CN112759841A - 一种高拉伸强度的pp塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高分子材料技术领域，提供了一种高拉伸强度的PP塑料及其制备方法，所述一种高拉伸强度的PP塑料，由以下组分组成：二次改性聚丙烯、石墨、纳米二氧化硅、偶联剂、石蜡、抗氧化剂。本发明对聚丙烯先后进行填充改性和共混改性，填充改性时填料填充于聚合物中，达到PP耐热性提高、成本降低、刚性提高、成型收缩率降低；共混改性时可改进PP的着色性、加工性、抗静电性、耐冲击性等多种性能，克服了填充改性中存在的冲击强度、伸长率下降的问题，且共混改性时，可以有效的对PP起到增容作用。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种高拉伸强度的PP塑料及其制备方法。
背景技术
PP塑料即聚丙烯，是一种无色、无臭、无毒、半透明固体物质，聚丙烯是一种性能优良的热塑性合成树脂，为无色半透明的热塑性轻质通用塑料，具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等，这使得聚丙烯自问世以来，便迅速在机械、汽车、电子电器、建筑、纺织、包装、农林渔业和食品工业等众多领域得到广泛的开发应用。
现有的PP塑料在使用时存在拉伸强度、冲击强度等性能不佳的情况，因此亟需一种高拉伸强度的PP塑料以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高拉伸强度的PP塑料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种高拉伸强度的PP塑料，由以下组分按重量份组成：二次改性聚丙烯80-120份、石墨1-7份、纳米二氧化硅2-8份、偶联剂0.1-0.5份、石蜡0.1-0.5份、抗氧化剂3-6份。
所述二次改性聚丙烯的制备方法包括以下步骤：
按照如下重量比称取各组分：碳酸钙、二氧化硅、硅酸盐和聚丙烯的重量比为(3-5)：(2-7)：(1-3)：(60-80)；将聚丙烯倒入反应釜中加热至180-200℃后将碳酸钙、二氧化硅和硅酸盐倒入反应釜中，将反应釜内温度提升至450-500℃并对反应釜内的组分进行研磨反应0.5-1h后，将反应釜温度调整至190-200℃搅拌0.5-1h后得到混合物A，将混合物A上料转入双螺杆挤出机中，控制挤出螺杆转速为600r/min，螺杆挤出温度为190-200℃下挤出造粒，获得填充改性聚丙烯；按照如下重量比称取各组分：填充改性聚丙烯：聚乙烯：工程塑料：三元乙丙橡胶的重量比为(55-70)：(1-3)：(4-9)：(0.5-2)；将填充改性聚丙烯和聚乙烯、工程塑料、三元乙丙橡胶倒入反应釜中，加热至200-240℃搅拌反应0.5-1h后转入双螺杆挤出机中，控制挤出螺杆转速为600r/min，螺杆挤出温度为190-200℃下挤出造粒，获得二次改性聚丙烯。
所述硅酸盐为硅酸钠、石棉、长石中的一种或两种。
所述工程塑料为聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚和热塑性聚酯中的一种。
所述抗氧化剂为硫代二丙酸双十二烷酯和3,3"-硫代二丙酸双十八酯按照1：1的比例混合而成。
所述偶联剂为3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和N,N-二乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷按照1：2的比例混合而成。
一种高拉伸强度的PP塑料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按照重量份数称取各组分；
步骤2：将石蜡和一半偶联剂混合反应0.5-1h后得到改性石蜡；
步骤3：将石墨和另一半偶联剂混合反应0.5-1h后得到改性石墨；
步骤4：将改性石蜡、改性石墨和二次改性聚丙烯、纳米二氧化硅、抗氧化剂倒入反应釜中混合均匀后，转入双螺杆挤出机中，挤出得到PP塑料。
所述步骤4中双螺杆挤出机的加工温度为190-270℃，主机转速为300-400转/分。
对聚丙烯先后进行填充改性和共混改性，将碳酸钙、二氧化硅、硅酸盐作为填料填充于聚合物中，达到PP耐热性提高、成本降低、刚性提高、成型收缩率降低等，但PP冲击强度、伸长率也会随之降低；将聚乙烯、工程塑料和三元乙丙橡胶与聚丙烯共混，可改进PP的着色性、加工性、抗静电性、耐冲击性等多种性能，克服了填充改性中存在的冲击强度、伸长率下降的问题，且共混改性时，剪切力可能导致一部分大分子链被切断形成自由基并形成接枝或嵌段共聚物，这些新的共聚物也可以有效的对PP起到增容作用。聚丙烯共混可以综合各组分的突出性能，弥补各组分性能上的不足，使得最终制备得到的PP塑料综合性能明显提升。
在制备原料中设置偶联剂和石蜡、石墨，在制备过程中先通过偶联剂对石蜡和石墨进行改性处理，得到改性石蜡和改性石墨，改性石蜡分散性更加，能够更好的填充在原料中；且改性石墨质量更轻，且耐高温，应用于PP塑料中，能够有效提高PP塑料的耐高温性，且使得PP塑料质量更轻。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
PP塑料即聚丙烯，是一种无色、无臭、无毒、半透明固体物质，聚丙烯是一种性能优良的热塑性合成树脂，为无色半透明的热塑性轻质通用塑料，具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等，这使得聚丙烯自问世以来，便迅速在机械、汽车、电子电器、建筑、纺织、包装、农林渔业和食品工业等众多领域得到广泛的开发应用。现有的PP塑料在使用时存在拉伸强度、冲击强度等性能不佳的情况，因此亟需一种高拉伸强度的PP塑料以解决上述问题。本发明提出了一种高拉伸强度的PP塑料，由以下组分按重量份组成：二次改性聚丙烯80-120份、石墨1-7份、纳米二氧化硅2-8份、偶联剂0.1-0.5份、石蜡0.1-0.5份、抗氧化剂3-6份。
在本发明实施例中，所述一种高拉伸强度的PP塑料，由以下组分按重量份组成：二次改性聚丙烯80-120份、石墨1-7份、纳米二氧化硅2-8份、偶联剂0.1-0.5份、石蜡0.1-0.5份、抗氧化剂3-6份。
本发明中，工程塑料为聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚和热塑性聚酯中的一种。工程塑料具有优良的综合性能，刚性大，蠕变小，机械强度高，耐热性好，电绝缘性好，可在较苛刻的化学、物理环境中长期使用，可替代金属作为工程结构材料使用。
本发明中，聚酰胺由于独特的低比重、高抗拉强度、耐磨、自润滑性好、冲击韧性优异、具有刚柔兼备的性能而赢得人们的重视，加之其加工简便、效率高、比重轻。聚苯硫醚简称PPS，具有良好的耐热性能，可在180～220℃温度范围内使用；耐腐蚀性接近聚四氟乙烯；电性能优异；机械性能优异；阻燃性能好。聚碳酸酯既具有类似有色金属的强度，同时又兼备延展性及强韧性，它的冲击强度极高，用铁锤敲击不能被破坏。聚甲醛具有类似金属的硬度、强度和钢性，在很宽的温度和湿度范围内都具有很好的自润滑性、良好的耐疲劳性，并富于弹性，此外它还有较好的耐化学品性。聚苯醚具有优良的综合性能，最大的特点是在长期负荷下，具有优良的尺寸稳定性和突出的电绝缘性，使用温度范围广，可在-127～121℃范围内长期使用。具有优良的耐水、耐蒸汽性能，制品具较高的拉伸强度和抗冲强度，抗蠕变性也好，此外，有较好的耐磨性和电性能。
本发明中，设置偶联剂、石墨和石蜡，在制备原料中设置偶联剂和石蜡、石墨，在制备过程中先通过偶联剂对石蜡和石墨进行改性处理，得到改性石蜡和改性石墨，改性石蜡分散性更加，能够更好的填充在原料中；且改性石墨质量更轻，且耐高温，应用于PP塑料中，能够有效提高PP塑料的耐高温性，且使得PP塑料质量更轻。
下面结合具体实施例对本发明的一种高拉伸强度的PP塑料及其制备方法的技术效果做进一步的说明，但这些实施例所提及的具体实施方法只是对本发明的技术方案进行的列举解释，并非限制本发明的实施范围，凡是依据上述原理，在本发明基础上的改进、替代，都应在本发明的保护范围之内。
实施例1
按照如下重量比称取各组分：碳酸钙、二氧化硅、硅酸钠和聚丙烯的重量比为3：2：1：60；将聚丙烯倒入反应釜中加热至180℃后将碳酸钙、二氧化硅和硅酸钠倒入反应釜中，将反应釜内温度提升至450℃并对反应釜内的组分进行研磨反应0.5h后，将反应釜温度调整至190℃搅拌0.5h后得到混合物A，将混合物A上料转入双螺杆挤出机中，控制挤出螺杆转速为600r/min，螺杆挤出温度为190℃下挤出造粒，获得填充改性聚丙烯；按照如下重量比称取各组分：填充改性聚丙烯：聚乙烯：聚酰胺：三元乙丙橡胶的重量比为55：1：4：0.5；将填充改性聚丙烯和聚乙烯、聚酰胺、三元乙丙橡胶倒入反应釜中，加热至200℃搅拌反应0.5h后转入双螺杆挤出机中，控制挤出螺杆转速为600r/min，螺杆挤出温度为190℃下挤出造粒，获得二次改性聚丙烯；
将硫代二丙酸双十二烷酯和3,3"-硫代二丙酸双十八酯按照1：1的比例混合制备抗氧化剂；3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和N,N-二乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷按照1：2的比例混合制备偶联剂；
按照以下重量份数称取各组分：二次改性聚丙烯80份、石墨1份、纳米二氧化硅2份、偶联剂0.1份、石蜡0.1份、抗氧化剂3份；
将石蜡和一半偶联剂混合反应0.5h后得到改性石蜡；将石墨和另一半偶联剂混合反应0.5h后得到改性石墨；将改性石蜡、改性石墨和二次改性聚丙烯、纳米二氧化硅、抗氧化剂倒入反应釜中混合均匀后，转入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度为190℃，主机转速为300转/分，挤出得到PP塑料。
实施例2
按照如下重量比称取各组分：碳酸钙、二氧化硅、长石和聚丙烯的重量比为3：2：1：60；将聚丙烯倒入反应釜中加热至180℃后将碳酸钙、二氧化硅和长石倒入反应釜中，将反应釜内温度提升至450℃并对反应釜内的组分进行研磨反应0.5h后，将反应釜温度调整至190℃搅拌0.5h后得到混合物A，将混合物A上料转入双螺杆挤出机中，控制挤出螺杆转速为600r/min，螺杆挤出温度为190℃下挤出造粒，获得填充改性聚丙烯；按照如下重量比称取各组分：填充改性聚丙烯：聚乙烯：聚碳酸酯：三元乙丙橡胶的重量比为55：1：4：0.5；将填充改性聚丙烯和聚乙烯、聚碳酸酯、三元乙丙橡胶倒入反应釜中，加热至200℃搅拌反应0.5h后转入双螺杆挤出机中，控制挤出螺杆转速为600r/min，螺杆挤出温度为190℃下挤出造粒，获得二次改性聚丙烯；
将硫代二丙酸双十二烷酯和3,3"-硫代二丙酸双十八酯按照1：1的比例混合制备抗氧化剂；3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和N,N-二乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷按照1：2的比例混合制备偶联剂；
按照以下重量份数称取各组分：二次改性聚丙烯85份、石墨2份、纳米二氧化硅3份、偶联剂0.2份、石蜡0.2份、抗氧化剂3.5份；
将石蜡和一半偶联剂混合反应0.5h后得到改性石蜡；将石墨和另一半偶联剂混合反应0.5h后得到改性石墨；将改性石蜡、改性石墨和二次改性聚丙烯、纳米二氧化硅、抗氧化剂倒入反应釜中混合均匀后，转入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度为190℃，主机转速为300转/分，挤出得到PP塑料。
实施例3
按照如下重量比称取各组分：石棉和长石混合物、碳酸钙、二氧化硅、聚丙烯的重量比为2：4：4.5：70；将聚丙烯倒入反应釜中加热至190℃后将石棉和长石混合物、碳酸钙、二氧化硅和倒入反应釜中，将反应釜内温度提升至475℃并对反应釜内的组分进行研磨反应0.75h后，将反应釜温度调整至195℃搅拌0.75h后得到混合物A，将混合物A上料转入双螺杆挤出机中，控制挤出螺杆转速为600r/min，螺杆挤出温度为195℃下挤出造粒，获得填充改性聚丙烯；按照如下重量比称取各组分：填充改性聚丙烯：聚乙烯：聚甲醛：三元乙丙橡胶的重量比为62：2：6：0.75；将填充改性聚丙烯和聚乙烯、聚甲醛、三元乙丙橡胶倒入反应釜中，加热至220℃搅拌反应0.75h后转入双螺杆挤出机中，控制挤出螺杆转速为600r/min，螺杆挤出温度为195℃下挤出造粒，获得二次改性聚丙烯；
将硫代二丙酸双十二烷酯和3,3"-硫代二丙酸双十八酯按照1：1的比例混合制备抗氧化剂；3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和N,N-二乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷按照1：2的比例混合制备偶联剂；
按照以下重量份数称取各组分：二次改性聚丙烯100份、石墨4份、纳米二氧化硅5份、偶联剂0.3份、石蜡0.3份、抗氧化剂4.5份；
将石蜡和一半偶联剂混合反应0.75h后得到改性石蜡；将石墨和另一半偶联剂混合反应0.75h后得到改性石墨；将改性石蜡、改性石墨和二次改性聚丙烯、纳米二氧化硅、抗氧化剂倒入反应釜中混合均匀后，转入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度为230℃，主机转速为350转/分，挤出得到PP塑料。
实施例4
按照如下重量比称取各组分：碳酸钙、二氧化硅、石棉和聚丙烯的重量比为5：7：3：80；将聚丙烯倒入反应釜中加热至200℃后将碳酸钙、二氧化硅和石棉倒入反应釜中，将反应釜内温度提升至500℃并对反应釜内的组分进行研磨反应1h后，将反应釜温度调整至200℃搅拌1h后得到混合物A，将混合物A上料转入双螺杆挤出机中，控制挤出螺杆转速为600r/min，螺杆挤出温度为200℃下挤出造粒，获得填充改性聚丙烯；按照如下重量比称取各组分：填充改性聚丙烯：聚乙烯：聚甲醛：三元乙丙橡胶的重量比为70：3：9：2；将填充改性聚丙烯和聚乙烯、聚甲醛、三元乙丙橡胶倒入反应釜中，加热至240℃搅拌反应1h后转入双螺杆挤出机中，控制挤出螺杆转速为600r/min，螺杆挤出温度为200℃下挤出造粒，获得二次改性聚丙烯；
将硫代二丙酸双十二烷酯和3,3"-硫代二丙酸双十八酯按照1：1的比例混合制备抗氧化剂；3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和N,N-二乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷按照1：2的比例混合制备偶联剂；
按照以下重量份数称取各组分：二次改性聚丙烯115份、石墨6份、纳米二氧化硅7份、偶联剂0.4份、石蜡0.4份、抗氧化剂5.5份；
将石蜡和一半偶联剂混合反应1h后得到改性石蜡；将石墨和另一半偶联剂混合反应1h后得到改性石墨；将改性石蜡、改性石墨和二次改性聚丙烯、纳米二氧化硅、抗氧化剂倒入反应釜中混合均匀后，转入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度为270℃，主机转速为400转/分，挤出得到PP塑料。
实施例5
按照如下重量比称取各组分：碳酸钙、二氧化硅、石棉和聚丙烯的重量比为5：7：3：80；将聚丙烯倒入反应釜中加热至200℃后将碳酸钙、二氧化硅和石棉倒入反应釜中，将反应釜内温度提升至500℃并对反应釜内的组分进行研磨反应1h后，将反应釜温度调整至200℃搅拌1h后得到混合物A，将混合物A上料转入双螺杆挤出机中，控制挤出螺杆转速为600r/min，螺杆挤出温度为200℃下挤出造粒，获得填充改性聚丙烯；按照如下重量比称取各组分：填充改性聚丙烯：聚乙烯：聚甲醛：三元乙丙橡胶的重量比为70：3：9：2；将填充改性聚丙烯和聚乙烯、聚甲醛、三元乙丙橡胶倒入反应釜中，加热至240℃搅拌反应1h后转入双螺杆挤出机中，控制挤出螺杆转速为600r/min，螺杆挤出温度为200℃下挤出造粒，获得二次改性聚丙烯；
将硫代二丙酸双十二烷酯和3,3"-硫代二丙酸双十八酯按照1：1的比例混合制备抗氧化剂；3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和N,N-二乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷按照1：2的比例混合制备偶联剂；
按照以下重量份数称取各组分：二次改性聚丙烯120份、石墨7份、纳米二氧化硅8份、偶联剂0.5份、石蜡0.5份、抗氧化剂6份；
将石蜡和一半偶联剂混合反应1h后得到改性石蜡；将石墨和另一半偶联剂混合反应1h后得到改性石墨；将改性石蜡、改性石墨和二次改性聚丙烯、纳米二氧化硅、抗氧化剂倒入反应釜中混合均匀后，转入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度为270℃，主机转速为400转/分，挤出得到PP塑料。
对实施例1-5制备所得的PP塑料性能进行检测，所检测的性能包括：拉伸强度、冲击强度、弯曲强度和弯曲模量。并选取市面上常见的PP塑料作为对照组，且测试结果见表1所示：
表格1
综上，从表1可知，实施例1-5制备所得的PP塑料性能均优于对照组，其中实施例5制备所得的PP塑料性能最佳，该实施例公开了：按照如下重量比称取各组分：碳酸钙、二氧化硅、石棉和聚丙烯的重量比为5：7：3：80；将聚丙烯倒入反应釜中加热至200℃后将碳酸钙、二氧化硅和石棉倒入反应釜中，将反应釜内温度提升至500℃并对反应釜内的组分进行研磨反应1h后，将反应釜温度调整至200℃搅拌1h后得到混合物A，将混合物A上料转入双螺杆挤出机中，控制挤出螺杆转速为600r/min，螺杆挤出温度为200℃下挤出造粒，获得填充改性聚丙烯；按照如下重量比称取各组分：填充改性聚丙烯：聚乙烯：聚甲醛：三元乙丙橡胶的重量比为70：3：9：2；将填充改性聚丙烯和聚乙烯、聚甲醛、三元乙丙橡胶倒入反应釜中，加热至240℃搅拌反应1h后转入双螺杆挤出机中，控制挤出螺杆转速为600r/min，螺杆挤出温度为200℃下挤出造粒，获得二次改性聚丙烯；将硫代二丙酸双十二烷酯和3,3"-硫代二丙酸双十八酯按照1：1的比例混合制备抗氧化剂；3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和N,N-二乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷按照1：2的比例混合制备偶联剂；按照以下重量份数称取各组分：二次改性聚丙烯120份、石墨7份、纳米二氧化硅8份、偶联剂0.5份、石蜡0.5份、抗氧化剂6份；将石蜡和一半偶联剂混合反应1h后得到改性石蜡；将石墨和另一半偶联剂混合反应1h后得到改性石墨；将改性石蜡、改性石墨和二次改性聚丙烯、纳米二氧化硅、抗氧化剂倒入反应釜中混合均匀后，转入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度为270℃，主机转速为400转/分，挤出得到PP塑料。
进一步，本发明还对该一种高拉伸强度的PP塑料及其制备方法中工艺条件作了系统研究，以下仅对工艺条件改变对一种高拉伸强度的PP塑料效果影响显著的试验方案进行说明，均以实施例5的工艺条件作为基础，具体见对比例1-4：
对比例1
按照如下重量比称取各组分：聚丙烯：聚乙烯：聚甲醛：三元乙丙橡胶的重量比为70：3：9：2；将聚丙烯和聚乙烯、聚甲醛、三元乙丙橡胶倒入反应釜中，加热至240℃搅拌反应1h后转入双螺杆挤出机中，控制挤出螺杆转速为600r/min，螺杆挤出温度为200℃下挤出造粒，获得改性聚丙烯；
将硫代二丙酸双十二烷酯和3,3"-硫代二丙酸双十八酯按照1：1的比例混合制备抗氧化剂；3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和N,N-二乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷按照1：2的比例混合制备偶联剂；
按照以下重量份数称取各组分：改性聚丙烯120份、石墨7份、纳米二氧化硅8份、偶联剂0.5份、石蜡0.5份、抗氧化剂6份；
将石蜡和一半偶联剂混合反应1h后得到改性石蜡；将石墨和另一半偶联剂混合反应1h后得到改性石墨；将改性石蜡、改性石墨和改性聚丙烯、纳米二氧化硅、抗氧化剂倒入反应釜中混合均匀后，转入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度为270℃，主机转速为400转/分，挤出得到PP塑料。
对比例2
按照如下重量比称取各组分：碳酸钙、二氧化硅、石棉和聚丙烯的重量比为5：7：3：80；将聚丙烯倒入反应釜中加热至200℃后将碳酸钙、二氧化硅和石棉倒入反应釜中，将反应釜内温度提升至500℃并对反应釜内的组分进行研磨反应1h后，将反应釜温度调整至200℃搅拌1h后得到混合物A，将混合物A上料转入双螺杆挤出机中，控制挤出螺杆转速为600r/min，螺杆挤出温度为200℃下挤出造粒，获得填充改性聚丙烯；
将硫代二丙酸双十二烷酯和3,3"-硫代二丙酸双十八酯按照1：1的比例混合制备抗氧化剂；3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和N,N-二乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷按照1：2的比例混合制备偶联剂；
按照以下重量份数称取各组分：填充改性聚丙烯120份、石墨7份、纳米二氧化硅8份、偶联剂0.5份、石蜡0.5份、抗氧化剂6份；
将石蜡和一半偶联剂混合反应1h后得到改性石蜡；将石墨和另一半偶联剂混合反应1h后得到改性石墨；将改性石蜡、改性石墨和填充改性聚丙烯、纳米二氧化硅、抗氧化剂倒入反应釜中混合均匀后，转入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度为270℃，主机转速为400转/分，挤出得到PP塑料。
对比例3
将硫代二丙酸双十二烷酯和3,3"-硫代二丙酸双十八酯按照1：1的比例混合制备抗氧化剂；3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和N,N-二乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷按照1：2的比例混合制备偶联剂；
按照以下重量份数称取各组分：聚丙烯120份、石墨7份、纳米二氧化硅8份、偶联剂0.5份、石蜡0.5份、抗氧化剂6份；
将石蜡和一半偶联剂混合反应1h后得到改性石蜡；将石墨和另一半偶联剂混合反应1h后得到改性石墨；将改性石蜡、改性石墨和聚丙烯、纳米二氧化硅、抗氧化剂倒入反应釜中混合均匀后，转入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度为270℃，主机转速为400转/分，挤出得到PP塑料。
对比例4
按照如下重量比称取各组分：碳酸钙、二氧化硅、石棉和聚丙烯的重量比为5：7：3：80；将聚丙烯倒入反应釜中加热至200℃后将碳酸钙、二氧化硅和石棉倒入反应釜中，将反应釜内温度提升至500℃并对反应釜内的组分进行研磨反应1h后，将反应釜温度调整至200℃搅拌1h后得到混合物A，将混合物A上料转入双螺杆挤出机中，控制挤出螺杆转速为600r/min，螺杆挤出温度为200℃下挤出造粒，获得填充改性聚丙烯；按照如下重量比称取各组分：填充改性聚丙烯：聚乙烯：聚甲醛：三元乙丙橡胶的重量比为70：3：9：2；将填充改性聚丙烯和聚乙烯、聚甲醛、三元乙丙橡胶倒入反应釜中，加热至240℃搅拌反应1h后转入双螺杆挤出机中，控制挤出螺杆转速为600r/min，螺杆挤出温度为200℃下挤出造粒，获得二次改性聚丙烯；
将硫代二丙酸双十二烷酯和3,3"-硫代二丙酸双十八酯按照1：1的比例混合制备抗氧化剂；3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和N,N-二乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷按照1：2的比例混合制备偶联剂；
按照以下重量份数称取各组分：二次改性聚丙烯120份、石墨7份、纳米二氧化硅8份、石蜡0.5份、抗氧化剂6份；
将石蜡、石墨和二次改性聚丙烯、纳米二氧化硅、抗氧化剂倒入反应釜中混合均匀后，转入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度为270℃，主机转速为400转/分，挤出得到PP塑料。
对比例1-4制备所得的PP塑料性能进行检测，所检测的性能包括：拉伸强度、冲击强度、弯曲强度和弯曲模量，测试结果见下表2所示：
表2
综上，从表2可知，对比例1-4制备所得的PP塑料性能均差于实施例5制备所得的PP塑料。其中对比例1在制备时没有对聚丙烯进行填充改性，仅对其进行共混改性，使得PP塑料的弯曲强度和弯曲模量性能下降；对比例2在制备时没有对聚丙烯进行共混改性，仅对其进行填充改性，使得PP塑料的拉伸强度和冲击强度下降；对比例3制备时将普通的聚丙烯作为原料，性能普遍下降；对比例4在制备过程中没有添加偶联剂，即没有对石蜡和石墨进行改性处理。
综上，本实施例中提出的一种高拉伸强度的PP塑料及其制备方法，对聚丙烯先后进行填充改性和共混改性，将碳酸钙、二氧化硅、硅酸盐作为填料填充于聚合物中，达到PP耐热性提高、成本降低、刚性提高、成型收缩率降低等，但PP冲击强度、伸长率也会随之降低；将聚乙烯、工程塑料和三元乙丙橡胶与聚丙烯共混，可改进PP的着色性、加工性、抗静电性、耐冲击性等多种性能，克服了填充改性中存在的冲击强度、伸长率下降的问题，且共混改性时，剪切力可能导致一部分大分子链被切断形成自由基并形成接枝或嵌段共聚物，这些新的共聚物也可以有效的对PP起到增容作用。聚丙烯共混可以综合各组分的突出性能，弥补各组分性能上的不足，使得最终制备得到的PP塑料综合性能明显提升。
在制备原料中设置偶联剂和石蜡、石墨，在制备过程中先通过偶联剂对石蜡和石墨进行改性处理，得到改性石蜡和改性石墨，改性石蜡分散性更加，能够更好的填充在原料中；且改性石墨质量更轻，且耐高温，应用于PP塑料中，能够有效提高PP塑料的耐高温性，且使得PP塑料质量更轻。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高拉伸强度的PP塑料，其特征在于，由以下组分按重量份组成：二次改性聚丙烯80-120份、石墨1-7份、纳米二氧化硅2-8份、偶联剂0.1-0.5份、石蜡0.1-0.5份、抗氧化剂3-6份。
2.根据权利要求1所述的一种高拉伸强度的PP塑料，其特征在于，所述二次改性聚丙烯的制备方法包括以下步骤：
按照如下重量比称取各组分：碳酸钙、二氧化硅、硅酸盐和聚丙烯的重量比为（3-5）：（2-7）：（1-3）：（60-80）；将聚丙烯倒入反应釜中加热至180-200℃后将碳酸钙、二氧化硅和硅酸盐倒入反应釜中，将反应釜内温度提升至450-500℃并对反应釜内的组分进行研磨反应0.5-1h后，将反应釜温度调整至190-200℃搅拌0.5-1h后得到混合物A，将混合物A上料转入双螺杆挤出机中，控制挤出螺杆转速为600r/min，螺杆挤出温度为190-200℃下挤出造粒，获得填充改性聚丙烯；
按照如下重量比称取各组分：填充改性聚丙烯：聚乙烯：工程塑料：三元乙丙橡胶的重量比为（55-70）：（1-3）：（4-9）：（0.5-2）；将填充改性聚丙烯和聚乙烯、工程塑料、三元乙丙橡胶倒入反应釜中，加热至200-240℃搅拌反应0.5-1h后转入双螺杆挤出机中，控制挤出螺杆转速为600r/min，螺杆挤出温度为190-200℃下挤出造粒，获得二次改性聚丙烯。
3.根据权利要求2所述的一种高拉伸强度的PP塑料，其特征在于，所述硅酸盐为硅酸钠、石棉、长石中的一种或两种。
4.根据权利要求2所述的一种高拉伸强度的PP塑料，其特征在于，所述工程塑料为聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚和热塑性聚酯中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种高拉伸强度的PP塑料，其特征在于，所述抗氧化剂为硫代二丙酸双十二烷酯和3,3"-硫代二丙酸双十八酯按照1：1的比例混合而成。
6.根据权利要求1所述的一种高拉伸强度的PP塑料，其特征在于，所述偶联剂为3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和N,N-二乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷按照1：2的比例混合而成。
7.根据权利要求1所述的一种高拉伸强度的PP塑料，其特征在于，由以下组分按重量份组成：二次改性聚丙烯85-115份、石墨2-6份、纳米二氧化硅3-7份、偶联剂0.2-0.4份、石蜡0.2-0.4份、抗氧化剂3.5-5.5份。
8.根据权利要求1所述的一种高拉伸强度的PP塑料，其特征在于，由以下组分按重量份组成：二次改性聚丙烯100份、石墨4份、纳米二氧化硅5份、偶联剂0.3份、石蜡0.3份、抗氧化剂4.5份。
9.如权利要求1-8任一所述的一种高拉伸强度的PP塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：按照重量份数称取各组分；
步骤2：将石蜡和一半偶联剂混合反应0.5-1h后得到改性石蜡；
步骤3：将石墨和另一半偶联剂混合反应0.5-1h后得到改性石墨；
步骤4：将改性石蜡、改性石墨和二次改性聚丙烯、纳米二氧化硅、抗氧化剂倒入反应釜中混合均匀后，转入双螺杆挤出机中，挤出得到PP塑料。
10.根据权利要求9所述的一种高拉伸强度的PP塑料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中双螺杆挤出机的加工温度为190-270℃，主机转速为300-400转/分。
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