CN108948510A - 一种磷酸锆/聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磷酸锆/聚丙烯复合材料及其制备方法。磷酸锆/聚丙烯复合材料的原料重量份组成为：聚丙烯：80～90份，弹性体：5～10份，磷酸锆3～10份，表面处理剂：0.03份～0.2份。制备时将称量好的上述各组分于一定温度双螺杆挤出机中共混造粒。本发明采用磷酸锆作为新型层状材料，在少量的添加量下(3％～10％)能显著提高聚丙烯复合材料的性能，可获得低密度的高性能聚丙烯材料。本发明采用十八烷基胺为表面处理剂，其在常温下呈白色蜡状固体，熔点为50～52℃，在挤出共混过程中可以首先较快地发生熔融，对填料实现表面包覆处理，省去了传统生产工艺中对填料要进行表面预处理的加工工艺。

Description

一种磷酸锆/聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料加工领域，具体涉及一种聚丙烯/磷酸锆复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯作为近年来发展最快的聚烯烃材料，其可以通过增韧、增强、填充、共混等改性方法得到综合性能优异的改性材料，在汽车、家电、建材等领域得到了广泛的应用。尤其是聚丙烯的填充改性，通过添加廉价的滑石粉、云母粉、碳酸钙、高岭土等无机填料，一方面改善了聚丙烯复合材料的性能，另一方面降低了聚丙烯材料的价格，提升了材料性价比，该方法受到了广大的塑料改性厂家的青睐。但是传统的滑石粉、云母等填料在填充改性聚丙烯时，往往填充量较大，正常在20％左右，导致所获得聚丙烯复合材料密度较大，不符合目前汽车材料领域对汽车轻量化的需求。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高性能的聚丙烯/磷酸锆复合材料及其制备方法。
技术方案：一种聚丙烯/磷酸锆复合材料，由以下重量份的原料制成：
进一步的，聚丙烯/磷酸锆复合材料，由以下重量份的原料制成：
所述聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯。
所述弹性体为乙烯-辛烯共聚物(POE)或乙丙三元橡胶(EPDM)。
本发明还提供了所述聚丙烯/磷酸锆复合材料的制备方法，包括：将各配方量的原料混合后，于双螺杆挤出机中共混造粒。
所述共混造粒的温度为50～230℃。
进一步的，双螺杆挤出机从加料口到机头的温度依次为：50～80℃、100～120℃、150～160℃、180～190℃、200～230℃、210～230℃、210～220℃、℃、210～220℃、210～220℃。具体的，双螺杆挤出机从加料口到机头的温度依次为：50℃、100℃、150℃、180℃、200℃、210℃、220℃、210℃、200℃或者依次为：80℃、120℃、160℃、190℃、230℃、230℃、220℃、210℃、200℃。
本发明把十八烷基胺、磷酸锆、聚丙烯、弹性体在混合机中先预混合好，然后直接到挤出机中共混挤出，这里的关键是挤出机温度的设置，挤出机前段的温度设置在十八烷基胺的熔点之上，聚丙烯的熔点之下，让十八烷基胺先熔融，呈流动状态包覆处理填料。磷酸锆是一种多功能层状固体材料，用在聚丙烯复合材料中，与滑石粉、云母等传统的层状填充材料相比，即使在较低用量的情况下，亦能显著提高复合材料的强度和韧性，同时能提升材料的抗氧化和抗老化稳定性，通过该途径有望获得轻量化的高性能聚丙烯材料，满足聚丙烯复合材料在汽车领域的应用需求。
有益效果：
本发明采用磷酸锆作为新型层状材料，在少量的添加量下(3％～10％)能显著提高聚丙烯复合材料的性能，可获得低密度的高性能聚丙烯材料。
本发明采用十八烷基胺为表面处理剂，其在常温下呈白色蜡状固体，熔点为50～52℃，在挤出共混过程中可以首先较快地发生熔融，对填料实现表面包覆处理，省去了传统生产工艺中对填料要进行表面预处理的加工工艺，操作流程简单，适合工业化生产。
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。以下实施例中所用到的原材料为：
聚丙烯(PP)：牌号K8003，扬子石化
聚丙烯(PP)：牌号F401，扬子石化
乙烯-辛烯共聚物(POE)：牌号8130，美国陶氏化学
乙丙三元橡胶(EPDM)：Nordel-4760P，美国陶氏化学
磷酸锆：纯度≥99％，青岛天尧化工有限公司
十八烷基胺：纯度≥98％，山东隆汇化工有限公司
实施例1
将85Kg的PP K8003、10Kg的POE 8130、5Kg的磷酸锆、0.05Kg的十八烷基胺称量混合好，然后在双螺杆挤出机中共混挤出造粒，其中挤出机从加料口到机头的温度依次为：50℃、100℃、150℃、180℃、200℃、210℃、220℃、210℃、200℃。
实施例2
将85Kg的PP F401、10Kg的POE 8130、5Kg的磷酸锆、0.05Kg的十八烷基胺称量混合好，然后在双螺杆挤出机中共混挤出造粒，其中挤出机从加料口到机头的温度依次为：50℃、100℃、150℃、180℃、200℃、210℃、220℃、210℃、200℃。
实施例3
将85Kg的PP K8003、10Kg的EPDM 4760P、5Kg的磷酸锆、0.05Kg的十八烷基胺称量混合好，然后在双螺杆挤出机中共混挤出造粒，其中挤出机从加料口到机头的温度依次为：50℃、100℃、150℃、180℃、200℃、210℃、220℃、210℃、200℃。
实施例4
将90Kg的PP K8003、5Kg的POE 8130、5Kg的磷酸锆、0.05Kg的十八烷基胺称量混合好，然后在双螺杆挤出机中共混挤出造粒，其中挤出机从加料口到机头的温度依次为：50℃、100℃、150℃、180℃、200℃、210℃、220℃、210℃、200℃。
实施例5
将85Kg的PP K8003、10Kg的POE 8130、5Kg的磷酸锆、0.05Kg的十八烷基胺称量混合好，然后在双螺杆挤出机中共混挤出造粒，其中挤出机从加料口到机头的温度依次为：80℃、120℃、160℃、190℃、230℃、230℃、220℃、210℃、200℃。
对比例1
将85Kg的PP K8003、10Kg的POE 8130、5Kg的磷酸锆称量混合好，然后在双螺杆挤出机中共混挤出造粒，其中挤出机从加料口到机头的温度依次为：50℃、100℃、150℃、180℃、200℃、210℃、220℃、210℃、200℃。
对比例2
将90Kg的PP K8003、10Kg的POE 8130，然后在双螺杆挤出机中共混挤出造粒，其中挤出机从加料口到机头的温度依次为：50℃、100℃、150℃、180℃、200℃、210℃、220℃、210℃、200℃。
性能测试结果如表1所示
参见表1，添加磷酸锆可显著提高聚丙烯复合材料的强度、模量等性能指标。其中聚丙烯F401比K8003在抗拉强度和弯曲强度上有更好的表现，聚丙烯K8003比F401具有更好的抗冲击性能；PP:POE在90:5这一质量比例下的各性能略优于85:10，通过添加十八烷基胺在挤出共混过程中可以首先较快地发生熔融，对填料实现表面包覆处理，有助于提升各性能，且工艺简单。由以上数据可以看出，采用本发明方法可获得低密度的高性能聚丙烯复合材料，满足聚丙烯改性材料在高端领域的应用需求。
本文中应用了具体实例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法和核心思想，应当指出，对于本技术领域的技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种聚丙烯/磷酸锆复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
2.根据权利要求1所述的聚丙烯/磷酸锆复合材料，其特征在于，所述聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯/磷酸锆复合材料，其特征在于，所述弹性体为乙烯-辛烯共聚物或乙丙三元橡胶。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯/磷酸锆复合材料的制备方法，其特征在于，包括：将各配方量的原料混合后，于双螺杆挤出机中共混造粒。
5.根据权利要求4所述的聚丙烯/磷酸锆复合材料的制备方法，其特征在于，所述共混造粒的温度为50～230℃。
6.根据权利要求5所述的聚丙烯/磷酸锆复合材料的制备方法，其特征在于，双螺杆挤出机从加料口到机头的温度依次为：50～80℃、100～120℃、150～160℃、180～190℃、200～230℃、210～230℃、210～220℃、℃、210～220℃、210～220℃。
7.根据权利要求6所述的聚丙烯/磷酸锆复合材料的制备方法，其特征在于，双螺杆挤出机从加料口到机头的温度依次为：50℃、100℃、150℃、180℃、200℃、210℃、220℃、210℃、200℃或者依次为：80℃、120℃、160℃、190℃、230℃、230℃、220℃、210℃、200℃。
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