CN113817270A - 一种聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种聚丙烯复合材料及其制备方法，所述聚丙烯复合材料按照重量份数计，包括如下组分：10～30份无机粒子补强的增强橡胶，70～90份的聚丙烯，以及1～3份的高分子助剂。本发明提供的聚丙烯复合材料，通过经无机粒子增强后的橡胶来对聚丙烯进行增韧，一方面有利于提高聚丙烯复合材料的耐磨性，另一方面有利于改善聚丙烯与橡胶之间的界面相容性，提高橡胶在聚丙烯中的分散性，增强聚丙烯与橡胶之间的结合力，从而能够在保证有效增韧聚丙烯复合材料，提高聚丙烯复合材料韧性，扩大其使用范围的同时，有利于减少橡胶的用量，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及高分子复合材料技术领域，具体而言，涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)是以丙烯为单体，通过聚合反应合成的线性聚合物，其分子式为(C3H6)n；PP具有质轻，以及优异的耐化学腐蚀性、耐应力开裂、耐磨、电绝缘性等优点，是一种性能优良的热塑性合成树脂；基于此，聚丙烯被广泛应用于服饰、包装、汽车、电子等行业。
但是，由于PP具有韧性差的缺点，限制了其在某些领域的应用。
发明内容
本发明解决的问题是聚丙烯材料存在韧性差的缺点。
为解决上述问题，本发明提供一种聚丙烯复合材料，按照重量份数计，包括如下组分：10～30份无机粒子补强的增强橡胶，70～90份的聚丙烯，以及1～3份的高分子助剂。
可选地，所述无机粒子补强的增强橡胶包括白炭黑/二氧化硅气凝胶协同补强的增强橡胶。
可选地，按照重量份数计，所述增强橡胶包括如下组分：10～20份的白炭黑，3～8份的二氧化硅气凝胶，以及100份的橡胶。
可选地，所述橡胶选自天然橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶、顺丁橡胶中的至少一种。
可选地，按照重量份数计，所述高分子助剂包括0.1～0.5份的抗氧剂，以及1～2份的抗静电剂。
本发明的另一目的在于提供一种如上所述的聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1：制备增强橡胶；
S2：将10～30份的增强橡胶，70～90份的聚丙烯，以及1～3份的高分子助剂于170℃～210℃条件下熔融共混，挤出造粒，得到聚丙烯复合材料颗粒；
S3：对所述聚丙烯复合材料颗粒进行注塑成型，得到所述聚丙烯复合材料。
可选地，步骤S1包括：
S11：将重量份数为100份的橡胶加入密炼机中，于60℃～80℃密炼温度下，熔融混炼；
S12：将重量份数为10～20份的白炭黑，以及重量份数为3～8份的二氧化硅气凝胶加入至所述密炼机中，继续熔融混炼，得到所述增强橡胶。
可选地，步骤S11中熔融混炼的时间为1min～3min。
可选地，步骤S12中熔融混炼的时间为5min～8min。
可选地，步骤S3中注塑成型的工艺参数为：注塑机料筒和喷嘴的温度为200℃～245℃，注射压力为60MPa～85MPa，保压压力为40MPa～55MPa，注射速度为8s～10s，保压时间为7s～15s，冷却时间为10s～20s。
与现有技术相比，本发明提供的聚丙烯复合材料具有如下优势：
本发明提供的聚丙烯复合材料，通过经无机粒子增强后的橡胶来对聚丙烯进行增韧，一方面有利于提高聚丙烯复合材料的耐磨性，另一方面有利于改善聚丙烯与橡胶之间的界面相容性，提高橡胶在聚丙烯中的分散性，增强聚丙烯与橡胶之间的结合力，从而能够在保证有效增韧聚丙烯复合材料，提高聚丙烯复合材料韧性，扩大其使用范围的同时，有利于减少橡胶的用量，降低成本。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为解决聚丙烯材料韧性差的问题，本发明提供一种聚丙烯复合材料，按照重量份数计，该聚丙烯复合材料包括如下组分：10～30份无机粒子补强的增强橡胶，70～90份的聚丙烯，以及1～3份的高分子助剂。
其中聚丙烯可以为任意市售的聚丙烯原料；高分子助剂可以为任意用于高分子材料中的助剂，该高分子助剂的类型可根据需求进行选择确定；无机粒子增强的增强橡胶是指，将无机粒子引入橡胶，经无机粒子进行补强后的橡胶。
本申请通过无机粒子对橡胶进行补强，得到增强橡胶，再进一步将该增强橡胶加入至聚丙烯中，来对聚丙烯材料进行增韧，得到聚丙烯复合材料。
其中对橡胶进行补强的无机粒子为任意的疏水性无机材料，如二氧化硅等；通过在橡胶中引入无机粒子，一方面通过对橡胶进行补强，有利于增加聚丙烯复合材料的耐磨性；另一方面，通过加入无机粒子，能够有效地改善聚丙烯与增强橡胶之间的界面相容性，增强聚丙烯与橡胶之间的结合力，从而达到有效增韧聚丙烯复合材料的效果。
经试验证明，通过本申请提供的增强橡胶来对聚丙烯增韧，得到的聚丙烯复合材料的断裂伸长率可以达到1134％，是纯聚丙烯材料的6.2倍；缺口冲击强度可以达到85.7kJ/m2，是纯聚丙烯材料的31.8倍。
由于纯聚丙烯材料的缺口冲击具强度仅有3.1～4.0kJ/m2，因此，为了拓宽其应用，研究学者对PP进行了大量的增韧改性研究；现有技术中对聚丙烯增韧改性主要分为化学增韧改性和物理增韧改性两种；其中化学增韧改性需要生产设备要求高、工艺流程繁琐、成本高、生产周期长，相反地，物理增韧改性就显得经济、操作简单、能满足大部分产品材料需求，因此，物理增韧改性的方法更受人们的青睐；现有的物理增韧改性包括共混改性、填充改性等，其中利用橡胶增韧改性PP的研究较多，且效果明显，通过橡胶增韧改性是一种简单的物理共混改性方法；但是通过添加橡胶增韧剂熔融共混制备韧性PP时，需要添加大量的橡胶增韧剂，而且需要通过牺牲材料的强度和模量来改善PP的延展性；譬如，郭利建等人在马来酸酐接EPDM改性聚丙烯的制备及性能研究中通过马来酸酐接枝EPDM与PP共混增韧改性，以不同重量的三元乙丙橡胶接枝马来酸酐(EDPM-g-MAH)作为增韧剂制备PP共混材料，当PP/EDPM-g-MAH配比为70/30时，断裂伸长率1000％、冲击强度90kJ/m2，拉伸强度只有24MPa；该方法虽然达到了较好的增韧效果，但是需要添加橡胶的量很大，这无疑是间接地增加了生产成本，且需要降低强度和模量；同时，大部分橡胶或弹性体与PP的相容性都不是特别好，在PP基体中的分散性较差，因此往往得不到预期的改性效果。
与现有技术相比，本申请首先通过引入无机粒子来对橡胶进行补强，再将经无机粒子补强后的橡胶来对聚丙烯进行增韧，使用较少量的橡胶，即可达到较好的增韧效果，在保证聚丙烯复合材料的性能满足消费者使用需求的基础上，能够减少橡胶的使用量，从而有利于扩大聚丙烯复合材料的应用范围，同时降低聚丙烯复合材料的成本。
进一步的，一方面为保证聚丙烯复合材料的性能满足使用需求，另一方面为降低聚丙烯复合材料的成本，本申请优选按照重量份数计，该聚丙烯复合材料中增强橡胶为10～30份，聚丙烯为70～90份，高分子助剂为1～3份。
本发明提供的聚丙烯复合材料，通过经无机粒子增强后的橡胶来对聚丙烯进行增韧，一方面有利于提高聚丙烯复合材料的耐磨性，另一方面有利于改善聚丙烯与橡胶之间的界面相容性，提高橡胶在聚丙烯中的分散性，增强聚丙烯与橡胶之间的结合力，从而能够在保证有效增韧聚丙烯复合材料，提高聚丙烯复合材料韧性，扩大其使用范围的同时，有利于减少橡胶的用量，降低成本。
进一步的，为提高无机粒子在橡胶中的分散性，本申请优选无机粒子补强的增强橡胶包括白炭黑/二氧化硅气凝胶协同补强的增强橡胶；即通过在橡胶中同时加入白炭黑与二氧化硅气凝胶，通过二者的协同作用来对橡胶进行补强。
由于白炭黑的粒径较小，比表面积较高，单独的白炭黑难以在橡胶基体中均匀分散；本申请通过加入二氧化硅气凝胶，通过二氧化硅气凝胶与白炭黑的协同作用，有助于使得白炭黑于橡胶基体中分散均匀，提高无机粒子与橡胶基体的相容性，从而提高增韧效果。
本申请优选白炭黑为比表面积为380±30，粒径为220目～500目的疏水型气相二氧化硅(白炭黑)；优选二氧化硅气凝胶为比表面积为500±50的疏水型二氧化硅气凝胶。
进一步的，为兼顾增韧效果以及耐磨性能，本申请优选，按照重量份数计，增强橡胶包括如下组分：10～20份的白炭黑，3～8份的二氧化硅气凝胶，以及100份的橡胶。
其中橡胶选自天然橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶、顺丁橡胶中的至少一种。
本申请优选高分子助剂包括抗氧剂与抗静电剂，并进一步优选，按照重量份数计，该高分子助剂包括0.1～0.5份的抗氧剂，以及1～2份的抗静电剂；其中抗氧剂以及抗静电剂可以为市售的任意的抗氧剂与抗静电剂，譬如，本申请优选抗氧剂可以为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种，抗静电剂为离子型胺盐、1-β-羟乙基-2-烷基-2-咪唑啉盐、二烷基二甲基季铵盐、烷基二甲基苄基季铵盐、N，N二烷基吗啉盐中的至少一种。
本发明的另一目的在于提供一种如上所述的聚丙烯复合材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
S1：制备增强橡胶；
S2：将10～30份的增强橡胶，70～90份的聚丙烯，以及1～3份的高分子助剂于170℃～210℃条件下熔融共混，挤出造粒，得到聚丙烯复合材料颗粒；
S3：对聚丙烯复合材料颗粒进行注塑成型，得到聚丙烯复合材料。
通过熔融共混的方法，按照比例将聚丙烯颗粒、白炭黑/二氧化硅气凝胶协同补强的增强橡胶、高分子助剂先后加入到微型挤出机中，熔融共混，挤出造粒；本申请优选设定的挤出工艺为：加料段温度170℃～200℃，剪切共混段温度190℃～210℃，挤出段温度170℃～190℃，螺杆转速为70rmp～90rmp，挤出料条在水中冷却后，经过造粒机造粒，优选粒料的长度为3mm～5mm。
本申请提供的聚丙烯复合材料的制备方法，操作工艺简单，生产成本低，生产过程无毒，且制备的聚丙烯复合材料具有优异的韧性，使用范围广，有利于进行商业化推广。
具体的，本申请提供的聚丙烯复合材料的制备方法中，步骤S1包括：
S11：将重量份数为100份的橡胶加入密炼机中，于60℃～80℃密炼温度下，熔融混炼；
S12：将重量份数为10～20份的白炭黑，以及重量份数为3～8份的二氧化硅气凝胶加入至密炼机中，继续熔融混炼，得到增强橡胶。
本申请优选熔融混炼过程中转子转速为30r/min～60r/min；步骤S11中熔融混炼的时间为1min～3min；步骤S12中熔融混炼的时间为5min～8min。
通过熔融混炼，得到包覆有白炭黑与二氧化硅气凝胶的增强橡胶，操作过程简单。
进一步的，本申请优选步骤S3中通过注塑机注塑成型制品，并优选步骤S3中注塑成型的工艺参数为：注塑机料筒和喷嘴的温度为200℃～245℃，注射压力为60MPa～85MPa，保压压力为40MPa～55MPa，注射速度为8s～10s，保压时间为7s～15s，冷却时间为10s～20s。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面对本发明的具体实施例做详细的说明。
实施例1
S11：将重量份数为100份的天然橡胶加入密炼机中，密炼温度为80℃，转子转速为30r/min，熔融混炼3min；
S12：将重量份数为10份的白炭黑，以及重量份数为3份的二氧化硅气凝胶加入至密炼机中，继续熔融混炼5min，取出，得到白炭黑/二氧化硅气凝胶协同补强的增强橡胶；
S2：将10份的增强橡胶，90份的聚丙烯，0.1份的受阻酚类抗氧剂，1份的离子型胺盐抗静电剂经挤出机熔融混合，挤出造粒；挤出工艺为：加料段温度190℃，剪切共混段温度210℃，挤出段温度190℃，螺杆转速为90rmp，挤出料条在水中冷却后，经过造粒机造粒，粒料的长度为3～5mm，得到聚丙烯复合材料颗粒；
S3：随后经注塑机对聚丙烯复合材料颗粒进行注塑成型，制备聚丙烯复合材料的样条，得到聚丙烯复合材料；注塑工艺为：注塑机料筒和喷嘴的温度为245℃，注射压力为60MPa，保压压力为40MPa，注射速度为10s，保压时间为15s，冷却时间为20s。
对制备的聚丙烯复合材料进行机械性能测试；本实施例中的具体配方详见表1，聚丙烯复合材料的机械性能数据详见表2。
实施例2
S11：将重量份数为100份的天然橡胶加入密炼机中，密炼温度为60℃，转子转速为60r/min，熔融混炼1min；
S12：将重量份数为15份的白炭黑，以及重量份数为5份的二氧化硅气凝胶加入至密炼机中，继续熔融混炼8min，取出，得到白炭黑/二氧化硅气凝胶协同补强的增强橡胶；
S2：将10份的增强橡胶，90份的聚丙烯，0.3份的亚磷酸酯类抗氧剂，1.5份的1-β-羟乙基-2-烷基-2-咪唑啉盐抗静电剂经挤出机熔融混合，挤出造粒；挤出工艺为：加料段温度190℃，剪切共混段温度200℃，挤出段温度190℃，螺杆转速为70rmp，挤出料条在水中冷却后，经过造粒机造粒，粒料的长度为3～5mm，得到聚丙烯复合材料颗粒；
S3：随后经注塑机对聚丙烯复合材料颗粒进行注塑成型，制备聚丙烯复合材料的样条，得到聚丙烯复合材料；注塑工艺为：注塑机料筒和喷嘴的温度为230℃，注射压力为85MPa，保压压力为50MPa，注射速度为10s，保压时间为10s，冷却时间为20s。
对制备的聚丙烯复合材料进行机械性能测试；本实施例中的具体配方详见表1，聚丙烯复合材料的机械性能数据详见表2。
实施例3
S11：将重量份数为100份的天然橡胶加入密炼机中，密炼温度为80℃，转子转速为50r/min，熔融混炼3min；
S12：将重量份数为20份的白炭黑，以及重量份数为8份的二氧化硅气凝胶加入至密炼机中，继续熔融混炼8min，取出，得到白炭黑/二氧化硅气凝胶协同补强的增强橡胶；
S2：将10份的增强橡胶，90份的聚丙烯，0.5份的受阻酚类抗氧剂，2份的二烷基二甲基季铵盐抗静电剂经挤出机熔融混合，挤出造粒；挤出工艺为：加料段温度190℃，剪切共混段温度210℃，挤出段温度190℃，螺杆转速为90rmp，挤出料条在水中冷却后，经过造粒机造粒，粒料的长度为3～5mm，得到聚丙烯复合材料颗粒；
S3：随后经注塑机对聚丙烯复合材料颗粒进行注塑成型，制备聚丙烯复合材料的样条，得到聚丙烯复合材料；注塑工艺为：注塑机料筒和喷嘴的温度为245℃，注射压力为80MPa，保压压力为50MPa，注射速度为10s，保压时间为15s，冷却时间为20s。
对制备的聚丙烯复合材料进行机械性能测试；本实施例中的具体配方详见表1，聚丙烯复合材料的机械性能数据详见表2。
实施例4
S11：将重量份数为100份的天然橡胶加入密炼机中，密炼温度为60℃，转子转速为60r/min，熔融混炼1min；
S12：将重量份数为20份的白炭黑，以及重量份数为3份的二氧化硅气凝胶加入至密炼机中，继续熔融混炼8min，取出，得到白炭黑/二氧化硅气凝胶协同补强的增强橡胶；
S2：将20份的增强橡胶，80份的聚丙烯，0.1份的受阻酚类抗氧剂，1份的烷基二甲基苄基季铵盐抗静电剂经挤出机熔融混合，挤出造粒；挤出工艺为：加料段温度170℃，剪切共混段温度210℃，挤出段温度190℃，螺杆转速为90rmp，挤出料条在水中冷却后，经过造粒机造粒，粒料的长度为3～5mm，得到聚丙烯复合材料颗粒；
S3：随后经注塑机对聚丙烯复合材料颗粒进行注塑成型，制备聚丙烯复合材料的样条，得到聚丙烯复合材料；注塑工艺为：注塑机料筒和喷嘴的温度为235℃，注射压力为60MPa，保压压力为45MPa，注射速度为8s，保压时间为15s，冷却时间为20s。
对制备的聚丙烯复合材料进行机械性能测试；本实施例中的具体配方详见表1，聚丙烯复合材料的机械性能数据详见表2。
实施例5
S11：将重量份数为100份的天然橡胶加入密炼机中，密炼温度为80℃，转子转速为60r/min，熔融混炼1min；
S12：将重量份数为10份的白炭黑，以及重量份数为5份的二氧化硅气凝胶加入至密炼机中，继续熔融混炼5min，取出，得到白炭黑/二氧化硅气凝胶协同补强的增强橡胶；
S2：将20份的增强橡胶，80份的聚丙烯，0.3份的亚磷酸酯类抗氧剂，1.5份的N，N二烷基吗啉盐抗静电剂经挤出机熔融混合，挤出造粒；挤出工艺为：加料段温度180℃，剪切共混段温度210℃，挤出段温度170℃，螺杆转速为70rmp，挤出料条在水中冷却后，经过造粒机造粒，粒料的长度为3～5mm，得到聚丙烯复合材料颗粒；
S3：随后经注塑机对聚丙烯复合材料颗粒进行注塑成型，制备聚丙烯复合材料的样条，得到聚丙烯复合材料；注塑工艺为：注塑机料筒和喷嘴的温度为245℃，注射压力为60MPa，保压压力为55MPa，注射速度为10s，保压时间为10s，冷却时间为15s。
对制备的聚丙烯复合材料进行机械性能测试；本实施例中的具体配方详见表1，聚丙烯复合材料的机械性能数据详见表2。
实施例6
S11：将重量份数为100份的天然橡胶加入密炼机中，密炼温度为80℃，转子转速为60r/min，熔融混炼3min；
S12：将重量份数为15份的白炭黑，以及重量份数为8份的二氧化硅气凝胶加入至密炼机中，继续熔融混炼8min，取出，得到白炭黑/二氧化硅气凝胶协同补强的增强橡胶；
S2：将20份的增强橡胶，80份的聚丙烯，0.5份的受阻酚类抗氧剂，2份的离子型胺盐抗静电剂经挤出机熔融混合，挤出造粒；挤出工艺为：加料段温度190℃，剪切共混段温度200℃，挤出段温度190℃，螺杆转速为70rmp，挤出料条在水中冷却后，经过造粒机造粒，粒料的长度为3～5mm，得到聚丙烯复合材料颗粒；
S3：随后经注塑机对聚丙烯复合材料颗粒进行注塑成型，制备聚丙烯复合材料的样条，得到聚丙烯复合材料；注塑工艺为：注塑机料筒和喷嘴的温度为230℃，注射压力为60MPa，保压压力为50MPa，注射速度为10s，保压时间为10s，冷却时间为15s。
对制备的聚丙烯复合材料进行机械性能测试；本实施例中的具体配方详见表1，聚丙烯复合材料的机械性能数据详见表2。
实施例7
S11：将重量份数为100份的天然橡胶加入密炼机中，密炼温度为70℃，转子转速为60r/min，熔融混炼2min；
S12：将重量份数为15份的白炭黑，以及重量份数为3份的二氧化硅气凝胶加入至密炼机中，继续熔融混炼5min，取出，得到白炭黑/二氧化硅气凝胶协同补强的增强橡胶；
S2：将30份的增强橡胶，70份的聚丙烯，0.1份的受阻酚类抗氧剂，1份的离子型胺盐抗静电剂经挤出机熔融混合，挤出造粒；挤出工艺为：加料段温度170℃，剪切共混段温度210℃，挤出段温度190℃，螺杆转速为80rmp，挤出料条在水中冷却后，经过造粒机造粒，粒料的长度为3～5mm，得到聚丙烯复合材料颗粒；
S3：随后经注塑机对聚丙烯复合材料颗粒进行注塑成型，制备聚丙烯复合材料的样条，得到聚丙烯复合材料；注塑工艺为：注塑机料筒和喷嘴的温度为245℃，注射压力为60MPa，保压压力为50MPa，注射速度为8s，保压时间为10s，冷却时间为15s。
对制备的聚丙烯复合材料进行机械性能测试；本实施例中的具体配方详见表1，聚丙烯复合材料的机械性能数据详见表2。
实施例8
S11：将重量份数为100份的天然橡胶加入密炼机中，密炼温度为80℃，转子转速为50r/min，熔融混炼2min；
S12：将重量份数为20份的白炭黑，以及重量份数为5份的二氧化硅气凝胶加入至密炼机中，继续熔融混炼5min，取出，得到白炭黑/二氧化硅气凝胶协同补强的增强橡胶；
S2：将30份的增强橡胶，70份的聚丙烯，0.3份的受阻酚类抗氧剂，1.5份的离子型胺盐抗静电剂经挤出机熔融混合，挤出造粒；挤出工艺为：加料段温度190℃，剪切共混段温度210℃，挤出段温度190℃，螺杆转速为70rmp，挤出料条在水中冷却后，经过造粒机造粒，粒料的长度为3～5mm，得到聚丙烯复合材料颗粒；
S3：随后经注塑机对聚丙烯复合材料颗粒进行注塑成型，制备聚丙烯复合材料的样条，得到聚丙烯复合材料；注塑工艺为：注塑机料筒和喷嘴的温度为220℃，注射压力为60MPa，保压压力为55MPa，注射速度为10s，保压时间为15s，冷却时间为15s。
对制备的聚丙烯复合材料进行机械性能测试；本实施例中的具体配方详见表1，聚丙烯复合材料的机械性能数据详见表2。
实施例9
S11：将重量份数为100份的天然橡胶加入密炼机中，密炼温度为80℃，转子转速为50r/min，熔融混炼3min；
S12：将重量份数为10份的白炭黑，以及重量份数为8份的二氧化硅气凝胶加入至密炼机中，继续熔融混炼5min，取出，得到白炭黑/二氧化硅气凝胶协同补强的增强橡胶；
S2：将30份的增强橡胶，70份的聚丙烯，0.5份的受阻酚类抗氧剂，2份的离子型胺盐抗静电剂经挤出机熔融混合，挤出造粒；挤出工艺为：加料段温度190℃，剪切共混段温度210℃，挤出段温度170℃，螺杆转速为80rmp，挤出料条在水中冷却后，经过造粒机造粒，粒料的长度为3～5mm，得到聚丙烯复合材料颗粒；
S3：随后经注塑机对聚丙烯复合材料颗粒进行注塑成型，制备聚丙烯复合材料的样条，得到聚丙烯复合材料；注塑工艺为：注塑机料筒和喷嘴的温度为245℃，注射压力为60MPa，保压压力为45MPa，注射速度为10s，保压时间为15s，冷却时间为15s。
对制备的聚丙烯复合材料进行机械性能测试；本实施例中的具体配方详见表1，聚丙烯复合材料的机械性能数据详见表2。
实施例10
S11：将重量份数为100份的丁苯橡胶加入密炼机中，密炼温度为80℃，转子转速为50r/min，熔融混炼1min；
S12：将重量份数为20份的白炭黑，以及重量份数为8份的二氧化硅气凝胶加入至密炼机中，继续熔融混炼8min，取出，得到白炭黑/二氧化硅气凝胶协同补强的增强橡胶；
S2：将10份的增强橡胶，90份的聚丙烯，0.1份的受阻酚类抗氧剂，1份的离子型胺盐抗静电剂经挤出机熔融混合，挤出造粒；挤出工艺为：加料段温度190℃，剪切共混段温度210℃，挤出段温度170℃，螺杆转速为90rmp，挤出料条在水中冷却后，经过造粒机造粒，粒料的长度为3～5mm，得到聚丙烯复合材料颗粒；
S3：随后经注塑机对聚丙烯复合材料颗粒进行注塑成型，制备聚丙烯复合材料的样条，得到聚丙烯复合材料；注塑工艺为：注塑机料筒和喷嘴的温度为245℃，注射压力为80MPa，保压压力为55MPa，注射速度为10s，保压时间为15s，冷却时间为15s。
对制备的聚丙烯复合材料进行机械性能测试；本实施例中的具体配方详见表1，聚丙烯复合材料的机械性能数据详见表2。
实施例11
S11：将重量份数为100份的丁苯橡胶加入密炼机中，密炼温度为80℃，转子转速为50r/min，熔融混炼3min；
S12：将重量份数为20份的白炭黑，以及重量份数为3份的二氧化硅气凝胶加入至密炼机中，继续熔融混炼8min，取出，得到白炭黑/二氧化硅气凝胶协同补强的增强橡胶；
S2：将20份的增强橡胶，80份的聚丙烯，0.3份的受阻酚类抗氧剂，1.5份的离子型胺盐抗静电剂经挤出机熔融混合，挤出造粒；挤出工艺为：加料段温度170℃，剪切共混段温度200℃，挤出段温度190℃，螺杆转速为90rmp，挤出料条在水中冷却后，经过造粒机造粒，粒料的长度为3～5mm，得到聚丙烯复合材料颗粒；
S3：随后经注塑机对聚丙烯复合材料颗粒进行注塑成型，制备聚丙烯复合材料的样条，得到聚丙烯复合材料；注塑工艺为：注塑机料筒和喷嘴的温度为235℃，注射压力为60MPa，保压压力为45MPa，注射速度为8s，保压时间为10s，冷却时间为20s。
对制备的聚丙烯复合材料进行机械性能测试；本实施例中的具体配方详见表1，聚丙烯复合材料的机械性能数据详见表2。
实施例12
S11：将重量份数为100份的丁苯橡胶加入密炼机中，密炼温度为80℃，转子转速为50r/min，熔融混炼2min；
S12：将重量份数为20份的白炭黑，以及重量份数为5份的二氧化硅气凝胶加入至密炼机中，继续熔融混炼5min，取出，得到白炭黑/二氧化硅气凝胶协同补强的增强橡胶；
S2：将30份的增强橡胶，70份的聚丙烯，0.5份的受阻酚类抗氧剂，2份的离子型胺盐抗静电剂经挤出机熔融混合，挤出造粒；挤出工艺为：加料段温度200℃，剪切共混段温度210℃，挤出段温度190℃，螺杆转速为90rmp，挤出料条在水中冷却后，经过造粒机造粒，粒料的长度为3～5mm，得到聚丙烯复合材料颗粒；
S3：随后经注塑机对聚丙烯复合材料颗粒进行注塑成型，制备聚丙烯复合材料的样条，得到聚丙烯复合材料；注塑工艺为：注塑机料筒和喷嘴的温度为230℃，注射压力为60MPa，保压压力为55MPa，注射速度为10s，保压时间为15s，冷却时间为15s。
对制备的聚丙烯复合材料进行机械性能测试；本实施例中的具体配方详见表1，聚丙烯复合材料的机械性能数据详见表2。
实施例13
S11：将重量份数为100份的硅橡胶加入密炼机中，密炼温度为80℃，转子转速为50r/min，熔融混炼1min；
S12：将重量份数为20份的白炭黑，以及重量份数为8份的二氧化硅气凝胶加入至密炼机中，继续熔融混炼8min，取出，得到白炭黑/二氧化硅气凝胶协同补强的增强橡胶；
S2：将10份的增强橡胶，90份的聚丙烯，0.1份的受阻酚类抗氧剂，1份的离子型胺盐抗静电剂经挤出机熔融混合，挤出造粒；挤出工艺为：加料段温度190℃，剪切共混段温度210℃，挤出段温度190℃，螺杆转速为90rmp，挤出料条在水中冷却后，经过造粒机造粒，粒料的长度为3～5mm，得到聚丙烯复合材料颗粒；
S3：随后经注塑机对聚丙烯复合材料颗粒进行注塑成型，制备聚丙烯复合材料的样条，得到聚丙烯复合材料；注塑工艺为：注塑机料筒和喷嘴的温度为245℃，注射压力为85MPa，保压压力为55MPa，注射速度为10s，保压时间为15s，冷却时间为20s。
对制备的聚丙烯复合材料进行机械性能测试；本实施例中的具体配方详见表1，聚丙烯复合材料的机械性能数据详见表2。
实施例14
S11：将重量份数为100份的硅橡胶加入密炼机中，密炼温度为80℃，转子转速为50r/min，熔融混炼3min；
S12：将重量份数为20份的白炭黑，以及重量份数为3份的二氧化硅气凝胶加入至密炼机中，继续熔融混炼5min，取出，得到白炭黑/二氧化硅气凝胶协同补强的增强橡胶；
S2：将20份的增强橡胶，80份的聚丙烯，0.3份的受阻酚类抗氧剂，1.5份的离子型胺盐抗静电剂经挤出机熔融混合，挤出造粒；挤出工艺为：加料段温度190℃，剪切共混段温度200℃，挤出段温度190℃，螺杆转速为80rmp，挤出料条在水中冷却后，经过造粒机造粒，粒料的长度为3～5mm，得到聚丙烯复合材料颗粒；
S3：随后经注塑机对聚丙烯复合材料颗粒进行注塑成型，制备聚丙烯复合材料的样条，得到聚丙烯复合材料；注塑工艺为：注塑机料筒和喷嘴的温度为235℃，注射压力为60MPa，保压压力为45MPa，注射速度为10s，保压时间为15s，冷却时间为20s。
对制备的聚丙烯复合材料进行机械性能测试；本实施例中的具体配方详见表1，聚丙烯复合材料的机械性能数据详见表2。
实施例15
S11：将重量份数为100份的硅橡胶加入密炼机中，密炼温度为80℃，转子转速为50r/min，熔融混炼3min；
S12：将重量份数为20份的白炭黑，以及重量份数为5份的二氧化硅气凝胶加入至密炼机中，继续熔融混炼5min，取出，得到白炭黑/二氧化硅气凝胶协同补强的增强橡胶；
S2：将30份的增强橡胶，70份的聚丙烯，0.5份的受阻酚类抗氧剂，2份的离子型胺盐抗静电剂经挤出机熔融混合，挤出造粒；挤出工艺为：加料段温度200℃，剪切共混段温度210℃，挤出段温度190℃，螺杆转速为90rmp，挤出料条在水中冷却后，经过造粒机造粒，粒料的长度为3～5mm，得到聚丙烯复合材料颗粒；
S3：随后经注塑机对聚丙烯复合材料颗粒进行注塑成型，制备聚丙烯复合材料的样条，得到聚丙烯复合材料；注塑工艺为：注塑机料筒和喷嘴的温度为230℃，注射压力为60MPa，保压压力为40MPa，注射速度为10s，保压时间为15s，冷却时间为20s。
对制备的聚丙烯复合材料进行机械性能测试；本实施例中的具体配方详见表1，聚丙烯复合材料的机械性能数据详见表2。
实施例16
S11：将重量份数为100份的顺丁橡胶加入密炼机中，密炼温度为70℃，转子转速为60r/min，熔融混炼3min；
S12：将重量份数为20份的白炭黑，以及重量份数为8份的二氧化硅气凝胶加入至密炼机中，继续熔融混炼8min，取出，得到白炭黑/二氧化硅气凝胶协同补强的增强橡胶；
S2：将10份的增强橡胶，90份的聚丙烯，0.1份的受阻酚类抗氧剂，1份的离子型胺盐抗静电剂经挤出机熔融混合，挤出造粒；挤出工艺为：加料段温度190℃，剪切共混段温度210℃，挤出段温度190℃，螺杆转速为90rmp，挤出料条在水中冷却后，经过造粒机造粒，粒料的长度为3～5mm，得到聚丙烯复合材料颗粒；
S3：随后经注塑机对聚丙烯复合材料颗粒进行注塑成型，制备聚丙烯复合材料的样条，得到聚丙烯复合材料；注塑工艺为：注塑机料筒和喷嘴的温度为245℃，注射压力为85MPa，保压压力为55MPa，注射速度为10s，保压时间为15s，冷却时间为20s。
对制备的聚丙烯复合材料进行机械性能测试；本实施例中的具体配方详见表1，聚丙烯复合材料的机械性能数据详见表2。
实施例17
S11：将重量份数为100份的顺丁橡胶加入密炼机中，密炼温度为70℃，转子转速为60r/min，熔融混炼3min；
S12：将重量份数为20份的白炭黑，以及重量份数为3份的二氧化硅气凝胶加入至密炼机中，继续熔融混炼5min，取出，得到白炭黑/二氧化硅气凝胶协同补强的增强橡胶；
S2：将20份的增强橡胶，80份的聚丙烯，0.3份的受阻酚类抗氧剂，1.5份的离子型胺盐抗静电剂经挤出机熔融混合，挤出造粒；挤出工艺为：加料段温度200℃，剪切共混段温度210℃，挤出段温度170℃，螺杆转速为90rmp，挤出料条在水中冷却后，经过造粒机造粒，粒料的长度为3～5mm，得到聚丙烯复合材料颗粒；
S3：随后经注塑机对聚丙烯复合材料颗粒进行注塑成型，制备聚丙烯复合材料的样条，得到聚丙烯复合材料；注塑工艺为：注塑机料筒和喷嘴的温度为235℃，注射压力为60MPa，保压压力为45MPa，注射速度为10s，保压时间为15s，冷却时间为20s。
对制备的聚丙烯复合材料进行机械性能测试；本实施例中的具体配方详见表1，聚丙烯复合材料的机械性能数据详见表2。
实施例18
S11：将重量份数为100份的顺丁橡胶加入密炼机中，密炼温度为70℃，转子转速为60r/min，熔融混炼3min；
S12：将重量份数为20份的白炭黑，以及重量份数为5份的二氧化硅气凝胶加入至密炼机中，继续熔融混炼5min，取出，得到白炭黑/二氧化硅气凝胶协同补强的增强橡胶；
S2：将30份的增强橡胶，70份的聚丙烯，0.5份的受阻酚类抗氧剂，2份的离子型胺盐抗静电剂经挤出机熔融混合，挤出造粒；挤出工艺为：加料段温度190℃，剪切共混段温度210℃，挤出段温度200℃，螺杆转速为90rmp，挤出料条在水中冷却后，经过造粒机造粒，粒料的长度为3～5mm，得到聚丙烯复合材料颗粒；
S3：随后经注塑机对聚丙烯复合材料颗粒进行注塑成型，制备聚丙烯复合材料的样条，得到聚丙烯复合材料；注塑工艺为：注塑机料筒和喷嘴的温度为230℃，注射压力为60MPa，保压压力为40MPa，注射速度为10s，保压时间为15s，冷却时间为20s。
对制备的聚丙烯复合材料进行机械性能测试；本实施例中的具体配方详见表1，聚丙烯复合材料的机械性能数据详见表2。
对比例1
S1：按照重量份数计，将100份的聚丙烯，0.1份的受阻酚类抗氧剂，2份的离子型胺盐抗静电剂经挤出机熔融混合，挤出造粒；挤出工艺为：加料段温度200℃，剪切共混段温度210℃，挤出段温度180℃，螺杆转速为90rmp，挤出料条在水中冷却后，经过造粒机造粒，粒料的长度为3～5mm，得到聚丙烯颗粒；
S2：随后经注塑机对聚丙烯颗粒进行注塑成型，制备聚丙烯材料的样条，得到聚丙烯材料；注塑工艺为：注塑机料筒和喷嘴的温度为245℃，注射压力为85MPa，保压压力为50MPa，注射速度为10s，保压时间为15s，冷却时间为20s。
对制备的聚丙烯材料进行机械性能测试；本实施例中的具体配方详见表1，聚丙烯材料的机械性能数据详见表2。
表1
表2
通过上述数据证明，本申请通过增强橡胶来对聚丙烯增韧，得到的聚丙烯复合材料的断裂伸长率可以达到1134％，是纯聚丙烯材料的6.2倍；缺口冲击强度可以达到85.7kJ/m2，是纯聚丙烯材料的31.8倍；同时，结合表1与表2数据可知，随着增强橡胶加入量的增加，聚丙烯复合材料的断裂伸长率以及缺口冲击强度均提高，聚丙烯复合材料的韧性提升效果更加明显；并且，在加入的增强橡胶量相同的情况下，随着增强橡胶中白炭黑加入量的增加，制备的聚丙烯复合材料的韧性以及耐磨性均越好。
本申请通过增强橡胶来对聚丙烯增韧，与仅用普通橡胶来对聚丙烯增韧相比，同样的增韧剂加入量，通过增强橡胶来进行增韧，韧性提高效果更加明显，因此，在同样的增韧效果下，本申请提供的聚丙烯复合材料，增韧剂的用量更少，从而有利于减少橡胶的用量，有利于降低成本。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于，按照重量份数计，包括如下组分：10～30份无机粒子补强的增强橡胶，70～90份的聚丙烯，以及1～3份的高分子助剂。
2.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述无机粒子补强的增强橡胶包括白炭黑/二氧化硅气凝胶协同补强的增强橡胶。
3.如权利要求2所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，按照重量份数计，所述增强橡胶包括如下组分：10～20份的白炭黑，3～8份的二氧化硅气凝胶，以及100份的橡胶。
4.如权利要求3所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述橡胶选自天然橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶、顺丁橡胶中的至少一种。
5.如权利要求1～4任一项所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，按照重量份数计，所述高分子助剂包括0.1～0.5份的抗氧剂，以及1～2份的抗静电剂。
6.一种如权利要求1～5任一项所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：制备增强橡胶；
S2：将10～30份的增强橡胶，70～90份的聚丙烯，以及1～3份的高分子助剂于170℃～210℃条件下熔融共混，挤出造粒，得到聚丙烯复合材料颗粒；
S3：对所述聚丙烯复合材料颗粒进行注塑成型，得到所述聚丙烯复合材料。
7.如权利要求6所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1包括：
S11：将重量份数为100份的橡胶加入密炼机中，于60℃～80℃密炼温度下，熔融混炼；
S12：将重量份数为10～20份的白炭黑，以及重量份数为3～8份的二氧化硅气凝胶加入至所述密炼机中，继续熔融混炼，得到所述增强橡胶。
8.如权利要求7所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S11中熔融混炼的时间为1min～3min。
9.如权利要求7所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S12中熔融混炼的时间为5min～8min。
10.如权利要求6所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中注塑成型的工艺参数为：注塑机料筒和喷嘴的温度为200℃～245℃，注射压力为60MPa～85MPa，保压压力为40MPa～55MPa，注射速度为8s～10s，保压时间为7s～15s，冷却时间为10s～20s。
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- 2021-11-02 CN CN202111287310.2A patent/CN113817270A/zh active Pending
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