox1010、0.1份Irganox168、0.1份硬脂酸钾、0.1份硬脂酸锌混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PP-PS复合材料P5。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度175℃，二区温度225℃，三区温度225℃，四区温度225℃，五区温度225℃，六区温度225℃，机头温度225℃；螺杆转速255r/min。
对比例1
(1)称取称取70份PP、40份PS、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.1份硬脂酸钾、0.1份硬脂酸锌混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PP-PS复合材料D1。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度165℃，二区温度235℃，三区温度235℃，四区温度235℃，五区温度235℃，六区温度235℃，机头温度235℃；螺杆转速255r/min。
性能测试：
将上述实施例1-5及对比例1制备的PP-PS复合材料用注塑机制成样条测试，测试数据如下表：
从上表可以看出，从表中还可以看出实施例1-5的导热性能、耐磨性能都要好于对比例1。这大大扩展了PP-PS复合材料的应用领域，具有非常重要的意义。
以上仅是本发明的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，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 (9)

1.一种导热耐磨PP-PS复合材料，其特征在于：按重量份计由以下组分组成：
所述复合填料为纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末制得的复合填料，具体制备步骤如下：
1)将纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末在高速搅拌机里混合10-15分钟，得到产物A；
2)将产物A浸入无水乙醇中进行超声分散3-5小时，抽滤得产物B；
3)将产物B置于球磨机中球磨6-8小时；
4)球磨后过分子筛，在干燥箱中干燥4-6小时得到复合填料。
2.根据权利要求1所述的导热耐磨PP-PS复合材料，其特征在于：所述高速搅拌机的搅拌温度为20-30℃，转速为200-260r/min。
3.根据权利要求1所述的导热耐磨PP-PS复合材料，其特征在于：所述球磨机转速为280-320r/min。
4.根据权利要求1所述的导热耐磨PP-PS复合材料，其特征在于：所述复合填料的粒径为10-16μm，纳米氧化镁粉末和碳化硼粉末的质量比为3-8：2-5。
5.根据权利要求1所述的导热耐磨PP-PS复合材料，其特征在于：所述相容剂为PP-g-MAH或SEBS-g-MAH中的一种。
6.根据权利要求1所述的导热耐磨PP-PS复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。
7.根据权利要求1所述的导热耐磨PP-PS复合材料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸钾中的一种或几种的混合。
8.上述权利要求1至7中任一项导热耐磨PP-PS复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)称取50份-70份的PP、30份-40份PS、10份-10份复合填料、0.4-0.6相容剂、0.1份-0.5份抗氧剂、0.1份-0.3份润滑剂混合并搅拌均匀，得到混合料；
2)将步骤1)中得到的混合料挤出造粒，即得到导热耐磨PP-PS复合材料。
9.根据权利要求8所述的导热耐磨PP-PS复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)具体为：
将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，其中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度160-180℃，二区温度220-240℃，三区温度220-240℃，四区温度220-240℃，五区温度220-240℃，六区温度220-240℃，机头温度220-240℃,螺杆转速200-280r/min。
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