CN113105696A - 一种聚丙烯复合工程塑料的制备方法 - Google Patents

一种聚丙烯复合工程塑料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚丙烯复合工程塑料的制备方法，包括将碳酸钙加入到甲苯溶液中，室温条件下持续搅拌，在搅拌过程中加入丙烯酸和过氧化苯乙酰，继续搅拌1.5～3h，然后加入聚丙烯粉末升温至70～80℃，继续搅拌2～5h后出料，自然风干，得到改性聚丙烯I；将聚丙烯加入到甲基丙烯酸羟乙酯中，搅拌1～2h，然后加入N,N‑二甲基甲酰胺，升温至75～90℃继续搅拌5～8h，出料，风干后得到改性聚丙烯II；将改性聚丙烯I30～50份、改性聚丙烯II40～60份、增韧剂14～20份、钙锌热稳定剂8～15份、蜡10～16份和氢氧化镁8～15份加入到双螺杆挤出机中，分五区段155℃、160℃、164℃、158℃和152℃，最后机头挤出温度为150～155℃，挤出注入到模具中在160～168℃下模压熟化1～2h。

Description

一种聚丙烯复合工程塑料的制备方法
技术领域
本发明属于聚丙烯技术领域，具体涉及一种聚丙烯复合工程塑料的制备方法。
背景技术
工程塑料在满足人们生活和社会发展的同时，由于塑料废弃物剧增所导致的“白色污染”引起的社会和环境问题也日益严重，废工程塑料引发的“白色污染”开始让人们头痛，不腐烂不分解的工程塑料无法有效回收。再生工程塑料是解决工程塑料带来的污染的有效途径，但再生工程塑料塑料存在着强度低、无韧性、光泽度低、热氧稳定性差等缺点，此外，由于再生工程塑料的大分子链上有叔碳原子，在储存、加工和日常使用过程中，会受热、光和氧等作用而极易发生老化降解，耐候性极差，严重影响制品的寿命，使得对其再利用的范围及领域有一定的限制作用。即使是当前较先进的分选其杂质度都超过5％，杂质的存在影响回收利用塑料时的相容性，会降低回收塑料的力学性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚丙烯复合工程塑料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
S1：将碳酸钙加入到甲苯溶液中，室温条件下持续搅拌，在搅拌过程中加入丙烯酸和过氧化苯乙酰，继续搅拌1.5～3h，然后加入聚丙烯粉末升温至70～80℃，继续搅拌2～5h后出料，自然风干，得到改性聚丙烯I。
S2：将聚丙烯加入到甲基丙烯酸羟乙酯中，搅拌1～2h，然后加入N,N-二甲基甲酰胺，升温至75～90℃继续搅拌5～8h，出料，风干后得到改性聚丙烯II。
S3：将改性聚丙烯I30～50份、改性聚丙烯II40～60份、增韧剂14～20份、钙锌热稳定剂8～15份、蜡10～16份和氢氧化镁8～15份加入到双螺杆挤出机中，分五区段155℃、160℃、164℃、158℃和152℃，最后机头挤出温度为150～155℃，挤出注入到模具中在160～168℃下模压熟化1～2h。
进一步地，步骤S1中所述的碳酸钙颗粒粒径为70～85nm。
进一步地，步骤S1中所述的聚丙烯粉末的分子量为2000～3500。
进一步地，所述碳酸钙、甲苯溶液、丙烯酸、聚丙烯、过氧化苯乙酰和过氧化苯乙酰的重量比为(14～22):(60～80):(7～11):(20～35):(5～10):(4～7)。
进一步地，步骤S2中所述的聚丙烯为分子量为80～150万的聚丙烯。
进一步地，所述聚丙烯、甲基丙烯酸羟乙酯和N,N-二甲基甲酰胺的重量比为(30～50):(18～25):(20～32)。
进一步地，所述增韧剂采用以下方法制备：将2,4-二异氰酸甲苯酯加入到N,N-二甲基甲酰胺中，超声搅拌溶解，得到异氰酸酯溶液；将蓖麻油、丙三醇和三乙醇胺加入到另一容器中，搅拌10～30min后移至反应釜中，然后在200～210℃下反应2～4h，得到醇解蓖麻油，继而加入到异氰酸酯溶液中，在60～70℃下反应2.5～5h后得到增韧剂。
更进一步地，所述2,4-二异氰酸甲苯酯、N,N-二甲基甲酰胺、蓖麻油、丙三醇和三乙醇胺的重量比为(3.3～5.6):(15～20):(220～400):(21～36):(0.44～0.96)。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明中，利用低分子量的聚丙烯和丙烯酸、过氧化苯乙酰反应再加入一定粒径的碳酸钙改性后，形成一种聚丙烯包覆碳酸钙的改性聚丙烯I，其中丙烯酸处理碳酸钙主要用来引入活性双键基团，对碳酸钙改性，进而用来改性低分子量的聚丙烯，和改姓聚丙烯II等复合后的复合塑料具有良好的力学性能。
具体实施方式
下面对本发明实施例作具体详细的说明，本实施例在本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
实施例1
一种聚丙烯复合工程塑料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：将粒径为70nm的碳酸钙加入到甲苯溶液中，室温条件下持续搅拌，在搅拌过程中加入丙烯酸和过氧化苯乙酰，继续搅拌1.5h，然后加入分子量为2000的聚丙烯粉末升温至70℃，继续搅拌2h后出料，自然风干，得到改性聚丙烯I；其中碳酸钙、甲苯溶液、丙烯酸、聚丙烯、过氧化苯乙酰和过氧化苯乙酰的重量比为14:60:7:20:5:4。
S2：将分子量为80万的聚丙烯加入到甲基丙烯酸羟乙酯中，搅拌1h，然后加入N,N-二甲基甲酰胺，升温至75℃继续搅拌5h，出料，风干后得到改性聚丙烯II；其中聚丙烯、甲基丙烯酸羟乙酯和N,N-二甲基甲酰胺的重量比为30:18:20。
S3：将改性聚丙烯I30份、改性聚丙烯II40份、增韧剂14份、钙锌热稳定剂8份、蜡10份和氢氧化镁8份加入到双螺杆挤出机中，分五区段155℃、160℃、164℃、158℃和152℃，最后机头挤出温度为150℃，挤出注入到模具中在160℃下模压熟化1h。
其中增韧剂采用以下制备方法制备：将2,4-二异氰酸甲苯酯加入到N,N-二甲基甲酰胺中，超声搅拌溶解，得到异氰酸酯溶液；将蓖麻油、丙三醇和三乙醇胺加入到另一容器中，搅拌10min后移至反应釜中，然后在200℃下反应2h，得到醇解蓖麻油，继而加入到异氰酸酯溶液中，在60℃下反应2.5h后得到增韧剂；其中2,4-二异氰酸甲苯酯、N,N-二甲基甲酰胺、蓖麻油、丙三醇和三乙醇胺的重量比为3.3:15:220:21:0.44。
实施例2
一种聚丙烯复合工程塑料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：将粒径为85nm的碳酸钙加入到甲苯溶液中，室温条件下持续搅拌，在搅拌过程中加入丙烯酸和过氧化苯乙酰，继续搅拌3h，然后加入分子量为3500的聚丙烯粉末升温至80℃，继续搅拌5h后出料，自然风干，得到改性聚丙烯I；其中碳酸钙、甲苯溶液、丙烯酸、聚丙烯、过氧化苯乙酰和过氧化苯乙酰的重量比为22:80:11:35:10:7。
S2：将分子量为150万的聚丙烯加入到甲基丙烯酸羟乙酯中，搅拌2h，然后加入N,N-二甲基甲酰胺，升温至90℃继续搅拌8h，出料，风干后得到改性聚丙烯II；其中聚丙烯、甲基丙烯酸羟乙酯和N,N-二甲基甲酰胺的重量比为50:25:32。
S3：将改性聚丙烯I50份、改性聚丙烯II60份、增韧剂20份、钙锌热稳定剂15份、蜡16份和氢氧化镁15份加入到双螺杆挤出机中，分五区段155℃、160℃、164℃、158℃和152℃，最后机头挤出温度为155℃，挤出注入到模具中在168℃下模压熟化2h。
其中增韧剂采用以下制备方法制备：将2,4-二异氰酸甲苯酯加入到N,N-二甲基甲酰胺中，超声搅拌溶解，得到异氰酸酯溶液；将蓖麻油、丙三醇和三乙醇胺加入到另一容器中，搅拌30min后移至反应釜中，然后在210℃下反应4h，得到醇解蓖麻油，继而加入到异氰酸酯溶液中，在70℃下反应5h后得到增韧剂；其中2,4-二异氰酸甲苯酯、N,N-二甲基甲酰胺、蓖麻油、丙三醇和三乙醇胺的重量比为5.6:20:400:36:0.96。
实施例3
一种聚丙烯复合工程塑料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：将粒径为75nm的碳酸钙加入到甲苯溶液中，室温条件下持续搅拌，在搅拌过程中加入丙烯酸和过氧化苯乙酰，继续搅拌2h，然后加入分子量为2500的聚丙烯粉末升温至75℃，继续搅拌3h后出料，自然风干，得到改性聚丙烯I；其中碳酸钙、甲苯溶液、丙烯酸、聚丙烯、过氧化苯乙酰和过氧化苯乙酰的重量比为18:70:9:25:7:5。
S2：将分子量为100万的聚丙烯加入到甲基丙烯酸羟乙酯中，搅拌1.5h，然后加入N,N-二甲基甲酰胺，升温至80℃继续搅拌6h，出料，风干后得到改性聚丙烯II；其中聚丙烯、甲基丙烯酸羟乙酯和N,N-二甲基甲酰胺的重量比为40:20:25。
S3：将改性聚丙烯I40份、改性聚丙烯II50份、增韧剂16份、钙锌热稳定剂10份、蜡12份和氢氧化镁10份加入到双螺杆挤出机中，分五区段155℃、160℃、164℃、158℃和152℃，最后机头挤出温度为152℃，挤出注入到模具中在163℃下模压熟化1.5h。
其中增韧剂采用以下制备方法制备：将2,4-二异氰酸甲苯酯加入到N,N-二甲基甲酰胺中，超声搅拌溶解，得到异氰酸酯溶液；将蓖麻油、丙三醇和三乙醇胺加入到另一容器中，搅拌20min后移至反应釜中，然后在205℃下反应3h，得到醇解蓖麻油，继而加入到异氰酸酯溶液中，在65℃下反应4h后得到增韧剂；其中2,4-二异氰酸甲苯酯、N,N-二甲基甲酰胺、蓖麻油、丙三醇和三乙醇胺的重量比为3.8:17:300:28:0.68。
实施例4
一种聚丙烯复合工程塑料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：将粒径为80nm的碳酸钙加入到甲苯溶液中，室温条件下持续搅拌，在搅拌过程中加入丙烯酸和过氧化苯乙酰，继续搅拌2.5h，然后加入分子量为3000的聚丙烯粉末升温至78℃，继续搅拌4h后出料，自然风干，得到改性聚丙烯I；其中碳酸钙、甲苯溶液、丙烯酸、聚丙烯、过氧化苯乙酰和过氧化苯乙酰的重量比为20:78:10:30:9:6。
S2：将分子量为120万的聚丙烯加入到甲基丙烯酸羟乙酯中，搅拌2h，然后加入N,N-二甲基甲酰胺，升温至85℃继续搅拌7h，出料，风干后得到改性聚丙烯II；其中聚丙烯、甲基丙烯酸羟乙酯和N,N-二甲基甲酰胺的重量比为45:23:30。
S3：将改性聚丙烯I45份、改性聚丙烯II55份、增韧剂18份、钙锌热稳定剂13份、蜡15份和氢氧化镁13份加入到双螺杆挤出机中，分五区段155℃、160℃、164℃、158℃和152℃，最后机头挤出温度为154℃，挤出注入到模具中在166℃下模压熟化2h。
其中增韧剂采用以下制备方法制备：将2,4-二异氰酸甲苯酯加入到N,N-二甲基甲酰胺中，超声搅拌溶解，得到异氰酸酯溶液；将蓖麻油、丙三醇和三乙醇胺加入到另一容器中，搅拌25min后移至反应釜中，然后在228℃下反应4h，得到醇解蓖麻油，继而加入到异氰酸酯溶液中，在68℃下反应4h后得到增韧剂；其中2,4-二异氰酸甲苯酯、N,N-二甲基甲酰胺、蓖麻油、丙三醇和三乙醇胺的重量比为5.2:18:350:34:0.88。
性能测试：对实施例1～4制备的塑料样品按照标准GB/T1040-2006测试其拉伸强度和断裂伸长率；按照标准GB/T1040-2008测试其冲击强度；按照标准GB/T9341-2000测试其弯曲强度，测试结果如表1所示，
表1.测试结果：
Figure BDA0003082220380000061
从表1中可以看出，本发明实施例1～4制备的聚丙烯复合工程塑料具有优异的力学性能。

Claims (8)

1.一种聚丙烯复合工程塑料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1：将碳酸钙加入到甲苯溶液中，室温条件下持续搅拌，在搅拌过程中加入丙烯酸和过氧化苯乙酰，继续搅拌1.5～3h，然后加入聚丙烯粉末升温至70～80℃，继续搅拌2～5h后出料，自然风干，得到改性聚丙烯I；
S2：将聚丙烯加入到甲基丙烯酸羟乙酯中，搅拌1～2h，然后加入N,N-二甲基甲酰胺，升温至75～90℃继续搅拌5～8h，出料，风干后得到改性聚丙烯II；
S3：将改性聚丙烯I 30～50份、改性聚丙烯II 40～60份、增韧剂14～20份、钙锌热稳定剂8～15份、蜡10～16份和氢氧化镁8～15份加入到双螺杆挤出机中，分五区段155℃、160℃、164℃、158℃和152℃，最后机头挤出温度为150～155℃，挤出注入到模具中在160～168℃下模压熟化1～2h。
2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯复合工程塑料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的碳酸钙颗粒粒径为70～85nm。
3.根据权利要求1所述的一种聚丙烯复合工程塑料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的聚丙烯粉末的分子量为2000～3500。
4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯复合工程塑料的制备方法，其特征在于，所述碳酸钙、甲苯溶液、丙烯酸、聚丙烯、过氧化苯乙酰和过氧化苯乙酰的重量比为(14～22):(60～80):(7～11):(20～35):(5～10):(4～7)。
5.根据权利要求1所述的一种聚丙烯复合工程塑料的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述的聚丙烯为分子量为80～150万的聚丙烯。
6.根据权利要求1所述的一种聚丙烯复合工程塑料的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯、甲基丙烯酸羟乙酯和N,N-二甲基甲酰胺的重量比为(30～50):(18～25):(20～32)。
7.根据权利要求1所述的一种聚丙烯复合工程塑料的制备方法，其特征在于，所述增韧剂采用以下方法制备：将2,4-二异氰酸甲苯酯加入到N,N-二甲基甲酰胺中，超声搅拌溶解，得到异氰酸酯溶液；将蓖麻油、丙三醇和三乙醇胺加入到另一容器中，搅拌10～30min后移至反应釜中，然后在200～210℃下反应2～4h，得到醇解蓖麻油，继而加入到异氰酸酯溶液中，在60～70℃下反应2.5～5h后得到增韧剂。
8.根据权利要求7所述的一种聚丙烯复合工程塑料的制备方法，其特征在于，所述2,4-二异氰酸甲苯酯、N,N-二甲基甲酰胺、蓖麻油、丙三醇和三乙醇胺的重量比为(3.3～5.6):(15～20):(220～400):(21～36):(0.44～0.96)。
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