CN111732808B - 一种pp基木塑复合材料高效增韧剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PP基木塑复合材料高效增韧剂及其制备方法，该高效增韧剂是由以下重量份的组分制成：POE 100份，3‑烯丙基‑1‑苄基哌啶‑4‑酮3～8份，4‑乙烯苄基缩水甘油醚1～3份，DCP 0.1～0.5份，N,N一二异丙基乙醇胺0.1～0.3份。本发明做为PP基木塑复合材料的增韧改性剂，显著提升了PP基木塑木塑界面的相容性，从而大大提高了PP基木塑复合材料的力学性能，是一种新型高效的增韧改性剂。
Description
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种PP基木塑复合材料高效增韧剂及其制备方法。
背景技术
木塑复合材料是一种新型绿色的环保材料。制备PP基木塑复合材料的主要原料是回收PP塑料和木粉、稻壳等植物纤维。PP(聚丙烯)是由丙烯聚合而成的热塑性聚合物，是一种非极性的聚合物，而植物纤维主要成份为纤维素、木质素，它们含有大量的强极性羟基和酚羟基。单纯共混木质纤维与PP塑料材料，他们之间界面相容性差，力学性能也较差。传统的增韧改性剂虽然能提高PP基木塑复合材料的力学性能，但因界面强度低，增韧效果不明显。
发明内容
为了克服上述不足之处，本发明提供一种以POE(聚烯烃弹性体)为原料，能显著提高PP基木塑复合材料性能的高效增韧剂。
本发明的目的是通过以下方式实现的：
一种PP基木塑复合材料高效增韧剂，该高效增韧剂是由以下重量份的组分制成：
优选该高效增韧剂是由以下重量份的组分制成：
优选上述催化剂为N,N一二异丙基乙醇胺。
优选上述POE的牌号为8150。
上述PP基木塑复合材料高效增韧剂的制备方法包括以下步骤：
(1)长径比L/D＝48的双螺杆挤出机，有12个区段，2个进料口，第一进料口位于挤出机第1区段，第二个进料口位于挤出机第4区段，第二进料口与第一进料口的距离占双螺杆挤出机所有区段长度的1/3；
(2)将POE加入以100-120r/min运行速率运行的双螺杆挤出机的第一进料口； 3-烯丙基-1-苄基哌啶-4-酮，4-乙烯苄基缩水甘油醚、DCP、催化剂混合后，在 0.8～1.2mpa压力下加入第二进料口，POE接枝反应随之发生，加工温度逐渐从第一区段的120℃～130℃逐渐升高到第七区段的200℃～210℃，挤出机末段温度逐步降至150℃～160℃，其中，各区段工艺温度如下：
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 120℃～130℃ | 150℃～160℃ | 170℃～180℃ | 170℃～180℃ |
| 5 | 6 | 7 | 8 |
| 180℃～190℃ | 190℃～200℃ | 200℃～210℃ | 190℃～200℃ |
| 9 | 10 | 11 | 12 |
| 180℃～190℃ | 170℃～180℃ | 160℃～170℃ | 150℃～160℃ |
优选上述POE的进料速率为60-65kg/h。
优选上述混合物料的加料速率为4-5kg/h。
与现有技术比较本发明的有益效果：本发明制备一种用于PP基木塑复合材料的高效增韧改性剂-POE苄基接枝聚合物。在POE挤出加工过程中，加入含苄基的功能性单体：3-烯丙基-1-苄基哌啶-4-酮和另一种具有协同效应的功能性样体4-乙烯苄基缩水甘油醚，在DCP引发剂的作用下在POE分子链上发生接枝反应。因其分子链上引入了含苄基基团的3-烯丙基-1-苄基哌啶-4-酮和4-乙烯苄基缩水甘油醚，接枝反应后得到POE接枝聚合物。本发明产品做为PP基木塑复合材料的增韧改性剂，使PP塑料与植物纤维二者的界面达到分子间的融合，显著提升了PP基木塑木塑界面的相容性，从而大大提高了PP基木塑复合材料的力学性能，是一种新型高效的增韧改性剂。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明进行进一步解释说明：
实施例1
配方：
制备工艺如下：
(1)长径比L/D＝48的双螺杆挤出机，有十二个区段，2个进料口，第一个进料口位于挤出机第一区段，第二个进料口位于挤出机第四个区段，第二进料口与第一进料口的距离占双螺杆挤出机所有区段长度的1/3；
(2)将POE加入以120r/min运行速率的双螺杆挤出机第一进料口；3-烯丙基-1-苄基哌啶-4-酮，4-乙烯苄基缩水甘油醚、DCP、催化剂N,N一二异丙基乙醇胺混合后，在0.8～1.2mpa压力下加入第二进料口，POE接枝反应随之发生，加工温度逐渐从第一区段的120℃～130℃逐渐升高到第七区段的200℃～210℃，挤出机末段温度逐步降至150℃～160℃，其中，POE的进料速率为65kg/h，混合物料的加料速率为4.2kg/h，各区段工艺温度如下：
实施例2
制备工艺如下：
(1)长径比L/D＝48的双螺杆挤出机，有十二个区段，2个进料口，第一个进料口位于挤出机第一区段，第二个进料口位于挤出机第四个区段，第二进料口与第一进料口的距离占双螺杆挤出机所有区段长度的1/3；
(2)将POE加入以120r/min运行速率的双螺杆挤出机第一进料口；3-烯丙基-1-苄基哌啶-4-酮，4-乙烯苄基缩水甘油醚、DCP、催化剂N,N一二异丙基乙醇胺混合后，在0.8～1.2mpa压力下加入第二进料口，POE接枝反应随之发生，加工温度逐渐从第一区段的120℃～130℃逐渐升高到第七区段的200℃～210℃，挤出机末段温度逐步降至150℃～160℃，其中，POE的进料速率为60kg/h，混合物料的加料速率为4.5kg/h，各区段工艺温度如下：
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 120℃～130℃ | 150℃～160℃ | 170℃～180℃ | 170℃～180℃ |
| 5 | 6 | 7 | 8 |
| 180℃～190℃ | 190℃～200℃ | 200℃～210℃ | 190℃～200℃ |
| 9 | 10 | 11 | 12 |
| 180℃～190℃ | 170℃～180℃ | 160℃～170℃ | 150℃～160℃ |
测试对比
试验配方1#(未添加增韧改性剂)
试验配方2#(按照实施例1方案得到POE苄基接枝聚合物)
试验配方3#(用其他增韧改性剂)选用POE-G-MAH
PP基木塑复合材料的制备工艺：
①白杨木粉预处理工艺
将木粉过筛后，置于鼓风干燥箱中烘干出去头份，烘干温度为110℃，干燥时间为3.5小时。
②将PP回收料、增韧剂、硬脂酸锌、EBS润滑剂、抗氧剂1010置于高速混合机中混合3分钟左右，然后将处理好的白杨木粉将入高速混合机中，在高速混合机60℃～70℃温度下混合2～3分钟后下料备用。(白杨木粉最后加入是为了使混合物更加均匀)
③将制备好的混合物放于双螺杆挤出机上挤出造粒，挤出机长径比L/D＝32，有 8个区段，进料口位于双螺杆挤出机的第一区段即第一进料口。
④PP基木塑复合材料制备好的混合物，以75kg/h的进料速率加入位于第一进料口，双螺杆挤出机运行速率为65r/min。
⑤挤出工艺温度为：
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 120℃～130℃ | 140℃～150℃ | 160℃～165℃ | 160℃～165℃ |
| 5 | 6 | 7 | 8 |
| 165℃～170℃ | 170℃～180℃ | 170℃～180℃ | 160℃～170℃ |
⑥挤出造粒后，将粒料置于100℃真空烘箱中干燥4小时后，分别进行压片制样品和注塑制样品(样品为测试所用)
测试性能比对表：
上述特殊材料购买来源：
3-烯丙酸-1-苄基哌啶-4-酮(上海书亚医药科技有限公司)
4-乙烯苄基缩水甘油醚(湖北欣欣佳丽生物科技有限公司)
POE-G-MAH(南京塑泰高分子科技有限公司) 。
Claims (6)
1.一种PP基木塑复合材料高效增韧剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
该高效增韧剂是由以下重量份的组分制成的：
POE 100份
烯丙基-1-苄基哌啶-4-酮 3~8份
乙烯苄基缩水甘油醚 1~3份
DCP 0.1~0.5份
催化剂 0.1~0.3份；
制备方法如下：
长径比L/D=48的双螺杆挤出机，挤出机上有12个区段，2个进料口，第一进料口位于挤出机第1区段，第二进料口位于挤出机第4区段，第二进料口与第一进料口的距离占双螺杆挤出机所有区段长度的1/3；
将POE加入以100-120r/min运行速率运行的双螺杆挤出机的第一进料口；3-烯丙基-1-苄基哌啶-4-酮，4-乙烯苄基缩水甘油醚、DCP、催化剂混合后，在0.8~1.2mpa压力下加入第二进料口，POE接枝反应随之发生，加工温度逐渐从第一区段的120℃~130℃逐渐升高到第七区段的200℃~210℃，挤出机末段温度逐步降至150℃~160℃，其中，各区段工艺温度如下：
第一区段：120℃~130℃；第二区段：150℃~160℃；第三区段：170℃~180℃；第四区段：170℃~180℃；第五区段：180℃~190℃；第六区段：190℃~200℃；第七区段：200℃~210℃；第八区段：190℃~200℃；第九区段：180℃~190℃；第十区段：170℃~180℃；第十一区段：160℃~170℃；第十二区段：150℃~160℃。
2.根据权利要求1所述的PP基木塑复合材料高效增韧剂的制备方法，其特征在于该高效增韧剂是由以下重量份的组分制成：
POE 100份
烯丙基-1-苄基哌啶-4-酮 3~5份
乙烯苄基缩水甘油醚 2~3份
DCP 0.3~0.5份
催化剂 0.2~0.3份。
3.根据权利要求1或2所述的PP基木塑复合材料高效增韧剂的制备方法，其特征在于所述的催化剂为N,N一二异丙基乙醇胺。
4.根据权利要求1或2所述的PP基木塑复合材料高效增韧剂的制备方法，其特征在于所述的POE的牌号为8150。
5.根据权利要求1所述的PP基木塑复合材料高效增韧剂的制备方法，其特征在于POE的进料速率为60-65kg/h。
6.根据权利要求1所述的PP基木塑复合材料高效增韧剂的制备方法，其特征在于混合物料的加料速率为4-5kg/h。
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