CN108929483B - 一种木粉改性聚丙烯及其制备方法 - Google Patents

一种木粉改性聚丙烯及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于改性再生聚丙烯技术领域，尤其涉及一种木粉改性聚丙烯及其制备方法。所述木粉改性聚丙烯由下述组分按重量份制成：再生聚丙烯100份，聚丙烯蜡3‑6份，木粉15‑35份，相容剂2‑3份，抗氧剂0.3‑0.8份。本发明所述木粉改性聚丙烯力学性能优良，制备过程中对挤出机没有特殊要求，不需要锥双挤出机，可以采用普通双螺杆挤出机进行挤出造粒。

Description

一种木粉改性聚丙烯及其制备方法
技术领域
本发明属于改性再生聚丙烯技术领域，尤其涉及一种木粉改性聚丙烯及其制备方法。
背景技术
木粉改性再生聚丙烯组合物，不仅可以充分利用再生聚丙烯(回收后的聚丙烯)，还可以降低成本。改性塑料行业应用木粉，是一种变废为宝的举措，可以给农民增收。
然而，通过双螺杆挤出机，直接用木粉改性再生聚丙烯组合物会存在如下问题：1、木粉与再生聚丙烯相容性差，最终产品力学性能差；2、再生聚丙烯与木粉由于堆积密度差异较大，很难混合均匀；3、木粉在混合时，由于混料机混合时剪切力较强，木粉易被烧焦；4、再生聚丙烯与木粉混合均匀后，通过挤出机加工时，下料较为困难；5、再生聚丙烯与木粉中经常会含有如石子等固状颗粒，易堵塞挤出机出料模头；6、组合物在熔融挤出时，木粉分散性较差，严重影响产品力学性能。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术缺陷而提供一种木粉改性聚丙烯及其制备方法。
一种木粉改性聚丙烯，由下述组分按重量份制成：
100重量份再生聚丙烯、3-6重量份润滑剂、15-35重量份木粉、2-3重量份相容剂、0.3-0.8重量份抗氧剂。
所述的木粉是经过1％-2％的氢氧化钠水溶液浸泡30分钟，烘干，木粉含水率＜2％。过高的氢氧化钠水溶液浓度或浸泡时间过长，会使木粉的化学结构发生变化，严重降低木粉的使用性能。过低的浓度与较短的浸泡时间，木粉被处理效果不明显。而合适的浓度与浸泡时间，使得木粉主体纤维素的化学结构不发生变化，但其中的木质素、半纤维素等低分子杂质能被碱液溶解，而使微纤旋转角减小，分子取向提高，从而提高微纤的断裂强度等。
所述的润滑剂选用聚丙烯蜡。
作为优选，聚丙烯蜡粘均分子量为1500-2000，粉末，粒径40-60目。
聚丙烯蜡能够起到润滑、粘结的作用。聚丙烯蜡粘均分子量不能太大或太小，否则在作为粘结剂使用时，会出现不易粘附木粉或造成粘附不均匀的问题；在作为润滑剂使用时，会出现润滑效果差的问题。本发明中润滑剂如果选用其他种类的，润滑效果都比较差。
所述的木粉为120-150目，此时木粉改性聚丙烯性能优良；太大或太小粒径，会因易团聚或其他原因导致组合物性能较差。
所述的再生聚丙烯含水率＜4％。含水率高，在挤出过程中容易造成聚丙烯降解、聚丙烯组合物在拉条过程中容易出现断条现象；
所述的相容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯。
所述的抗氧剂选自三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)、四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯(抗氧剂1010)和硫代二丙酸双十八醇酯(DSTDP)中的至少一种。
一种木粉改性聚丙烯的制备方法，由以下步骤组成：
(1)称取100重量份再生聚丙烯、3-6重量份聚丙烯蜡，加入混料机中，混合速度600-800转/min，混合2-5分钟；
合适的混合时间与速度，目的是使聚丙烯蜡在混合时被剪切力磨擦过热，熔化，均匀的附着在再生聚丙烯表面。
(2)称取15-35重量份木粉，加入到步骤(1)所述的混料机中，混合速度300-400转/min，混合2-5分钟；
熔化后的聚丙烯蜡可以将木粉粘附在再生聚丙烯粒子表面。连接再生聚丙烯和木粉的“粘结剂”正是聚丙烯蜡。混合速度不能过快，不然会导致部分木粉被“烧焦”。
(3)继续加入2-3重量份相容剂、0.3-0.8重量份抗氧剂，高混1-2min，取出备用；
这种混合均匀的物料可在较长时间内储存。如果是用液体替代聚丙烯蜡来用作粘结剂，则必须在短时间内立即使用，不能储存。
(4)将步骤(3)所得物料加入双螺杆挤出机，挤出造粒。
所述的木粉改性聚丙烯加工温度为一区150-160℃，二区170-180℃，三区190-200℃，四区210-220℃，机头230℃。
现有技术将再生聚丙烯和木粉一起加入挤出机中，会造成再生聚丙烯容易下料，木粉不易下料的现象，堵住挤出机喂料口。而通过步骤(1)-(3)所获得的粘满木粉的再生聚丙烯粒子，可以很顺畅地加到挤出机，不会出现木粉不易下料现象，更不会堵住挤出机喂料口。
挤出机四区及机头的温度都较高，目的是为了解决原料中夹带的不熔固体颗粒易堵塞模头的技术问题。
所述的木粉改性聚丙烯的制备方法，在加工过程中，挤出机外接真空设备。此处的目的是，脱除熔融聚合物中的小分子，如再生聚丙烯、木粉中的水分、油泽。这些小分子的存在，会使再生聚丙烯出现不同程度的降解。使最终的产品出现空心、拉条困难等问题。
本发明所述的木粉改性聚丙烯及其制备方法，具有以下优点：
(1)对挤出机没有特殊要求，不需要锥双挤出机，可以采用普通双螺杆挤出机进行挤出造粒；
(2)本发明所述木粉改性聚丙烯力学性能优良。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
聚丙烯蜡粘均分子量为1500-2000。
木粉为120-150目。
再生聚丙烯含水率＜4％、木粉含水率＜2％。
木粉是经过1％-2％的氢氧化钠水溶液浸泡30分钟，烘干，木粉含水率＜2％。
实施例1
(1)称取100重量份再生聚丙烯、3重量份聚丙烯蜡，加入混料机中，600转/min，混合2分钟；
(2)称取15重量份150目木粉，加入到步骤(1)所述的混料机中，300转/min，混合2分钟；
(3)继续加入2重量份马来酸酐接枝聚丙烯、0.1重量份抗氧剂1010、0.2重量份抗氧剂168，高混2min，取出备用；
(4)将步骤(3)所得物料加入双螺杆挤出机，抽真空，各区温度为加工温度为一区150℃，二区170℃，三区190℃，四区210℃，机头230℃下挤出造粒，制得本发明所述的木粉改性聚丙烯，注塑打样，进行力学性能测试，结果见表1。
实施例2
(1)称取100重量份再生聚丙烯、3重量份聚丙烯蜡，加入混料机中，800转/min，混合5分钟；
(2)称取20重量份120目木粉，加入到步骤(1)所述的混料机中，400转/min，混合5min；
(3)继续加入2.5重量份马来酸酐接枝聚丙烯、0.1重量份抗氧剂1010、0.2重量份抗氧剂168，0.3重量份抗氧剂DSTDP高混2min，取出备用；
(4)将步骤(3)所得物料加入双螺杆挤出机，抽真空，各区温度为加工温度为一区160℃，二区180℃，三区200℃，四区220℃，机头230℃下挤出造粒，制得本发明所述的木粉改性再生聚丙烯组合物，注塑打样，进行力学性能测试，结果见表1。
实施例3
(1)称取100重量份再生聚丙烯、6重量份聚丙烯蜡，加入混料机中，700转/min，混合5分钟；
(2)称取35重量份120目木粉，加入到步骤(1)所述的混料机中，400转/min，混合5分钟；
(3)继续加入3重量份马来酸酐接枝聚丙烯、0.2重量份抗氧剂1010、0.3重量份抗氧剂168，0.3重量份抗氧剂DSTDP高混1min，取出备用；
(4)将步骤(3)所得物料加入双螺杆挤出机，各区温度为加工温度为一区160℃，二区180℃，三区200℃，四区220℃，机头230℃下挤出造粒，制得本发明所述的木粉改性聚丙烯，注塑打样，进行力学性能测试，结果见表1。
对比例 普通配方、普通工艺
(1)称取100重量份再生聚丙烯、15重量份木粉、6重量份润滑剂石蜡，0.2重量份抗氧剂1010、0.3重量份抗氧剂168，加入混料机中，高混2min；
(2)将步骤(1)所得物料加入双螺杆挤出机，各区温度为加工温度为一区150-160℃，二区170-180℃，三区190-200℃，四区190-200℃，机头200℃下挤出造粒，制得木粉改性聚丙烯，注塑打样，进行力学性能测试，结果见表1。
表1
Figure BDA0001305270510000051
从表1中实施例1-3和对比例的力学性能测试结果可以看出，本发明所述的木粉改性聚丙烯具有较高的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、冲击强度，力学性能优良。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种木粉改性聚丙烯，其特征在于，由下述组分按重量份制成：
再生聚丙烯 100份，
聚丙烯蜡3-6份，
木粉15-35份，
相容剂2-3份，
抗氧剂0.3-0.8份；
所述聚丙烯蜡的粘均平均分子量为1500-2000；
上述木粉改性聚丙烯的方法，其特征在于，由以下步骤组成：
（1）称取100 重量份再生聚丙烯、3-6 重量份聚丙烯蜡，加入混料机中，混合速度600-800转/min，混合2-5分钟；
（2）称取15-35 重量份木粉，加入到步骤（1）所述的混料机中，混合速度300-400转/min，混合2-5分钟；
（3）继续加入2-3 重量份相容剂、0.3-0.8 重量份抗氧剂，高混1-2min，取出备用；
（4）将步骤（3）所得物料加入双螺杆挤出机，挤出造粒。
2.根据权利要求1所述的一种木粉改性聚丙烯，其特征在于：所述木粉是经过1%-2%的氢氧化钠水溶液浸泡25-35分钟，烘干，含水率＜2%。
3.根据权利要求1所述的一种木粉改性聚丙烯，其特征在于：所述木粉为120-150目。
4.根据权利要求1所述的一种木粉改性聚丙烯，其特征在于：所述再生聚丙烯的含水率＜4%。
5.根据权利要求1所述的一种木粉改性聚丙烯，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
6.根据权利要求1所述的一种木粉改性聚丙烯，其特征在于：所述抗氧剂选自三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯、四（β-(3,5- 二叔丁基-4- 羟基苯基) 丙酸）季戊四醇酯和硫代二丙酸双十八醇酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种木粉改性聚丙烯，其特征在于：所述木粉改性聚丙烯加工温度为一区150-160℃，二区170-180℃，三区190-200℃，四区210-220℃，机头230℃。
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