CN109467814B - 一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109467814B
CN109467814B CN201811101368.1A CN201811101368A CN109467814B CN 109467814 B CN109467814 B CN 109467814B CN 201811101368 A CN201811101368 A CN 201811101368A CN 109467814 B CN109467814 B CN 109467814B
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite mineral
composite
polypropylene
mineral fiber
graphene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811101368.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109467814A (zh
Inventor
陈双陆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhongshan Desheng Plastic Co ltd
Original Assignee
Zhongshan Desheng Plastic Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhongshan Desheng Plastic Co ltd filed Critical Zhongshan Desheng Plastic Co ltd
Priority to CN201811101368.1A priority Critical patent/CN109467814B/zh
Publication of CN109467814A publication Critical patent/CN109467814A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109467814B publication Critical patent/CN109467814B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/10—Homopolymers or copolymers of propene
    • C08L23/14—Copolymers of propene
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10—Other agents for modifying properties
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/88—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
    • D01F6/92—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of polyesters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/003—Additives being defined by their diameter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/006—Additives being defined by their surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/014—Additives containing two or more different additives of the same subgroup in C08K
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
    • C08L2205/035—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend containing four or more polymers in a blend

Abstract

本发明公开了一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料及其制备方法，通过对粉末状的无机矿物填料进行纤维化处理，充分提高粉末状无机矿物填料的长径比，并且克服了其与聚丙烯基体相容性问题，在确保优良的力学性能和外观的同时，具有更低的密度(低于0.97g/cm3)、更稳定的熔体流动性、更高的刚性，从而把聚丙烯/无机矿物复合材料推向更高端的应用领域，实现车用高分子材料美观化、轻量化、环保化的目的。

Description

一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯复合材料，具体涉及一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着我国汽车行业的高速发展，作为车用高分子材料的聚丙烯(PP)改性复合材料性能研究也得到广泛的重视。目前，传统聚丙烯/无机矿物复合材料普遍存在缺陷大，熔融指数低，表面粗糙且硬度低，力学性能差等问题，只能应用于低端产品。
无机非金属矿物填料因其价格低廉而且性能优良而在塑料工业生产中广泛应用。无机金属矿物填料经表面化学改性后填充有机高聚物中，可以改善其与有机高聚物基体的相容性，提高填料/基体界面结合力，从而提高填料在基体中的分散度，复合材料的机械强度，同时改善材料某些特殊的物理化学性能。研究表明，PP基料、增韧剂、矿物围观形貌及其粒径、矿物添加比例等因素都会对PP复合材料产生较大影响。
因此，如何设计配方及制备工艺，提高粉末状无机矿物填料和聚丙烯基体相容性，使聚丙烯/无机矿物复合材料在确保优良的力学性能和外观的同时，具有更低的密度、更稳定的熔体流动性、更高的刚性是本领域的一项重要课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种复合矿物纤维粉末，其特征在于，复合矿物纤维粉末的制备方法为：(1)将复合矿物与含有偶联剂的乙醇溶液加入高速搅拌机内混合，逐渐加入含有PBS树脂和石墨烯的溶液，搅拌均匀，干燥后得到石墨烯包覆复合矿物粉末填料；(2)将石墨烯包覆复合矿物粉末填料与PBS树脂进行熔融共混，将共混物用溶剂溶解后进行纺丝、干燥，形成复合矿物纤维，将复合矿物纤维在球磨机内进行研磨，制成复合矿物纤维粉末。
优选地，所述的含有偶联剂的乙醇溶液为含有1～3wt％偶联剂的乙醇溶液；所述的含有PBS树脂和石墨烯的溶液为含有1～5％PBS树脂和2～8％石墨烯的溶液；所述的搅拌均匀是在80～90℃条件下持续搅拌20～40分钟；所述的溶剂为极性溶剂。
优选地，所述的复合矿物为叶腊石、凹凸棒石和膨润土以任意比例混合。
优选地，按重量比计，步骤(1)中复合矿物与含有PBS树脂和石墨烯的溶液之比为10：1，复合矿物与含有偶联剂的乙醇溶液之比是1：1。
优选地，按重量比计，步骤(2)中石墨烯包覆复合矿物粉末填料：PBS树脂：溶剂为1：1：4。
一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量百分比计，包括如下原料：45～70份共聚聚丙烯、16～28份均聚聚丙烯、10～20份复合矿物纤维粉末、2～8份弹性体、1～3份增容剂、0.2～0.4份偶联剂、0.1～0.3份抗氧剂。
优选地，所述的弹性体为POE、EPDM、SBS、SEBS中的一种或多种组合。
优选地，所述的增容剂为SEBS-g-MAH、PP-g-MAH、POE-g-MAH中的一种或多种组合。
优选地，所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH550；所述的抗氧剂为抗氧剂1010。
一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、弹性体、偶联剂于高速混料机里混合2～5分钟，温度65～75℃；
(2)将步骤(1)得到的物料与复合矿物纤维粉末、增容剂、抗氧剂置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒，即得。
本发明采用的复合矿物：叶腊石，平均粒径为1.2～33微米，比表面积2～11m2/g；凹凸棒石，平均粒径为0.3～17微米，比表面积12～25m2/g；膨润土，平均粒径为0.8～60微米，比表面积8～19m2/g。
本发明中所述的含有1～5％PBS树脂和2～8％石墨烯的溶液，其中的溶剂为四氢呋喃、苯酚、四氯乙烷等常用极性溶剂。
复合矿物纤维粉末对复合材料的性能影响机理：
无机矿物填料由于自身形态限制，长径比较小、易团聚。在与聚丙烯复合以后，分布及取向无规化，导致复合物局部缺陷，如果遇到外力，会导致应力集中，综合性能下降。无机矿物填料种类增加后，由于比重不一致，导致材料密度不均一，性能不均一，无法胜任轻量化，薄壁化的要求。无机矿物填料与聚丙烯在螺杆挤出机挤出过程中，摩擦强烈，温度较高，使得聚丙烯降解，助剂挥发，从而导致有机挥发物及气味的产生。本发明制备的复合矿物纤维粉末长径比较大(165:1～305:1)，具有纤维状填充物的各项优势，与聚丙烯复合后，复合物强度、模量、热变形温度、收缩率等参数大幅度提升；由于复合矿物纤维粉末在聚丙烯基体中取向性一致，使得复合物流动性的到改善，熔融指数提升；由于纤维状填料的堆砌效应，使得复合物密度下降，达到轻量化的目的。
复合矿物纤维粉末的制备方法对复合矿物纤维粉末的影响机理：
(1)首先，通过两亲性偶联剂改善无机矿物与有机物的桥接问题；选择8％石墨烯溶液进行包覆，实现包覆层薄化的目的；选择5％PBS树脂提高溶液的粘度与石墨烯的分散性，持续在90℃条件下搅拌40分钟，使得包覆过程充分，使得石墨烯均匀的包覆在无机矿物填料表面，从而使得无机矿物填料粒径范围增加到5～85微米，便于后期纤维化后进一步提高粒径；
(2)为了进一步提高复合矿物的长径比，选择环保、易降解的PBS树脂进行熔融共混，由于共混物中PBS树脂包覆太厚，所以采用四氢呋喃溶剂溶解后进行纺丝、干燥，形成复合矿物纤维，即达到了纤维化的目的，有降低的PBS树脂的含量。
(3)发明人在研究中发现太长的纤维在与聚丙烯复合以后，发生缠绕，降低了复合物的流动性，太短的纤维无法起到纤维状填料长径比的优势，所以将复合矿物纤维在球磨机内进行研磨，制作复合矿物纤维粉末的长度范围是35～315微米，长径比为165:1～305:1。
本发明中复合矿物纤维粉末的制备具体包括如下步骤：
(1)将复合矿物与含有1～3wt％偶联剂的乙醇溶液加入高速搅拌机内混合的，逐渐加入含有1～5％PBS树脂(聚丁二酸丁二醇酯)和2～8％石墨烯的溶液，持续在80～90℃条件下搅拌20～40分钟，干燥后得到石墨烯包覆复合矿物粉末填料；制备得到的石墨烯包覆复合矿物粉末填料粒径范围是5～85微米。
(2)将石墨烯包覆复合矿物粉末填料与PBS树脂进行熔融共混，将共混物用溶剂(此处溶剂可以为四氢呋喃、苯酚、四氯乙烷等常用极性溶剂)溶解后进行纺丝、干燥，形成复合矿物纤维，将复合矿物纤维在球磨机内进行研磨，制成复合矿物纤维粉末；制备得到的复合矿物纤维粉末的长度范围是35～315微米，长径比为165:1～305:1，有利于与聚丙烯复合后综合性能体现。
本发明通过对粉末状的无机矿物填料进行纤维化处理，充分提高粉末状无机矿物填料的长径比，并且克服了其与聚丙烯基体相容性问题，既提高聚丙烯复合材料的强度，又降低了聚丙烯复合材料的密度。具有一定长径比的复合矿物纤维，使得复合材料收缩率得到控制和模量得到提升；复合矿物纤维的定向排列增强了聚丙烯复合材料熔融状态下的流动性及熔体强度。
本发明的有益效果是：本发明制备的复合材料在确保优良的力学性能和外观的同时，具有更低的密度(低于0.97g/cm3)、更稳定的熔体流动性、更高的刚性。从而把聚丙烯/无机矿物复合材料推向更高端的应用领域，实现车用高分子材料美观化、轻量化、环保化的目的。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但并不局限于此。实施例中使用的复合矿物：叶腊石，平均粒径为1.2～33微米，比表面积2～11m2/g；凹凸棒石，平均粒径为0.3～17微米，比表面积12～25m2/g；膨润土，平均粒径为0.8～60微米，比表面积8～19m2/g。
实施例1
复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料的制备
原料：69份共聚聚丙烯、16份均聚聚丙烯、10份复合矿物纤维、3.1份弹性体、1.5份增容剂、0.2份偶联剂、0.2份抗氧剂。
制备方法如下：
(1)将98克复合矿物(叶腊石42克、凹凸棒石33克、膨润土23克)与含有1～3wt％偶联剂的乙醇溶液(复合矿物与含偶联剂的乙醇溶液之比为1：1)加入高速搅拌机内混合，逐渐加入含有3％PBS树脂和5％石墨烯的溶液(按重量比计，复合矿物与含有PBS树脂和石墨烯的溶液之比为10：1)，持续在85℃条件下搅拌30分钟，干燥后得到石墨烯包覆复合矿物粉末填料，所述石墨烯包覆复合矿物粉末填料粒径范围是5～85微米；
(2)将石墨烯包覆复合矿物粉末填料与PBS树脂进行熔融共混，将共混物用四氢呋喃溶剂溶解后进行纺丝、干燥，形成复合矿物纤维(按重量比计，石墨烯包覆复合矿物粉末填料：PBS树脂：四氢呋喃溶剂为1：1：4)，将复合矿物纤维在球磨机内进行研磨，制作成复合矿物纤维粉末100克，复合矿物纤维粉末的长度范围是35～315微米，长径比为165:1～305:1；
(3)将690克共聚聚丙烯、160克均聚聚丙烯、31克弹性体POE、2克硅烷偶联剂KH550于高速混料机里混合2～5分钟，温度65～75℃；
(4)将步骤(2)、(3)得到的物料与15克增容剂POE-g-MAH、2克抗氧剂1010置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒。
双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，分九区控温的双螺杆挤出机中进行挤出造粒，一至九区加工温度依次为：180℃，183℃，184℃，185℃，185℃，187℃，185℃，184℃，185℃，机头温度190℃，主机频率32～40HZ，喂料频率26～30HZ，熔体压力2.7～3.5MPa，真空度-0.03～-0.06MPa，切粒机转速390～490rpm。
实施例2
复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料的制备
原料：56份共聚聚丙烯、28份均聚聚丙烯、10份复合矿物纤维粉末、4.1份弹性体、1.5份增容剂、0.2份偶联剂、0.2份抗氧剂。
制备方法如下：
(1)将98克复合矿物(叶腊石12克、凹凸棒石52克、膨润土34克)与含有1～3wt％偶联剂的乙醇溶液(复合矿物与含偶联剂的乙醇溶液之比是1：1)加入高速搅拌机内混合，逐渐加入含有3％PBS树脂和5％石墨烯的溶液(按重量比计，复合矿物与含有PBS树脂和石墨烯的溶液之比为10：1)，持续在85℃条件下搅拌30分钟，干燥后得到石墨烯包覆复合矿物粉末填料，所述石墨烯包覆复合矿物粉末填料粒径范围是5～85微米；
(2)将石墨烯包覆复合矿物粉末填料与PBS树脂进行熔融共混，将共混物用四氢呋喃溶剂溶解后进行纺丝、干燥，形成复合矿物纤维(按重量比计，石墨烯包覆复合矿物粉末填料：PBS树脂：四氢呋喃溶剂为1：1：4)，将复合矿物纤维在球磨机内进行研磨，制作成复合矿物纤维粉末100克，所述复合矿物纤维粉末的长度范围是35～315微米，长径比为165:1～305:1；
(3)将560克共聚聚丙烯、280克均聚聚丙烯、41克弹性体EPDM、2克硅烷偶联剂KH550于高速混料机里混合2～5分钟，温度65～75℃；
(4)将步骤(2)、(3)得到的物料与15克增容剂PP-g-MAH、2克抗氧剂1010置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒。
双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，分九区控温的双螺杆挤出机中进行挤出造粒，一至九区加工温度依次为：180℃，183℃，184℃，185℃，185℃，187℃，185℃，184℃，185℃，机头温度190℃，主机频率32～40HZ，喂料频率26～30HZ，熔体压力2.7～3.5MPa，真空度-0.03～-0.06MPa，切粒机转速390～490rpm。
实施例3
复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料的制备
原料：48份共聚聚丙烯、24份均聚聚丙烯、20份复合矿物纤维粉末、4.4份弹性体、3份增容剂、0.4份偶联剂、0.2份抗氧剂。
制备方法如下：
(1)将196克复合矿物(叶腊石62克、凹凸棒石82克、膨润土52克)与含有1～3wt％偶联剂的乙醇溶液(复合矿物与含偶联剂的乙醇溶液之比是1：1)加入高速搅拌机内混合，逐渐加入含有3％PBS树脂和5％石墨烯的溶液(按重量比计，复合矿物与含有PBS树脂和石墨烯的溶液之比为10：1)，持续在85℃条件下搅拌30分钟，干燥后得到石墨烯包覆复合矿物粉末填料，所述石墨烯包覆复合矿物粉末填料粒径范围是5～85微米；
(2)将石墨烯包覆复合矿物粉末填料与PBS树脂进行熔融共混，将共混物用四氢呋喃溶剂溶解后进行纺丝、干燥，形成复合矿物纤维(按重量比计，石墨烯包覆复合矿物粉末填料：PBS树脂：四氢呋喃溶剂为1：1：4)，将复合矿物纤维在球磨机内进行研磨，制作成复合矿物纤维粉末200克，所述复合矿物纤维粉末的长度范围是35～315微米，长径比为165:1～305:1；
(3)将480克共聚聚丙烯、240克均聚聚丙烯、44克弹性体SEBS、4克硅烷偶联剂KH550于高速混料机里混合2～5分钟，温度65～75℃；
(4)将步骤(2)、(3)得到的物料与30克增容剂SEBS-g-MAH、2克抗氧剂1010置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒。
双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，分九区控温的双螺杆挤出机中进行挤出造粒，一至九区加工温度依次为：180℃，183℃，184℃，185℃，185℃，187℃，185℃，184℃，185℃，机头温度190℃，主机频率32～40HZ，喂料频率26～30HZ，熔体压力2.7～3.5MPa，真空度-0.03～-0.06MPa，切粒机转速390～490rpm。
实施例4
复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料的制备
原料：53份共聚聚丙烯、20份均聚聚丙烯、20份复合矿物纤维粉末、3.4份弹性体、3份增容剂、0.4份偶联剂、0.2份抗氧剂。
制备方法如下：
(1)将196克复合矿物(叶腊石102克、凹凸棒石53克、膨润土41克)与含有1～3wt％偶联剂的乙醇溶液(复合矿物与含偶联剂的乙醇溶液之比是1：1)加入高速搅拌机内混合，逐渐加入含有3％PBS树脂和5％石墨烯的溶液(按重量比计，复合矿物与含有PBS树脂和石墨烯的溶液之比为10：1)，持续在85℃条件下搅拌30分钟，干燥后得到石墨烯包覆复合矿物粉末填料，所述石墨烯包覆复合矿物粉末填料粒径范围是5～85微米；
(2)将石墨烯包覆复合矿物粉末填料与PBS树脂进行熔融共混，将共混物用四氢呋喃溶剂溶解后进行纺丝、干燥，形成复合矿物纤维(按重量比计，石墨烯包覆复合矿物粉末填料：PBS树脂：四氢呋喃溶剂为1：1：4)，将复合矿物纤维在球磨机内进行研磨，制作成复合矿物纤维粉末200克，所述复合矿物纤维粉末的长度范围是35～315微米，长径比为165:1～305:1；
(3)将530克共聚聚丙烯、200克均聚聚丙烯、34克弹性体SBS、4克硅烷偶联剂KH550于高速混料机里混合2～5分钟，温度65～75℃；
(4)将步骤(2)、(3)得到的物料与30克增容剂SEBS-g-MAH、2克抗氧剂1010置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒。
双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，分九区控温的双螺杆挤出机中进行挤出造粒，一至九区加工温度依次为：180℃，183℃，184℃，185℃，185℃，187℃，185℃，184℃，185℃，机头温度190℃，主机频率32～40HZ，喂料频率26～30HZ，熔体压力2.7～3.5MPa，真空度-0.03～-0.06MPa，切粒机转速390～490rpm。
实施例5
复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料的制备
原料：62份共聚聚丙烯、18份均聚聚丙烯、15份复合矿物纤维、2份弹性体、2.5份增容剂、0.3份偶联剂、0.2份抗氧剂。
制备方法如下：
(1)将147克复合矿物(叶腊石58克、凹凸棒石49克、膨润土40克)与含有1～3wt％偶联剂的乙醇溶液(复合矿物与含偶联剂的乙醇溶液之比是1：1)加入高速搅拌机内混合，逐渐加入含有1％PBS树脂和2％石墨烯的溶液(按重量比计，复合矿物与含有PBS树脂和石墨烯的溶液之比为10：1)，持续在80℃条件下搅拌20分钟，干燥后得到石墨烯包覆复合矿物粉末填料，所述石墨烯包覆复合矿物粉末填料粒径范围是5～85微米；
(2)将石墨烯包覆复合矿物粉末填料与PBS树脂进行熔融共混，将共混物用四氢呋喃溶剂溶解后进行纺丝、干燥，形成复合矿物纤维(按重量比计，石墨烯包覆复合矿物粉末填料：PBS树脂：四氢呋喃溶剂为1：1：4)，将复合矿物纤维在球磨机内进行研磨，制作成复合矿物纤维粉末150克，所述复合矿物纤维粉末的长度范围是35～315微米，长径比为165:1～305:1；
(3)将620克共聚聚丙烯、180克均聚聚丙烯、5克弹性体SBS、10克弹性体SEBS、5克弹性体POE、3克硅烷偶联剂KH550于高速混料机里混合2～5分钟，温度65～75℃；
(4)将步骤(2)、(3)得到的物料与15克增容剂SEBS-g-MAH、10克增容剂PP-g-MAH、2克抗氧剂1010置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒。
双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，分九区控温的双螺杆挤出机中进行挤出造粒，一至九区加工温度依次为：180℃，183℃，184℃，185℃，185℃，187℃，185℃，184℃，185℃，机头温度190℃，主机频率32～40HZ，喂料频率26～30HZ，熔体压力2.7～3.5MPa，真空度-0.03～-0.06MPa，切粒机转速390～490rpm。
实施例6
复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料的制备
原料：46份共聚聚丙烯、28份均聚聚丙烯、15份复合矿物纤维、7.8份弹性体、2.7份增容剂、0.3份偶联剂、0.2份抗氧剂。
制备方法如下：
(1)将147克复合矿物(叶腊石70克、凹凸棒石57克、膨润土20克)与含有1～3wt％偶联剂的乙醇溶液(复合矿物与含偶联剂的乙醇溶液之比是1：1)加入高速搅拌机内混合，逐渐加入含有5％PBS树脂(和8％石墨烯的溶液(按重量比计，复合矿物与含有PBS树脂和石墨烯的溶液之比为10：1)，持续在90℃条件下搅拌40分钟，干燥后得到石墨烯包覆复合矿物粉末填料，所述石墨烯包覆复合矿物粉末填料粒径范围是5～85微米；
(2)将石墨烯包覆复合矿物粉末填料与PBS树脂进行熔融共混，将共混物用四氢呋喃溶剂溶解后进行纺丝、干燥，形成复合矿物纤维(按重量比计，石墨烯包覆复合矿物粉末填料：PBS树脂：四氢呋喃溶剂为1：1：4)，将复合矿物纤维在球磨机内进行研磨，制作成复合矿物纤维粉末150克，所述复合矿物纤维粉末的长度范围是35～315微米，长径比为165:1～305:1；
(3)将460克共聚聚丙烯、280克均聚聚丙烯、38克弹性体SBS和40克弹性体EPDM、3克硅烷偶联剂KH550于高速混料机里混合2～5分钟，温度65～75℃；
(4)将步骤(2)、(3)得到的物料与17克增容剂SEBS-g-MAH、10克增容剂POE-g-MAH、2克抗氧剂1010置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒。
双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，分九区控温的双螺杆挤出机中进行挤出造粒，一至九区加工温度依次为：180℃，183℃，184℃，185℃，185℃，187℃，185℃，184℃，185℃，机头温度190℃，主机频率32～40HZ，喂料频率26～30HZ，熔体压力2.7～3.5MPa，真空度-0.03～-0.06MPa，切粒机转速390～490rpm。
对比例1
矿物填充聚丙烯复合材料的制备
原料：69份共聚聚丙烯、16份均聚聚丙烯、10份滑石粉、3.1份弹性体、1.5份增容剂、0.2份偶联剂、0.2份抗氧剂。
制备方法如下：
(1)将690克共聚聚丙烯、160克均聚聚丙烯、31克弹性体POE、100克滑石粉、2克硅烷偶联剂KH560于高速混料机里混合2～5分钟，温度65～75℃；
(2)将步骤(1)得到的物料与15克增容剂POE-g-MAH、2克抗氧剂1010置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒。
对比例2
矿物填充聚丙烯复合材料的制备
原料：48份共聚聚丙烯、24份均聚聚丙烯、20份滑石粉、4.4份弹性体、3份增容剂、0.4份偶联剂、0.2份抗氧剂。
制备方法如下：
(1)将480克共聚聚丙烯、240克均聚聚丙烯、44克弹性体EPDM、200克滑石粉、4克硅烷偶联剂KH560于高速混料机里混合2～5分钟，温度65～75℃；
(2)将步骤(1)得到的物料与30克增容剂PP-g-MAH、2克抗氧剂1010置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒。
对上述实施例1～4和对比例1～2中制备的样品进行性能测试，测试方法如下：
比重按ASTM D792标准进行检测；收缩率(MD)按ASTM D995标准进行检测；熔融指数按ASTM D1238(230℃/2.16kg)标准进行检测；洛氏硬度按ASTM D785标准进行检测；拉伸强度和断裂伸长率按ASTM D638标准进行检测；弯曲强度和弯曲模量按ASTM D790标准进行检测；悬臂梁缺口冲击强度按ASTM D256标准进行检测；热变形温度按ASTM D648标准进行检测；雾翳要求、气味要求、VOC测试值，按GMW3205标准进行测试。测试结果列于表1。
表1各实施例制备的复合材料的性能及对比
Figure BDA0001806757440000091
Figure BDA0001806757440000101
从表1中可看出，粉末状的无机矿物填料经过纤维化加工后，变成具有一定长径比的复合矿物纤维，有利于复合材料弯曲强度与弯曲模量的提升，达到高刚性的目的。复合矿物纤维使得无机矿物与聚丙烯基体在熔融挤出过程中减少摩擦，提升了聚丙烯复合材料的熔融指数，达到了高流动性的目的。复合矿物纤维在聚丙烯聚合物中的多向搭接，降低了复合体系的堆砌密度，达到了轻量化的目的。由于复合体系整体流动性提升，摩擦下降，成型过程中有机挥发物的释放得到有效控制，达到了绿色、环保的目的。
上述实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量百分比计，包括如下原料：45～70份共聚聚丙烯、16～28份均聚聚丙烯、10～20份复合矿物纤维粉末、2～8份弹性体、1～3份增容剂、0.2～0.4份偶联剂、0.1～0.3份抗氧剂，所述复合矿物纤维粉末的制备方法为：(1)将复合矿物与含有偶联剂的乙醇溶液加入高速搅拌机内混合，逐渐加入含有PBS树脂和石墨烯的溶液，搅拌均匀，干燥后得到石墨烯包覆复合矿物粉末填料；(2)将石墨烯包覆复合矿物粉末填料与PBS树脂进行熔融共混，将共混物用溶剂溶解后进行纺丝、干燥，形成复合矿物纤维，将复合矿物纤维在球磨机内进行研磨，制成复合矿物纤维粉末，所述复合矿物纤维粉末的长度范围是35～315微米，长径比为165:1～305:1，所述的含有偶联剂的乙醇溶液为含有1～3wt％偶联剂的乙醇溶液；所述的含有PBS树脂和石墨烯的溶液为含有1～5％PBS树脂和2～8％石墨烯的溶液；所述的搅拌均匀是在80～90℃条件下持续搅拌20～40分钟；所述的溶剂为极性溶剂。
2.根据权利要求1所述的一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的复合矿物为叶腊石、凹凸棒石和膨润土以任意比例混合。
3.根据权利要求1所述的一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量比计，步骤(1)中复合矿物与含有PBS树脂和石墨烯的溶液之比为10：1，复合矿物与含有偶联剂的乙醇溶液之比是1：1。
4.根据权利要求1所述的一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量比计，步骤(2)中石墨烯包覆复合矿物粉末填料：PBS树脂：溶剂为1：1：4。
5.根据权利要求1所述的一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的弹性体为POE、EPDM、SBS、SEBS中的一种或多种组合。
6.根据权利要求1所述的一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的增容剂为SEBS-g-MAH、PP-g-MAH、POE-g-MAH中的一种或多种组合。
7.根据权利要求1所述的一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH550；所述的抗氧剂为抗氧剂1010。
8.一种如权利要求1-7任一项所述复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、弹性体、偶联剂于高速混料机里混合2～5分钟，温度65～75℃；
(2)将步骤(1)得到的物料与复合矿物纤维粉末、增容剂、抗氧剂置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒，即得。
CN201811101368.1A 2018-09-20 2018-09-20 一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料及其制备方法 Active CN109467814B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811101368.1A CN109467814B (zh) 2018-09-20 2018-09-20 一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811101368.1A CN109467814B (zh) 2018-09-20 2018-09-20 一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109467814A CN109467814A (zh) 2019-03-15
CN109467814B true CN109467814B (zh) 2021-10-08

Family

ID=65663095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811101368.1A Active CN109467814B (zh) 2018-09-20 2018-09-20 一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109467814B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111087740A (zh) * 2019-12-19 2020-05-01 重庆普利特新材料有限公司 一种矿物纤维增强的低密度、高刚性聚丙烯复合材料及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1831216A (zh) * 2005-03-10 2006-09-13 中国科学院化学研究所 表面改性无机填料填充的聚合物复合物纤维
DE102014211276A1 (de) * 2014-06-12 2015-12-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verwendung von Hydroxybenzotriazol-Derivaten und/oder Hydroxy-Indazol-Derivaten als Flammschutzmittel für Kunststoffe sowie flammgeschützte Kunststoffformmasse
CN107141608A (zh) * 2017-06-23 2017-09-08 中山市点石塑胶有限公司 低voc、高强度、阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法
CN107892772A (zh) * 2017-11-23 2018-04-10 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司 一种轻质抗翘曲连续玻纤增强聚丙烯复合材料及制备方法
CN108315833A (zh) * 2018-01-15 2018-07-24 南通强生安全防护科技股份有限公司 石墨烯超高分子量聚乙烯复合纤维的制备方法
CN108384124A (zh) * 2018-03-03 2018-08-10 中山市点石塑胶有限公司 一种可用于薄壁化注塑件的低密度高性能聚丙烯复合材料及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1831216A (zh) * 2005-03-10 2006-09-13 中国科学院化学研究所 表面改性无机填料填充的聚合物复合物纤维
DE102014211276A1 (de) * 2014-06-12 2015-12-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verwendung von Hydroxybenzotriazol-Derivaten und/oder Hydroxy-Indazol-Derivaten als Flammschutzmittel für Kunststoffe sowie flammgeschützte Kunststoffformmasse
CN107141608A (zh) * 2017-06-23 2017-09-08 中山市点石塑胶有限公司 低voc、高强度、阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法
CN107892772A (zh) * 2017-11-23 2018-04-10 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司 一种轻质抗翘曲连续玻纤增强聚丙烯复合材料及制备方法
CN108315833A (zh) * 2018-01-15 2018-07-24 南通强生安全防护科技股份有限公司 石墨烯超高分子量聚乙烯复合纤维的制备方法
CN108384124A (zh) * 2018-03-03 2018-08-10 中山市点石塑胶有限公司 一种可用于薄壁化注塑件的低密度高性能聚丙烯复合材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109467814A (zh) 2019-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113583402A (zh) 一种全生物降解复合材料及其制备方法和应用
CN102585348A (zh) 一种增韧导电材料及其制备方法
CN105504803B (zh) 一种高流动性纤维增强尼龙复合材料及其制备方法
CN103554667B (zh) 废弃cfrp粉再生利用增强聚丙烯的组合物及其制法
CN111592667B (zh) 增强、抗菌型的人造岗石废渣基塑料母粒及其制备方法
CN105542379B (zh) 一种高抗冲耐寒abs箱体材料及其制备方法与应用
CN101775212A (zh) 聚苯硫醚纳米晶须复合材料及其制备方法
CN113388194B (zh) 一种玻纤增强聚丙烯组合物及其制备方法和应用
CN107541049B (zh) 一种石墨烯协同连续玻纤增强无卤阻燃耐候ppo/hips合金材料及其制备方法
CN109054189B (zh) 一种植物复合纤维填充聚丙烯复合材料及其制备方法
CN109467814B (zh) 一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料及其制备方法
CN114410091A (zh) 一种耐高温抗冲击高强度的改性聚乳酸材料及其制备方法
CN112266592B (zh) 高导电纳米矿物改性全降解高分子复合材料及其制备方法
CN104845289A (zh) 一种高性能碳纤维增强聚合物合金及其制备方法
KR101187193B1 (ko) 내충격성이 향상된 재활용 폴리프로필렌 고분자 복합체 및 이를 포함하는 열가소성 성형품
CN112063056A (zh) 一种良外观玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法
CN104419168A (zh) 高抗冲抗静电加强pc复合材料
CN106479051A (zh) 一种抗静电耐磨聚丙烯‑聚苯乙烯复合材料及其制备方法
CN106317670A (zh) 一种增强增韧pvc组合物及其制备方法
CN114921069A (zh) 一种高热封强度的全生物降解薄膜及其制备方法和应用
JP2017179369A (ja) 衝撃強度に優れた電気伝導性樹脂複合体、電気伝導性樹脂組成物、及びその製造方法
KR20130058983A (ko) 치수안정성이 우수한 폴리페닐렌에테르/탄소섬유 복합재 및 그 제조방법
CN113429807A (zh) 一种改性石墨烯及其制备方法和应用
CN101585977A (zh) 一种聚丙烯增强增韧改性剂的制备方法
CN116199975B (zh) 一种聚丙烯改性材料及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant