CN108178848B - 一种橡塑复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于复合材料领域,尤其涉及一种橡塑复合材料及其制备方法,该橡塑复合材料由包括以下重量份组分的原料制成:橡胶50~90份;聚丙烯5~30份;聚丁烯合金2~20份;填料5~30份;抗氧剂0~5份;光稳定剂0~5份;所述聚丁烯合金中聚丁烯的含量为60~95%,聚丙烯的含量为4.9~35%,聚丁烯‑聚丙烯嵌段共聚物的含量为0.1~5%。本发明在橡胶和聚丙烯中添加了填料和特定的聚丁烯合金,使获得的橡塑复合材料具有优异的刚性、耐热性和韧性。实验结果表明,本发明提供的橡塑复合材料的Shore D硬度>60,弯曲强度>500MPa,热变形温度/Tff0.45>70℃,缺口冲击强度>10kJ/m2。
Description
技术领域
本发明属于复合材料领域,尤其涉及一种橡塑复合材料及其制备方法。
背景技术
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法组成的具有新性能的材料。各种材料在性能上相互取长补短,产生协同效应,使复合材料能够满足不同的使用要求。
橡胶粉末具有突出的韧性和抗冲击性能,而聚丙烯具有优良的耐热性和刚性,但两者直接共混并不能使得到的复合材料表现出优异的综合性能。因此,如何提高橡胶与聚丙烯复合材料的综合性能,是亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种橡塑复合材料及其制备方法,本发明提供的橡塑复合材料兼具较高的刚性、韧性和抗冲击性。
本发明提供了一种橡塑复合材料,由包括以下重量份组分的原料制成:
所述聚丁烯合金中聚丁烯的含量为60~95wt%,聚丙烯的含量为4.9~35wt%,聚丁烯-聚丙烯嵌段共聚物的含量为0.1~5wt%。
优选的,所述橡胶包括天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶和乙丙橡胶中的一种或多种。
优选的,所述聚丙烯的重均分子量为50000~1000000。
优选的,所述聚丁烯合金的重均分子量为100000~~1000000。
优选的,所述填料包括滑石粉、碳酸钙、类水滑石和二氧化硅中的一种或多种。
优选的,所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1330、抗氧剂3114、抗氧剂168、抗氧剂626和抗氧剂DLTP中的一种或多种。
优选的,所述光稳定包括UV326、UV531、UVP、光稳定剂770和光稳定剂622中的一种或多种。
本发明提供了一种上述技术方案所述橡塑复合材料的制备方法,包括以下步骤:
原料在挤出机中共混挤出,得到橡塑复合材料。
优选的,所述挤出机的共混区温度为170~240℃,所述挤出机的机头温度为180~230℃。
优选的,所述挤出机的螺杆转速为50~400r/min。
与现有技术相比,本发明提供了一种橡塑复合材料及其制备方法。本发明提供的橡塑复合材料由包括以下重量份组分的原料制成:橡胶50~90份;聚丙烯5~30份;聚丁烯合金2~20份;填料5~30份;抗氧剂0~5份;光稳定剂0~5份;所述聚丁烯合金中聚丁烯的含量为60~95wt%,聚丙烯的含量为4.9~35wt%,聚丁烯-聚丙烯嵌段共聚物的含量为0.1~5wt%。本发明在橡胶和聚丙烯中添加了填料和特定的聚丁烯合金,使获得的橡塑复合材料具有优异的刚性、耐热性和韧性。实验结果表明,本发明提供的橡塑复合材料的Shore D硬度>60,弯曲强度>500MPa,热变形温度/Tff0.45>70℃,缺口冲击强度>10kJ/m2。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种橡塑复合材料,由包括以下重量份组分的原料制成:
所述聚丁烯合金中聚丁烯的含量为60~95wt%,聚丙烯的含量为4.9~35wt%,聚丁烯-聚丙烯嵌段共聚物的含量为0.1~5wt%。
在本发明中,制备所述复合材料的原料包括橡胶、聚丙烯、聚丁烯合金、填料、抗氧剂和光稳定剂。其中,所述橡胶优选为橡胶粉末,所述橡胶粉末的粒径优选为0.05~0.5mm,更优选为0.1~0.2mm,具体可为0.125mm、0.15mm或0.18mm;所述橡胶包括但不限于天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶和乙丙橡胶中的一种或多种。其中,天然橡胶优选牌号为SMR 20、STR 10和SCR WF中的一种或几种,顺丁橡胶优选牌号为BR 9000、BR9100或CB 24。在本发明提供的一个实施例中,所述橡胶包括天然橡胶和顺丁橡胶,所述天然橡胶和顺丁橡胶的质量比优选为1:(0.5~2),具体可为1:1。在本发明中,原料中所述橡胶的含量为50~90质量份,具体可选择为60质量份、70质量份或80质量份。
在本发明中,所述聚丙烯的重均分子量优选为50000~1000000,更优选为50000~200000,最优选为100000~180000。在本发明中,原料中所述聚丙烯的含量为5~30质量份,具体可选择为15质量份、20质量份或25质量份。
在本发明中,所述聚丁烯合金中聚丁烯的含量为60~95wt%,聚丙烯的含量为4.9~35wt%,聚丁烯-聚丙烯嵌段共聚物的含量为0.1~5wt%。在本发明提的一个实施例中,所述聚丁烯合金中聚丁烯的含量为70~90wt%,具体可选择为70wt%、80wt%或90wt%;所述聚丙烯的含量为8~25wt%,具体可选择为8wt%、16wt%或25wt%;所述聚丁烯-聚丙烯嵌段共聚物的含量为2~5wt%,具体可选择为2wt%、4wt%或5wt%。在本发明提供的一个实施例中,所述聚丁烯合金的重均分子量为200000~800000;在本发明提供的一个实施例中,所述聚丁烯合金的重均分子量为250000~600000。在本发明中,原料中所述聚丁烯合金的含量为5~20质量份,具体可选择为5质量份、15质量份或25质量份。
在本发明中,所述填料包括但不限于滑石粉、碳酸钙、类水滑石和二氧化硅中的一种或多种;所述填料的粒径优选为500nm~50μm,具体可为500nm、800nm、20μm、45μm或50μm。在本发明提供的一个实施例中,所述填料包括滑石粉和碳酸钙,所述滑石粉和碳酸钙的质量比优选为1:(0.5~2),具体可为1:1;在本发明提供的另一个实施例中,所述填料包括碳酸钙和二氧化硅,所述碳酸钙和二氧化硅的质量比优选为1:(0.5~2),具体可为1:1;在本发明提供的其他实施例中,所述填料包括碳酸钙、滑石粉和二氧化硅,所述碳酸钙、滑石粉和二氧化硅的质量比优选为1:(0.1~1):(0.1~1),具体可为1:0.5:0.5)。在本发明中,原料中所述填料的含量为5~30质量份,具体可选择为10质量份、15质量份或20质量份。
在本发明中,所述抗氧剂包括但不限于所述抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1330、抗氧剂3114、抗氧剂168、抗氧剂626和抗氧剂DLTP中的一种或多种。在本发明中,原料中所述抗氧剂的含量为0~5重量份,具体可选择为0.1质量份、0.5质量份、1质量份、1.5质量份、2质量份、2.5质量份或3质量份。在本发明提供的一个实施例中,复合材料中,以抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂1330中的一种或多种作为主抗氧剂,以抗氧剂168和/或抗氧剂DLTP作为辅助抗氧剂。在本发明提供的一个实施例中,复合材料中主抗氧剂的含量为0.1~1质量份,具体可选择为0.1质量份、0.5质量份或1质量份;复合材料中辅助抗氧剂的含量为0.1~2质量份,具体可选择为0.1质量份、0.5质量份或2质量份。
在本发明中,所述光稳定剂包括但不限于包括UV326、UV531、UVP、光稳定剂770和光稳定剂622中的一种或多种。在本发明中,原料中光稳定剂的含量为0~5质量份,具体可选择为0.1质量份、0.5质量份或2质量份。
本发明提供了一种上述技术方案所述橡塑复合材料的制备方法,包括以下步骤:
原料在挤出机中共混挤出,得到橡塑复合材料。
在本发明提供的制备方法中,直接将原料在挤出机中共混挤出。其中,所述挤出机优选为螺杆挤出机,更优选为双螺杆挤出机。在本发明中,所述挤出机的长径比优选为(30~50):1。在本发明中,挤出机运行过程中,所述挤出机的共混区温度优选为170~240℃,更优选为175~230℃,最优选为180~230℃,最最优选为180~225℃。在本发明提供的一个实施例中,所述挤出机具有六个共混温区,其中,一区温度优选为180~200℃,更优选为180~190℃;二区温度优选为185~205℃,更优选为190~205℃;三区温度优选为190~215℃,更优选为195~210℃;四区温度优选为195~225℃,更优选为200~215℃;五区温度优选为200~220℃,更优选为205~220℃;六区温度优选为195~230℃,更优选为205~225℃。在本发明中,挤出机运行过程中,所述挤出机的机头温度优选为180~230℃,更优选为190~220℃,最优选为195~205℃。在本发明中,挤出机运行过程中,所述挤出机的螺杆转速优选为50~400r/min,更优选为150~320r/min,最优选为205~265r/min。原料共混挤出后,得到橡塑复合材料。
本发明在橡胶和聚丙烯中添加了填料和特定的聚丁烯合金,使获得的橡塑复合材料具有优异的刚性、耐热性和韧性。实验结果表明,本发明提供的橡塑复合材料的Shore D硬度>60,弯曲强度>500MPa,热变形温度/Tff0.45>70℃,缺口冲击强度>10kJ/m2。
为更清楚起见,下面通过以下实施例进行详细说明。
在本发明的下述实施例中,所采用的天然橡胶的牌号为SMR 10,顺丁橡胶的牌号为BR9000。
实施例1
1)成分设计:
2)制备复合材料:
按照1)中设计成分,将原料共混后投加到螺杆挤出机中,挤出机一区温度设置为180℃,二区温度设置为190℃,三区温度设置为195℃,四区温度设置为200℃,五区温度设置为205℃,六区温度设置为205℃,机头温度设置为200℃,螺杆转速设置为205r/min。原料在螺杆挤出机中共混挤出,得到橡塑复合材料。
实施例2
1)成分设计:
2)制备复合材料:
按照1)中设计成分,将原料共混后投加螺杆挤出机中,挤出机一区温度设置为185℃,二区温度设置为205℃,三区温度设置为210℃,四区温度设置为215℃,五区温度设置为220℃,六区温度设置为225℃,机头温度设置为205℃,螺杆转速设置为205r/min。原料在螺杆挤出机中共混挤出,得到橡塑复合材料。
实施例3
1)成分设计:
2)制备复合材料:
按照1)中设计成分,将原料共混后投加到螺杆挤出机中,挤出机一区温度设置为190℃,二区温度设置为200℃,三区温度设置为205℃,四区温度设置为215℃,五区温度设置为210℃,六区温度设置为220℃,机头温度设置为205℃,螺杆转速设置为240r/min。原料在螺杆挤出机中共混挤出,得到橡塑复合材料。
实施例4
1)成分设计:
2)制备复合材料:
按照1)中设计成分,将原料共混后投加到螺杆挤出机中,挤出机一区温度设置为180℃,二区温度设置为190℃,三区温度设置为195℃,四区温度设置为200℃,五区温度设置为205℃,六区温度设置为205℃,机头温度设置为200℃,螺杆转速设置为205r/min。原料在螺杆挤出机中共混挤出,得到橡塑复合材料。
实施例5
1)成分设计:
2)制备复合材料:
按照1)中设计成分,将原料共混后投加到螺杆挤出机中,挤出机一区温度设置为180℃,二区温度设置为190℃,三区温度设置为195℃,四区温度设置为200℃,五区温度设置为205℃,六区温度设置为205℃,机头温度设置为200℃,螺杆转速设置为205r/min。原料在螺杆挤出机中共混挤出,得到橡塑复合材料。
实施例6
1)成分设计:
2)制备复合材料:
按照1)中设计成分,将原料共混后投加到螺杆挤出机中,挤出机一区温度设置为180℃,二区温度设置为190℃,三区温度设置为195℃,四区温度设置为200℃,五区温度设置为205℃,六区温度设置为205℃,机头温度设置为200℃,螺杆转速设置为205r/min。原料在螺杆挤出机中共混挤出,得到橡塑复合材料。
实施例7
1)成分设计:
2)制备复合材料:
按照1)中设计成分,将原料共混后投加到螺杆挤出机中,挤出机一区温度设置为180℃,二区温度设置为190℃,三区温度设置为195℃,四区温度设置为200℃,五区温度设置为205℃,六区温度设置为205℃,机头温度设置为200℃,螺杆转速设置为205r/min。原料在螺杆挤出机中共混挤出,得到橡塑复合材料。
实施例8
1)成分设计:
2)制备复合材料:
按照1)中设计成分,将原料共混后投加到螺杆挤出机中,挤出机一区温度设置为180℃,二区温度设置为190℃,三区温度设置为195℃,四区温度设置为200℃,五区温度设置为205℃,六区温度设置为205℃,机头温度设置为200℃,螺杆转速设置为205r/min。原料在螺杆挤出机中共混挤出,得到橡塑复合材料。
实施例9
对实施例1~8制成的橡塑复合材料进行性能测试,结果如表1所示:
表1橡塑复合材料性能
通过表1可以看出,本申请制备的橡塑复合材料兼具优异的刚性、耐热性和韧性。
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 (9)
1.一种橡塑复合材料,由包括以下重量份组分的原料制成:
所述橡胶包括天然橡胶和顺丁橡胶,所述天然橡胶和顺丁橡胶的质量比为1:(0.5~2);
所述聚丁烯合金中聚丁烯的含量为60~95wt%,聚丙烯的含量为4.9~35wt%,聚丁烯-聚丙烯嵌段共聚物的含量为0.1~5wt%。
2.根据权利要求1所述的复合材料,其特征在于,所述聚丙烯的重均分子量为50000~1000000。
3.根据权利要求1所述的复合材料,其特征在于,所述聚丁烯合金的重均分子量为100000~~1000000。
4.根据权利要求1所述的复合材料,其特征在于,所述填料包括滑石粉、碳酸钙、类水滑石和二氧化硅中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的复合材料,其特征在于,所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1330、抗氧剂3114、抗氧剂168、抗氧剂626和抗氧剂DLTP中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的复合材料,其特征在于,所述光稳定包括UV326、UV531、UVP、光稳定剂770和光稳定剂622中的一种或多种。
7.一种权利要求1~6任一项所述橡塑复合材料的制备方法,包括以下步骤:
原料在挤出机中共混挤出,得到橡塑复合材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述挤出机的共混区温度为170~240℃,所述挤出机的机头温度为180~230℃。
9.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述挤出机的螺杆转速为50~400r/min。
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