CN108948533A - 一种提高聚丙烯复合塑料综合力学性能的方法 - Google Patents

一种提高聚丙烯复合塑料综合力学性能的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于聚丙烯复合材料加工技术领域，具体涉及一种提高聚丙烯复合塑料综合力学性能的方法，包括以下原料：聚丙烯、线性低密度聚乙烯、三元羧基氯醋树脂E15/45M、改性硅灰石粉、软脂酸、壬二酸锌、硬脂酸镁、丙烯酸酯类交联剂。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中通过对硅灰石粉进行改性，提高其余基材的相容性，通过中间料改善线性低密度聚乙烯与聚丙烯的相容性，再配合各原料的协同作用，使所得复合塑料具有较强的悬臂梁冲击强度有了较大的提高，拉伸强度和弯曲强度保持了较高水平，综合力学性能较好，拓展了聚丙烯复合材料的使用范围。

Description

一种提高聚丙烯复合塑料综合力学性能的方法
技术领域
本发明属于聚丙烯复合材料加工技术领域，具体涉及一种提高聚丙烯复合塑料综合力学性能的方法。
背景技术
由于聚丙烯改性材料具有密度小、耐热性高、刚韧平衡、可注塑成型、价格便宜、设计自由度大、可回收利用等方面的优点，在汽车工业、家用电器、日用品等许多领域有着广泛的用途，但也存在强度低、收缩率大、抗蠕变性差、制品尺寸稳定性差、容易产生翘曲变形等缺点，近年来，填充20%以上的滑石粉制备的材料已经逐渐实现量产，但滑石粉在提高聚丙烯强度的同时会导致其韧性下降，而使用聚烯烃弹性体改性聚丙烯增韧效果明显，但增韧的同时刚度会下降，加入纳米二氧化硅会避免以上问题，但耐冲击性能却会受到影响，导致其材料的使用范围受到影响，因此，需要进一步对聚丙烯材料的综合力学性能进行研究。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种提高聚丙烯复合塑料综合力学性能的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种提高聚丙烯复合塑料综合力学性能的方法，包括以下内容：
（1）包括以下重量份的原料：聚丙烯75-85份、线性低密度聚乙烯16-20份、三元羧基氯醋树脂E15/45M 10-16份、改性硅灰石粉5.5-6.5份、软脂酸2.2-2.6份、壬二酸锌0.3-0.5份、硬脂酸镁1.5-2.5份、丙烯酸酯类交联剂0.8-1.6份；
所述改性硅灰石粉的制备方法为：将硅灰石粉与相当于其重量2-4%的γ-（2,3环氧丙烷）丙基三甲氧基硅烷、0.2-0.6%的1,2-二羟基蒽醌、6-10%的聚乙烯醇、6-10%的石油树脂，在温度为140-160℃的条件下搅拌混合30-40分钟，完成后将混合物进行等离子处理，即得；
（2）将三元羧基氯醋树脂E15/45M、软脂酸和壬二酸锌在温度为220-230℃的条件下混炼25-35分钟，完成后静置12小时，得到中间料备用；
（3）将中间料与剩余原料混合熔炼后，经挤出、冷却、切粒，得到聚丙烯复合塑料。
作为对上述方案的进一步改进，所述聚丙烯为PPH-45、PPH-01、PPH-075中的至少两种混合。
作为对上述方案的进一步改进，所述硅灰石粉由超音速气流磨机粉碎得到平均粒径为6.52μm，白度为85.9，粉碎条件为加料压力0.1-0.2MPa，破碎压力0.5-0.6MPa，磁振动加料电流30-40mA。
作为对上述方案的进一步改进，所述等离子处理的条件为，将混合物置于等离子装置的下电极介质上，在电压115-125kV，电流28-32mA，间隙为6-8mm的操作条件下处理6-10分钟。
作为对上述方案的进一步改进，所述丙烯酸酯类交联剂为二丙烯酸-1，4-丁二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯和丙烯酸丁酯中的一种。
作为对上述方案的进一步改进，所述步骤（3）中混炼条件为：温度为185-195℃，转速为450-500转/分钟，混炼时间为30-40分钟。
作为对上述方案的进一步改进，所述步骤（3）中挤出的条件为：螺杆转速为230-250转/分钟，加料段的温度为210-220℃，熔融塑化段的温度为240-250℃，混合均化段的温度为210-220℃，熔体输送计量段的温度为200-210℃。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中通过对硅灰石粉进行改性，提高其余基材的相容性，通过中间料改善线性低密度聚乙烯与聚丙烯的相容性，再配合各原料的协同作用，使所得复合塑料具有较强的悬臂梁冲击强度有了较大的提高，拉伸强度和弯曲强度保持了较高水平，综合力学性能较好，拓展了聚丙烯复合材料的使用范围。
具体实施方式
实施例1
一种提高聚丙烯复合塑料综合力学性能的方法，包括以下内容：
（1）包括以下重量份的原料：聚丙烯80份、线性低密度聚乙烯18份、三元羧基氯醋树脂E15/45M 13份、改性硅灰石粉6份、软脂酸2.4份、壬二酸锌0.4份、硬脂酸镁2份、丙烯酸酯类交联剂1.2份；
所述改性硅灰石粉的制备方法为：将硅灰石粉与相当于其重量3%的γ-（2,3环氧丙烷）丙基三甲氧基硅烷、0.4%的1,2-二羟基蒽醌、8%的聚乙烯醇、8%的石油树脂，在温度为150℃的条件下搅拌混合35分钟，完成后将混合物进行等离子处理，即得；
（2）将三元羧基氯醋树脂E15/45M、软脂酸和壬二酸锌在温度为225℃的条件下混炼30分钟，完成后静置12小时，得到中间料备用；
（3）将中间料与剩余原料混合熔炼后，经挤出、冷却、切粒，得到聚丙烯复合塑料。
其中，所述聚丙烯为PPH-45、PPH-01以重量比3:1混合。
其中，所述硅灰石粉由超音速气流磨机粉碎得到平均粒径为6.52μm，白度为85.9，粉碎条件为加料压力0.15MPa，破碎压力0.55MPa，磁振动加料电流35mA。
其中，所述等离子处理的条件为，将混合物置于等离子装置的下电极介质上，在电压120kV，电流30mA，间隙为7mm的操作条件下处理8分钟。
其中，所述丙烯酸酯类交联剂为二丙烯酸-1，4-丁二醇酯。
其中，所述步骤（3）中混炼条件为：温度为190℃，转速为480转/分钟，混炼时间为35分钟；
挤出的条件为：螺杆转速为240转/分钟，加料段的温度为215℃，熔融塑化段的温度为245℃，混合均化段的温度为215℃，熔体输送计量段的温度为205℃。
实施例2
一种提高聚丙烯复合塑料综合力学性能的方法，包括以下内容：
（1）包括以下重量份的原料：聚丙烯85份、线性低密度聚乙烯20份、三元羧基氯醋树脂E15/45M 10份、改性硅灰石粉6.5份、软脂酸2.2份、壬二酸锌0.5份、硬脂酸镁1.5份、丙烯酸酯类交联剂1.6份；
所述改性硅灰石粉的制备方法为：将硅灰石粉与相当于其重量2%的γ-（2,3环氧丙烷）丙基三甲氧基硅烷、0.6%的1,2-二羟基蒽醌、10%的聚乙烯醇、6%的石油树脂，在温度为140℃的条件下搅拌混合40分钟，完成后将混合物进行等离子处理，即得；
（2）将三元羧基氯醋树脂E15/45M、软脂酸和壬二酸锌在温度为230℃的条件下混炼25分钟，完成后静置12小时，得到中间料备用；
（3）将中间料与剩余原料混合熔炼后，经挤出、冷却、切粒，得到聚丙烯复合塑料。
其中，所述聚丙烯为PPH-45、PPH-075以重量比2:1混合。
其中，所述硅灰石粉由超音速气流磨机粉碎得到平均粒径为6.52μm，白度为85.9，粉碎条件为加料压力0.2MPa，破碎压力0.5MPa，磁振动加料电流30mA。
其中，所述等离子处理的条件为，将混合物置于等离子装置的下电极介质上，在电压125kV，电流32mA，间隙为6mm的操作条件下处理10分钟。
其中，所述丙烯酸酯类交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯。
其中，所述步骤（3）中混炼条件为：温度为195℃，转速为450转/分钟，混炼时间为30分钟；
挤出的条件为：螺杆转速为250转/分钟，加料段的温度为220℃，熔融塑化段的温度为250℃，混合均化段的温度为210℃，熔体输送计量段的温度为200℃。
实施例3
一种提高聚丙烯复合塑料综合力学性能的方法，包括以下内容：
（1）包括以下重量份的原料：聚丙烯75份、线性低密度聚乙烯16份、三元羧基氯醋树脂E15/45M 16份、改性硅灰石粉5.5份、软脂酸2.6份、壬二酸锌0.3份、硬脂酸镁2.5份、丙烯酸酯类交联剂0.8份；
所述改性硅灰石粉的制备方法为：将硅灰石粉与相当于其重量4%的γ-（2,3环氧丙烷）丙基三甲氧基硅烷、0.2%的1,2-二羟基蒽醌、6%的聚乙烯醇、10%的石油树脂，在温度为160℃的条件下搅拌混合30分钟，完成后将混合物进行等离子处理，即得；
（2）将三元羧基氯醋树脂E15/45M、软脂酸和壬二酸锌在温度为220℃的条件下混炼35分钟，完成后静置12小时，得到中间料备用；
（3）将中间料与剩余原料混合熔炼后，经挤出、冷却、切粒，得到聚丙烯复合塑料。
其中，所述聚丙烯为PPH-01、PPH-075以重量比3:2混合得到。
其中，所述硅灰石粉由超音速气流磨机粉碎得到平均粒径为6.52μm，白度为85.9，粉碎条件为加料压力0.1MPa，破碎压力0.6MPa，磁振动加料电流40mA。
其中，所述等离子处理的条件为，将混合物置于等离子装置的下电极介质上，在电压115kV，电流28mA，间隙为8mm的操作条件下处理6分钟。
其中，所述丙烯酸酯类交联剂为丙烯酸丁酯。
其中，所述步骤（3）中混炼条件为：温度为185℃，转速为500转/分钟，混炼时间为40分钟；
挤出的条件为：螺杆转速为230转/分钟，加料段的温度为210℃，熔融塑化段的温度为240℃，混合均化段的温度为220℃，熔体输送计量段的温度为210℃。
设置对照组1，将实施例1中三元羧基氯醋树脂E15/45M去掉，其余内容不变；设置对照组2，将实施例1中改性硅灰石粉替换为未改性硅灰石粉，其余内容不变；设置对照组3，将实施例1中硅灰石粉替换为平均粒径为25.59μm的普通硅灰石粉；设置对照组4，将实施例1中软脂酸替换为硬脂酸，其余内容不变；设置对照组5，将实施例1中改性硅灰石粉中等离子处理条件去掉，其余内容不变；设置对照组6，将实施例1中改性硅灰石粉中石油树脂去掉，其余内容不变；
拉伸强度和断裂伸长率按GB/T1040.1-2006《塑料拉伸性能》进行测试，试验速度为50mm/min，测试温度为室温；
悬臂梁冲击强度按GB/T1843-2008《塑料悬臂梁冲击强度》进行测试，测试温度为室温；
弯曲强度按GB/T 9341-2008《塑料弯曲性能》进行测试，实验速度为2mm/min；
对各组塑料力学性能进行检测得到以下结果，其中PPH-12的性能相比PPH-045和PPH-075基本为中间量，其中悬臂梁冲击强度最强，此处作为空白组用于比较：
表1
通过表1中数据可以看出，本发明中相比现有技术能够有效改善聚丙烯复合塑料综合力学性能，能够满足汽车保险杠材料要求，同时可用于其他对抗冲击性以及弯曲模量和弯曲强度要求较高的产品。

Claims (7)

1.一种提高聚丙烯复合塑料综合力学性能的方法，其特征在于，包括以下内容：
（1）包括以下重量份的原料：聚丙烯75-85份、线性低密度聚乙烯16-20份、三元羧基氯醋树脂E15/45M 10-16份、改性硅灰石粉5.5-6.5份、软脂酸2.2-2.6份、壬二酸锌0.3-0.5份、硬脂酸镁1.5-2.5份、丙烯酸酯类交联剂0.8-1.6份；
所述改性硅灰石粉的制备方法为：将硅灰石粉与相当于其重量2-4%的γ-（2,3环氧丙烷）丙基三甲氧基硅烷、0.2-0.6%的1,2-二羟基蒽醌、6-10%的聚乙烯醇、6-10%的石油树脂，在温度为140-160℃的条件下搅拌混合30-40分钟，完成后将混合物进行等离子处理，即得；
（2）将三元羧基氯醋树脂E15/45M、软脂酸和壬二酸锌在温度为220-230℃的条件下混炼25-35分钟，完成后静置12小时，得到中间料备用；
（3）将中间料与剩余原料混合熔炼后，经挤出、冷却、切粒，得到聚丙烯复合塑料。
2.如权利要求1所述一种提高聚丙烯复合塑料综合力学性能的方法，其特征在于，所述聚丙烯为PPH-45、PPH-01、PPH-075中的至少两种混合。
3.如权利要求1所述一种提高聚丙烯复合塑料综合力学性能的方法，其特征在于，所述硅灰石粉由超音速气流磨机粉碎得到平均粒径为6.52μm，白度为85.9，粉碎条件为加料压力0.1-0.2MPa，破碎压力0.5-0.6MPa，磁振动加料电流30-40mA。
4.如权利要求1所述一种提高聚丙烯复合塑料综合力学性能的方法，其特征在于，所述等离子处理的条件为，将混合物置于等离子装置的下电极介质上，在电压115-125kV，电流28-32mA，间隙为6-8mm的操作条件下处理6-10分钟。
5.如权利要求1所述一种提高聚丙烯复合塑料综合力学性能的方法，其特征在于，所述丙烯酸酯类交联剂为二丙烯酸-1，4-丁二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯和丙烯酸丁酯中的一种。
6.如权利要求1所述一种提高聚丙烯复合塑料综合力学性能的方法，其特征在于，所述步骤（3）中混炼条件为：温度为185-195℃，转速为450-500转/分钟，混炼时间为30-40分钟。
7.如权利要求1所述一种提高聚丙烯复合塑料综合力学性能的方法，其特征在于，所述步骤（3）中挤出的条件为：螺杆转速为230-250转/分钟，加料段的温度为210-220℃，熔融塑化段的温度为240-250℃，混合均化段的温度为210-220℃，熔体输送计量段的温度为200-210℃。
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