CN112745563A - 一种再生聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种再生聚丙烯复合材料及其制备方法，其由再生聚丙烯55‑85份、增韧剂5‑15份、抗氧剂0.2‑0.5份、润滑剂0.1‑0.5份、光稳剂0.1‑0.5份和改性贝壳粉照重量份制成；其中，所述改性贝壳粉是用0.1‑0.5份硬脂酸钠和0.1‑0.5份偶联剂对5‑25份混合贝壳粉进行改性处理后制得，其中，混合贝壳粉为埃洛石矿与贝壳粉的混合物。本发明中的再生聚丙烯复合材料提高了再生聚丙烯的综合性能，复合材料的刚性、韧性均得到提高，气味控制良好，且避免了对环境的污染。

Description

一种再生聚丙烯复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子复合材料领域，具体涉及一种再生聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

贝壳类是我们沿海城市的渔业副产物，近海渔业养殖业发展迅速，贝壳类对环境造成很大污染，通过掩埋、焚烧等手段处理贝壳类产品，耗费成本的同时，对环境造成二次伤害。

贝壳类中含有约95％的碳酸钙，含少量氧化钙、氢氧化钙等钙化物，矿物碳酸钙常被用作聚烯烃塑料的填充材料，起到降低成本和补强的作用。

如何将贝壳类产品有效利用，减少处理贝壳粉的处理对环境造成的污染，是一大难题。

发明内容

有鉴于此，本发明有必要提供一种再生聚丙烯复合材料及其制备方法，将贝壳粉与埃洛石矿物混合后，对其改性，提高再生聚丙烯材料的性能，同时，将贝壳类得到合理利用，减少了对环境污染。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种再生聚丙烯复合材料，其由再生聚丙烯55-85份、增韧剂5-15份、抗氧剂0.2-0.5份、润滑剂0.1-0.5份、光稳剂0.1-0.5份和改性贝壳粉照重量份制成；其中，所述改性贝壳粉是用0.1-0.5份硬脂酸钠和0.1-0.5份偶联剂对5-25份混合贝壳粉进行改性处理后制得，其中，混合贝壳粉为埃洛石矿与贝壳粉的混合物。

进一步的，所述再生聚丙烯为家电外壳解料造粒料、电瓶壳破碎造粒料、吨包袋破碎造粒料、聚丙烯周转箱破碎造粒料或保险杠破碎造粒料。

进一步的，所述混合贝壳粉中，所述埃洛石矿与贝壳粉的重量比例为1:1-1:4。

进一步的，所述贝壳粉为贝壳经粉碎加工而成的粉状物，所述贝壳粉的粒径在800目以上；所述埃洛石矿粉为纳米直径在20-40nm的天然硅酸盐粘土矿物。

优选的，所述贝壳选自牡蛎、河蚌、蛤蜊、螺蛳中的至少一种。

进一步的，所述增韧剂为三元乙丙橡胶、乙烯辛烯共聚物或顺丁橡胶。

进一步的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂DSTDP、抗氧剂168中的至少一种；

所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硅酮类、硬脂酸锌、硬脂酸铅、硬脂酸钡、硬脂酸钙或季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种；

所述光稳剂为受阻胺类光稳剂。

本发明还提供了一种上述再生聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份配比将贝壳粉、偶联剂和硬脂酸钠于80-90℃混合3-8min，得到改性贝壳粉；

S2、按照配比将再生聚丙烯、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、光稳剂和S1中制得的改性贝壳粉混合均匀后，再经过熔融挤出后造粒，制得再生聚丙烯复合材料。

进一步的，所述挤出机从下料口到模口的温度从下料口到模口的温度分别为180～210℃，转速为180-400rpm，真空度为-0.08--0.04MPa，在本发明的一些实施例中，从下料口到模口的温度从下料口到模口的温度分别为180℃、190℃、195℃、195℃、200℃、205℃。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明利用贝壳粉改性再生聚丙烯，通过对贝壳粉及再生聚丙烯进行循环运用，可以降低成本，减少贝壳粉的掩埋、焚烧等对环境造成的污染。

本发明中通过选择贝壳粉改性再生聚丙烯材料，提高了再生聚丙烯的综合性能，复合材料的刚性、韧性均得到提高；另外贝壳粉其本身是多孔纤维状双螺旋体结构，具有吸附醛类、苯系物的功效，同时加入一定比例的埃洛石矿粉，埃洛石矿物是一种天然硅酸盐粘土矿物，在我国储量较大，天然埃洛石矿物具有碳纳米管相仿的中空管状结果，具有高的比较面积，优良的化学反应活性，由于其具有类似于碳纳米管的管状结构，本发明中两者于复合材料内部形成细密、分散的气体通道，借助生产过程中的真空负压，再生聚丙烯中的有害物质得到更大程度上的抽提。再生聚丙烯复合材料的气味有一定程度的改善。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

下述实施例中，所用再生聚丙烯为家电外壳拆解料、电瓶壳破碎料、吨包袋造粒料、周转箱破碎造粒料或进口保险杠破碎造粒料。

所用贝壳粉为目数800以上的涂料粉(青岛东泰)；埃洛石矿粉的粒径在20-40nm之间(灵寿县冀恒矿产品加工厂)。

所用增韧剂为POE 8200、EPDM或BR；

所用抗氧剂为1010、抗氧剂168、抗氧剂DSTDP中的至少一种；

所用润滑剂为乙撑双硬脂酰胺EBS/P-130、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸铅、硬脂酸钡、季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种；

所用光稳剂为V703。

实施例1

S1、按重量份配比分别称取12份埃洛石矿粉、13份贝壳粉、0.5份KH550、0.5份硬脂酸钠于高混机中，在80℃下混合3min，制得改性贝壳粉；

S2、向上述高混机中加入55份干燥的再生聚丙烯(家电拆解造粒料)、15份增韧剂POE8200、0.2份抗氧剂1010、0.3份抗氧剂DSTDP、0.1份润滑剂EBS、0.1份光稳剂V703混合均匀后，将混合均匀的物料加入挤出机中，熔融挤出后经水冷后切粒，制得再生聚丙烯复合材料。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃、190℃、195℃、195℃、200℃、205℃，挤出机的转速为180rpm，真空度为-0.04MPa。

实施例2

S1、按重量份配比分别称取5份埃洛石矿粉、20份贝壳粉、0.1份KH550、0.1份硬脂酸钠于高混机中，在80℃下混合3min，制得改性贝壳粉；

S2、向上述高混机中加入85份干燥的再生聚丙烯(电瓶壳拆解造粒料)、5份增韧剂EPDM、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂DSTDP、0.2份抗氧剂168、0.3份润滑剂硬脂酸钙和0.2份光稳剂V703混合均匀后，将混合均匀的物料加入挤出机中，熔融挤出后经水冷后切粒。制得再生聚丙烯复合材料。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃、190℃、195℃、195℃、200℃、205℃，挤出机的转速为200rpm，真空度为-0.06MPa。

实施例3

S1、按重量份配比分别称取7份埃洛石矿粉、18份贝壳粉、0.2份KH550、0.2份硬脂酸钠于高混机中，在90℃下混合8min，制得改性贝壳粉；

S2、向上述高混机中加入60份干燥的再生聚丙烯(进口保险杠破碎造粒料)、10份增韧剂BR、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂DSTDP、0.2份抗氧剂168、0.5份润滑剂EBS和0.3份光稳剂V703混合均匀后，将混合均匀的物料加入挤出机中，熔融挤出经水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃、190℃、195℃、195℃、200℃、205℃，挤出机的转速为350rpm，真空度为-0.06MPa。

实施例4

S1、按重量份配比分别称取1份埃洛石矿粉、4份贝壳粉、0.2份KH550、0.2份硬脂酸钠于高混机中，在90℃下混合5min，制得改性贝壳粉；

S2、向上述高混机中加入80份再生聚丙烯(周转箱破碎造粒料)、10份增韧剂POE8200、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.2份润滑剂EBS和0.5份光稳剂V703混合均匀后，然后将混合均匀的物料加入挤出机中，熔融挤出经水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃、190℃、195℃、195℃、200℃、205℃，挤出机的转速为400rpm，真空度为-0.08MPa。

对比例1

按重量份配比分别称取85份干燥的再生聚丙烯(周转箱破碎造粒料)、10份增韧剂POE8200、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.2份润滑剂EBS和0.5份光稳剂V703加入高速混合机中混合均匀，然后将混合均匀的物料加入挤出机中，熔融挤出经水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃、190℃、195℃、195℃、200℃、205℃、主机转速为400rpm，真空度为-0.06MPa。

对比例2

按重量份配比分别称取25份贝壳粉、0.2份KH550、0.2份硬脂酸钠于高混机中，在90℃下混合5min，制得改性贝壳粉，再将改性贝壳粉与60份干燥的再生聚丙烯(周转箱破碎造粒料)、10份增韧剂POE8200、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.2份润滑剂EBS和0.5份光稳剂V703加入高速混合机中混合均匀，然后将混合均匀的物料加入挤出机中，熔融挤出经水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃、190℃、195℃、195℃、200℃、205℃、主机转速为400rpm，真空度为-0.06MPa。

对比例3

按重量份配比分别称取25份埃洛石矿粉、0.2份KH550、0.2份硬脂酸钠于高混机中，在90℃下混合5min，制得改性埃洛石矿粉，再将其与60份干燥的再生聚丙烯(周转箱破碎造粒料)、10份增韧剂POE8200、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.2份润滑剂EBS和0.5份光稳剂V703加入高速混合机中混合均匀，然后将混合均匀的物料加入挤出机中，熔融挤出经水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃、190℃、195℃、195℃、200℃、205℃、主机转速为400rpm，真空度为-0.06MPa。

实施例1-4及对比例1-3制备的再生聚丙烯复合材料的综合性能测试数据如下表1所示：

表1

实施例	拉伸强度/MPa	弯曲模量/MPa	缺口冲击强度KJ/m2	气味等级
					实施例1	20	1400	14	4
实施例2	19	1600	7.8	4.0+
					实施例3	20	1500	11	4.5
实施例4	21	1400	8	4.5
					对比例1	20	1200	6	6
对比例2	19	1400	13	5
					对比例3	18	1200	6	4.5+

注：表1中的各项测试：

1-力学性能按照GB标准拉伸弯曲缺口冲击样条，其中拉伸测试按GB1040测试，拉伸样条是国标1040.2中规定的1A型哑铃样条，拉伸测试速度为50mm/min，弯曲测试按GB9341测试，弯曲样条尺寸80*10*4mm，测试速度为2mm/min，悬臂梁缺口冲击强度按GB1843测试，悬臂梁缺口冲击样条80*10*4mm，其中缺口深度2mm，冲击摆锤能量2.75J；

2-气味测试按比亚迪Q/BYDQ-AF01.404—2009标准进行。

由上表1可知，加入不同份数、不同配比的埃洛石矿粉及贝壳粉，能有效提高复合材料的刚性、韧性。同时，埃洛石的管状结构及贝壳粉的多孔纤维状双螺旋体结构，具有吸附醛类、苯系物的功效，经过挤出过程中负压抽粒，再生聚丙烯复合材料的气味有一定程度上的改善。单一的贝壳粉，材料气味不能做到更低。而单一的埃洛石矿物，复合材料的性能略差。

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几种实施方式，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，还可以做出若干变形和改进，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 (9)

1.一种再生聚丙烯复合材料，其特征在于，其由再生聚丙烯55-85份、增韧剂5-15份、抗氧剂0.2-0.5份、润滑剂0.1-0.5份、光稳剂0.1-0.5份和改性贝壳粉照重量份制成；其中，所述改性贝壳粉是用0.1-0.5份硬脂酸钠和0.1-0.5份偶联剂对5-25份混合贝壳粉进行改性处理后制得，其中，混合贝壳粉为埃洛石矿与贝壳粉的混合物。

2.如权利要求1所述的再生聚丙烯复合材料，其特征在于，所述再生聚丙烯为家电外壳解料造粒料、电瓶壳破碎造粒料、吨包袋破碎造粒料、聚丙烯周转箱破碎造粒料或保险杠破碎造粒料。

3.如权利要求1所述的再生聚丙烯复合材料，其特征在于，所述混合贝壳粉中，所述埃洛石矿与贝壳粉的重量比例为1:1-1:4。

4.如权利要求1所述的再生聚丙烯复合材料，其特征在于，所述贝壳粉为贝壳经粉碎加工而成的粉状物，所述贝壳粉的粒径在800目以上；

所述埃洛石矿粉为纳米直径在20-40nm的天然硅酸盐粘土矿物。

5.如权利要求1所述的再生聚丙烯复合材料，其特征在于，所述贝壳选自牡蛎、河蚌、蛤蜊、螺蛳中的至少一种。

6.如权利要求1所述的再生聚丙烯复合材料，其特征在于，所述增韧剂为三元乙丙橡胶、乙烯辛烯共聚物或顺丁橡胶。

7.如权利要求1所述的再生聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂DSTDP、抗氧剂168中的至少一种；

所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硅酮类、硬脂酸锌、硬脂酸铅、硬脂酸钡、硬脂酸钙或季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种；

所述光稳剂为受阻胺类光稳剂。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的再生聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按照重量份配比将埃洛石矿物、贝壳粉、偶联剂和硬脂酸钠于80-90℃混合3-8min，得到改性贝壳粉；

S2、按照配比将再生聚丙烯、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、光稳剂和S1中制得的改性贝壳粉混合均匀后，再经过熔融挤出后造粒，制得再生聚丙烯复合材料。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述挤出机从下料口到模口的温度分别为180~210℃，转速为180-400rpm，真空度为-0.07--0.03MPa。