CN111675854A - 一种聚氨酯增韧聚丙烯复合材料及其制备与检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚氨酯增韧聚丙烯复合材料及其制备方法，包括如下步骤：A、将聚丙烯、热塑性聚氨酯弹性体和马来酸酐接枝聚丙烯粒料分别在烘箱中经70～80℃真空干燥12h；B、将质量份数比为：100:5～25:5～20的经过步骤A干燥的上述三种材料在高速混合机中混合3～10min；C、再将步骤B所得的混合料用熔融挤出，经冷水槽冷却定型，再在造粒机上造粒；D、将步骤C制得的共混物在75℃下干燥12h后，注塑成标准测试样条。本发明还提供了一种聚氨酯增韧聚丙烯复合材料的检测方法。本发明得到的聚氨酯增韧聚丙烯复合材料韧性高，缺口冲击强度高，极大地改善了材料拉伸强度、弯曲强度等性能。

Description

一种聚氨酯增韧聚丙烯复合材料及其制备与检测方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种聚氨酯增韧聚丙烯复合材料及其制备与检测方法。
背景技术
材料的韧性是一个非常重要的力学指标，它直接影响到材料的各种应用。聚丙烯(PP)具有良好的加工性能并且价格相对低廉，在日常用品、包装材料、家用电器、汽车工业、建筑施工等行业得到了广泛的应用。但PP脆性高,缺口冲击强度低，大大限制了它的进一步推广和应用。因此，PP的增韧改性仍然是国内外研究的重点。
CN102757603A公开了一种无规共聚聚丙烯增韧改性材料，该材料按重量份计是由以下组分经熔融共混改性而得：无规共聚聚丙烯100份，聚丙烯均聚物0-15份，乙烯共聚物5-20份，改性母粒2.5-12份，抗氧剂0.1-0.4份，且该材料的拉伸强度为24.7-27.3MPa，23℃时缺口冲击强度为35.0-60.5kJ/m2，0℃时缺口冲击强度为7.6-20.6kJ/m2，维卡软化点为为131.2-138.2℃。
CN109438831A公开了一种耐低温抗冲击聚丙烯材料，包括以下原料组分：聚氨酯改性聚丙烯、硅油改性聚丙烯、环氧树脂改性聚丙烯和改性聚丙烯，聚氨酯改性聚丙烯由聚丙烯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡、聚四氢呋喃醚二醇和1,4-丁二醇反应制得，硅油改性聚丙烯由聚丙烯、羟基硅油、FX320纳米核壳增韧剂、CTBN改性环氧树脂和DMP-30促进剂反应制得，环氧树脂改性聚丙烯由聚丙烯、C40腰果酚环氧树脂、乙醇胺、二苯基甲烷二异氰酸酯、BY-3112聚酯多元醇、3050A聚醚多元醇和二月桂酸二丁基锡反应制得，改性聚丙烯由聚丙烯、钛酸四乙酯、乙酸辛酯、丙烯酸异辛酯、SE-10乳化剂、水、丙烯酸异丁酯和819光引发剂反应制得。
由于聚丙烯与聚氨酯弹性(TPU)体共混相容性差，由它们直接混合的共混物，不仅达不到取长补短的目的，而且各组分聚合物原来具有的优良性能也会丧失。因此改进制备工艺，改善两者的相容性，达到增容的目的，确定力学强度最佳时共混物的配方，确定其检测方法，都具有极大的实际意义。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种多胺化植物纤维基吸附材料及其制备方法。
具体技术方案如下：
一种聚氨酯增韧聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
A、将聚丙烯、热塑性聚氨酯弹性体和马来酸酐接枝聚丙烯粒料分别在烘箱中经70～80℃真空干燥12h；
B、将质量份数比为：100:5～25:5～20的经过步骤A干燥的聚丙烯、热塑性聚氨酯弹性体和马来酸酐接枝聚丙烯在高速混合机中混合3～10min；
C、再将步骤B所得的混合料用双螺杆挤出机进行熔融挤出，挤出物经冷水槽冷却定型，再通过牵引在造粒机上造粒；
D、将步骤C制得的共混物在75℃下干燥12h后，在注塑机上注塑成标准测试样条(长L＝115mm，宽b＝10mm，厚h＝4mm)，即得。
进一步地，步骤C中的挤出温度为170～190℃，双螺杆转速为25rpm。
进一步地，步骤D注塑温度为185～215℃，注塑压力为60～85MPa。
本发明还提供了一种聚氨酯增韧聚丙烯复合材料的检测方法，其步骤包括：
S1、用简支梁冲击实验机测定标准测试样条的缺口冲击强度；
S2、用SANS电子万能试验机，拉伸速率为35mm/min，测定标准测试样条的拉伸强度、弹性模量；
S3、用SANS电子万能试验机测试标准测试样条的弯曲强度和弯曲模量；
S4、用场发射扫描电镜S3700，检测标准测试样条的微观形貌；
S5、用XRD衍射仪测试标准测试样条的微观结晶形貌。
进一步地，步骤S3的加载速度为5.0mm/min，试样跨度为64mm。
进一步地，步骤S5的测试条件为：管电压40kV，管电流100mA，Cu Kα辐射，石墨单色器滤波，扫描速度6°/min，扫描范围5-35°。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)、本发明采用的制备方法使得聚丙烯与与聚热塑性氨酯弹性体共混相容性好，并且采用了马来酸酐接枝聚丙烯作为相容剂，确定了力学强度最佳时共混物的配方，得到的聚氨酯增韧聚丙烯复合材料韧性高，缺口冲击强度高，极大地改善了材料拉伸强度、弯曲强度等性能，有利于其进一步推广和应用。
(2)、本发明采用的聚氨酯增韧聚丙烯复合材料可采取聚丙烯、热塑性聚氨酯弹性体和马来酸酐接枝聚丙烯混配后熔融挤出直接成型的方式制备，加之无需经过退火工艺就能获得良好的韧性和拉伸强度、弯曲强度，因而不仅方法简单，且可缩短成型加工时间，降低能耗和生产成本，具有较强的实用性。
(3)、本发明的聚氨酯增韧聚丙烯复合材料不仅可通过挤出、注塑、流延、模压及吹塑等多种加工方式成型，加之赋予制品的韧性较为突出，使得所制备的塑料具有良好的弹性和韧性，抗冲击性能，能用于制备各种高性能要求的热塑性材料，因此本发明的复合材料可广泛用于建材、家具、汽车、电器、电子电气等领域。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明。
实施例1一种聚氨酯增韧聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
A、将聚丙烯、热塑性聚氨酯弹性体和马来酸酐接枝聚丙烯粒料分别在烘箱中经70～80℃真空干燥12h；
B、将质量份数比为：100:5:5的经过步骤A干燥的聚丙烯、热塑性聚氨酯弹性体和马来酸酐接枝聚丙烯在高速混合机中混合3min；
C、再将步骤B所得的混合料用双螺杆挤出机进行熔融挤出，挤出物经冷水槽冷却定型，再通过牵引在造粒机上造粒；
D、将步骤C制得的共混物在75℃下干燥12h后，在注塑机上注塑成标准测试样条(长L＝115mm，宽b＝10mm，厚h＝4mm)，即得。
其中，步骤C中的挤出温度为170℃，双螺杆转速为25rpm。
进一步地，步骤D注塑温度为185℃，注塑压力为60MPa。
实施例2一种聚氨酯增韧聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
A、将聚丙烯、热塑性聚氨酯弹性体和马来酸酐接枝聚丙烯粒料分别在烘箱中经70～80℃真空干燥12h；
B、将质量份数比为：100:25:20的经过步骤A干燥的聚丙烯、热塑性聚氨酯弹性体和马来酸酐接枝聚丙烯在高速混合机中混合10min；
C、再将步骤B所得的混合料用双螺杆挤出机进行熔融挤出，挤出物经冷水槽冷却定型，再通过牵引在造粒机上造粒；
D、将步骤C制得的共混物在75℃下干燥12h后，在注塑机上注塑成标准测试样条(长L＝115mm，宽b＝10mm，厚h＝4mm)，即得。
其中，步骤C中的挤出温度为190℃，双螺杆转速为25rpm；步骤D注塑温度为215℃，注塑压力为85MPa。
实施例3一种聚氨酯增韧聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
A、将聚丙烯、热塑性聚氨酯弹性体和马来酸酐接枝聚丙烯粒料分别在烘箱中经70～80℃真空干燥12h；
B、将质量份数比为：100:15:12的经过步骤A干燥的聚丙烯、热塑性聚氨酯弹性体和马来酸酐接枝聚丙烯在高速混合机中混6min；
C、再将步骤B所得的混合料用双螺杆挤出机进行熔融挤出，挤出物经冷水槽冷却定型，再通过牵引在造粒机上造粒；
D、将步骤C制得的共混物在75℃下干燥12h后，在注塑机上注塑成标准测试样条(长L＝115mm，宽b＝10mm，厚h＝4mm)，即得。
其中，步骤C中的挤出温度为180℃，双螺杆转速为25rpm；步骤D注塑温度为200℃，注塑压力为70MPa。
实施例4一种聚氨酯增韧聚丙烯复合材料的检测方法，其步骤包括：
S1、用简支梁冲击实验机测定标准测试样条的缺口冲击强度；
S2、用SANS电子万能试验机，拉伸速率为35mm/min，测定标准测试样条的拉伸强度、弹性模量；
S3、用SANS电子万能试验机测试标准测试样条的弯曲强度和弯曲模量，；
S4、用场发射扫描电镜S3700，检测标准测试样条的微观形貌；
S5、用XRD衍射仪测试标准测试样条的微观结晶形貌。
其中，步骤S3的加载速度为5.0mm/min，试样跨度为64mm；步骤S5的测试条件为：管电压40kV，管电流100mA，Cu Kα辐射，石墨单色器滤波，扫描速度6°/min，扫描范围5-35°。
试验例一
采用如实施例4所述的检测方法，分别检测纯聚丙烯、实施例1-3制得的复合材料。得出结果如下：
Figure BDA0002565911070000071
另外，用XRD衍射仪测试微观结晶形貌的结果，发现随着相容剂(马来酸酐接枝聚丙烯)的加入，13.9°、16.9°、18°的衍射峰强度有增大趋势，说明聚丙烯在13.9°、16.9°、18.9晶面的微晶尺寸增大；同时也说明马来酸酐接枝聚丙烯使聚丙烯微晶尺寸这一参数发生变化，进一步说明了马来酸酐接枝聚丙烯不仅在热塑性聚氨酯弹性体与聚丙烯的界面产生明显的增容作用，并且其作用已渗透到热塑性聚氨酯弹性体及聚丙烯相的内部，从而影响着热塑性聚氨酯弹性体/聚丙烯共混物的形态结构及力学性能。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述。然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的4种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种聚氨酯增韧聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
A、将聚丙烯、热塑性聚氨酯弹性体和马来酸酐接枝聚丙烯粒料分别在烘箱中经70～80℃真空干燥12h；
B、将质量份数比为：100:5～25:5～20的经过步骤A干燥的聚丙烯、热塑性聚氨酯弹性体和马来酸酐接枝聚丙烯在高速混合机中混合3～10min；
C、再将步骤B所得的混合料用双螺杆挤出机进行熔融挤出，挤出物经冷水槽冷却定型，再通过牵引在造粒机上造粒；
D、将步骤C制得的共混物在75℃下干燥12h后，在注塑机上注塑成标准测试样条(长L＝115mm，宽b＝10mm，厚h＝4mm)，即得。
2.如权利要求1所述的一种聚氨酯增韧聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤C中的挤出温度为170～190℃，双螺杆转速为25rpm。
3.如权利要求1所述的一种聚氨酯增韧聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤D注塑温度为185～215℃，注塑压力为60～85MPa。
4.一种如权利要求1～3任一所述的聚氨酯增韧聚丙烯复合材料的检测方法，其步骤包括：
S1、用简支梁冲击实验机测定标准测试样条的缺口冲击强度；
S2、用SANS电子万能试验机，拉伸速率为35mm/min，测定标准测试样条的拉伸强度、弹性模量；
S3、用SANS电子万能试验机测试标准测试样条的弯曲强度和弯曲模量；
S4、用场发射扫描电镜S3700，检测标准测试样条的微观形貌；
S5、用XRD衍射仪测试标准测试样条的微观结晶形貌。
5.如权利要求4所述的一种聚氨酯增韧聚丙烯复合材料的检测方法，其特征在于，所述步骤S3的加载速度为5.0mm/min，试样跨度为64mm。
6.如权利要求4所述的一种聚氨酯增韧聚丙烯复合材料的检测方法，其特征在于，所述步骤S5的测试条件为：管电压40kV，管电流100mA，Cu Kα辐射，石墨单色器滤波，扫描速度6°/min，扫描范围5-35°。
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