CN113881140A - 一种pp/稻壳灰复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种PP/稻壳灰复合材料，属于高分子材料技术领域。该复合材料按重量百分比计，包括：70‑95%PP树脂和30‑5%稻壳灰，所述的稻壳灰按重量百分比计包括：93‑97%稻壳灰和7‑3%硅烷偶联剂。本发明还提供了一种PP/稻壳灰复合材料的制备方法及其应用。本发明的PP复合材料质轻、成本低、具有良好的力学性能和加工性能，用途极为广泛，可用于汽车内外饰、家电、生活办公用品、电子电气、输送管道等领域。本发明的PP/稻壳灰复合材料制备方法简单、生产工艺易于实施、节约成本。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种PP/稻壳灰复合材料及其制备方法。
背景技术
当今，全球汽车总量接近12亿量，全球70％以上的石油被用作汽车燃料，为了降低碳排放，实现碳达峰、碳中和的目标，降低汽车燃料消耗以及经济效益已经是大势所趋。有研究指出，汽车质量每下降10％便可以使燃油效率提升8％左右；每减重100kg最高可使每百公里油耗降低0.6L。因此，质量轻、成本低的塑料广泛应用于汽车内外饰。聚丙烯（PP）因其价格低廉、易于获取，常用于汽车饰件中，尤其是运用在汽车保险杠上。由稻壳燃烧生成的稻壳灰是一种资源废料，其主要成分为二氧化硅，二氧化硅作为填料可以起到降低成本、提高弹性模量和强度等力学性能的作用，除二氧化硅外，其他成分为碳和少量金属氧化物，均对环境不产生影响。本发明采用工程塑料PP树脂和资源废料稻壳灰为原料，通过化学改性的方法，利用熔融共混技术，制备了一种PP/稻壳灰复合材料，该复合材料质轻，性能优良，成本低，具有广泛的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种PP/稻壳灰复合材料及其制备方法，该复合材料具有综合性能优良、质轻、成本低且加工工艺简单。为实现以上目的，本发明提供如下技术方案：
本发明首先提供一种PP/稻壳灰复合材料，按重量百分比计，包括：70-95%PP基体树脂和30-5%改性稻壳灰；
其中改性稻壳灰按重量百分比计包括：93-97%稻壳灰和7-3%硅烷偶联剂；
优选的是，所述的改性稻壳灰的制备方法，包括：
将稻壳灰烘干后放入硅烷偶联剂乙醇溶液中，浸泡并搅拌，改性完成后洗净在80℃下烘干12小时；
优选的是，所述的硅烷偶联剂选自KH550，KH560，KH570，KH580，VTES，VTS等中的一种或几种；
优选的是，所述的硅烷偶联剂乙醇溶液的浓度为1-5%；稻壳灰与硅烷偶联剂乙醇溶液的比例为1：(4-12)，在硅烷偶联剂乙醇溶液中浸泡时间为4-10h；
本发明还提供一种PP/稻壳灰复合材料的制备方法，包括：称取PP基体树脂和改性稻壳灰进行熔融共混，即可获得PP/稻壳灰复合材料。
优选的是，所述的熔融共混温度为210℃，熔融共混时间为7~11min。
本发明的有益效果
本发明首先提供一种PP/稻壳灰复合材料，按重量百分比计，包括：70-95%PP基体树脂和30-5%改性稻壳灰；其中改性稻壳灰按重量百分比计包括：93-97%稻壳灰和7-3%硅烷偶联剂。和现有技术相比，本发明的改性稻壳灰是经过硅烷偶联剂改性的，可以使其均匀的分散在PP基体树脂中，降低了界面张力，改善了两相的相容性，提高了界面结合力。因此，本发明的复合材料具有良好的韧性和刚性，实验结果表明：本发明的复合材料冲击强度可达到320J/m，模量可达到1563Mpa。
本发明还提供一种PP/稻壳灰复合材料的制备方法，该制备方法工艺简单、原料易得，制备的复合材料具有良好的韧性和刚性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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。
本发明首先提供一种PP/稻壳灰复合材料，按重量百分比计，包括：70-95%PP基体树脂，优选为80-95%，更优选为85-95%；30-5%改性稻壳灰，优选为20-5%，更优选为15-5%。
其中改性稻壳灰按重量百分比计包括：93-97%稻壳灰，优选为94-96%，更优选为95%；7-3%硅烷偶联剂，优选为6-4%，更优选为5%。
按照本发明所述的PP基体树脂和稻壳灰为本领域技术人员常用的商品化产品。
按照本发明所述的改性稻壳灰的制备方法，优选包括：
将稻壳灰在80℃下烘干12小时。再将干燥的稻壳灰放入硅烷偶联剂乙醇溶液中，浸泡并搅拌，改性完成后洗净在80℃下烘干12小时；
按照本发明，所述的硅烷偶联剂优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550），γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560），γ-甲基丙烯酰氧基丙基硅烷（KH570），γ-巯丙基三乙氧基硅烷（KH580），乙烯基三乙氧基硅烷（VTES），乙烯基三甲氧基硅烷（VTS）等中的一种或几种；
按照本发明，所述硅烷偶联剂乙醇溶液的浓度优选为3-7%，进一步优选为4-6%，更优选为5%；所述稻壳灰与硅烷偶联剂乙醇溶液的比例优选为1：(4-12)，进一步优选为1：(6-10)，更优选为1：8；所述在硅烷偶联剂乙醇溶液中浸泡时间为4-10h，进一步优选为5-9h，更优选为7h。
本发明还提供一种PP/稻壳灰复合材料的制备方法，包括：称取PP树脂基体和改性稻壳灰进行熔融共混，即可获得PP/稻壳灰复合材料。所述的熔融共混温度优选为210℃，熔融共混时间优选为7~11min。
下述实施例将对本发明作进一步的详细说明，但是需要指出的是这些实施例在任何情况下都不应当被看作是对本发明范围的限制。
实施例1
改性稻壳灰的制备：
首先将稻壳灰放入干燥设备，设置干燥温度为80℃，烘干12小时。再将预处理的稻壳灰放入KH560乙醇溶液（浓度为5%）中进行浸泡改性处理，其中稻壳灰与KH560乙醇溶液的重量比为1：8。同时进行搅拌，时间为4小时，之后对改性稻壳灰进行清洗，先用清水洗涤5-6遍，确保稻壳灰表面干净，最后再用去离子水冲洗一遍，清洗完成后放入干燥设备，设置干燥温度为80℃，烘干12小时。
PP/稻壳灰复合材料的制备：
称取PP基体树脂90重量份和改性稻壳灰10重量份进行熔融共混，混炼温度固定为210℃，混炼时间为9min，即可获得PP/稻壳灰复合材料。该复合材料所测的物性如表1。
实施例2
改性稻壳灰的制备：
与实施例1相同。
PP/稻壳灰复合材料的制备：
称取PP基体树脂95重量份和改性稻壳灰5重量份进行熔融共混，混炼温度固定为210℃，混炼时间为9min，即可获得PP/稻壳灰复合材料。该复合材料所测的物性如表1。
实施例3
改性稻壳灰的制备：
与实施例1相同。
PP/稻壳灰复合材料的制备：
称取PP基体树脂85重量份和改性稻壳灰15重量份进行熔融共混，混炼温度固定为210℃，混炼时间为9min，即可获得PP/稻壳灰复合材料。该复合材料所测的物性如表1。
实施例4
改性稻壳灰的制备：
与实施例1相同。
PP/稻壳灰复合材料的制备：
称取PP基体树脂80重量份和改性稻壳灰20重量份进行熔融共混，混炼温度固定为210℃，混炼时间为9min，即可获得PP/稻壳灰复合材料。该复合材料所测的物性如表1。
实施例5
改性稻壳灰的制备：
与实施例1相同。
PP/稻壳灰复合材料的制备：
称取PP基体树脂75重量份和改性稻壳灰25重量份进行熔融共混，混炼温度固定为210℃，混炼时间为9min，即可获得PP/稻壳灰复合材料。该复合材料所测的物性如表1。
实施例6
改性稻壳灰的制备：
与实施例1相同。
PP/稻壳灰复合材料的制备：
称取PP基体树脂70重量份和改性稻壳灰30重量份进行熔融共混，混炼温度固定为210℃，混炼时间为9min，即可获得PP/稻壳灰复合材料。该复合材料所测的物性如表1。
实施例7
改性稻壳灰的制备：
首先将稻壳灰放入干燥设备，设置干燥温度为80℃，烘干12小时。再将预处理的稻壳灰放入KH570乙醇溶液（浓度为5%）中进行浸泡改性处理，其中稻壳灰与KH570乙醇溶液的重量比为1：8。同时进行搅拌，时间为4小时，之后对改性稻壳灰进行清洗，先用清水洗涤5-6遍，确保稻壳灰表面干净，最后再用去离子水冲洗一遍，清洗完成后放入干燥设备，设置干燥温度为80℃，烘干12小时。
PP/稻壳灰复合材料的制备：
称取PP基体树脂90重量份和改性稻壳灰10重量份进行熔融共混，混炼温度固定为210℃，混炼时间为9min，即可获得PP/稻壳灰复合材料。该复合材料所测的物性如表1。
实施例8
改性稻壳灰的制备：
首先将稻壳灰放入干燥设备，设置干燥温度为80℃，烘干12小时。再将预处理的稻壳灰放入VTES乙醇溶液（浓度为5%）中进行浸泡改性处理，其中稻壳灰与VTES乙醇溶液的重量比为1：8。同时进行搅拌，时间为4小时，之后对改性稻壳灰进行清洗，先用清水洗涤5-6遍，确保稻壳灰表面干净，最后再用去离子水冲洗一遍，清洗完成后放入干燥设备，设置干燥温度为80℃，烘干12小时。
PP/稻壳灰复合材料的制备：
称取PP基体树脂90重量份和改性稻壳灰10重量份进行熔融共混，混炼温度固定为210℃，混炼时间为9min，即可获得PP/稻壳灰复合材料。该复合材料所测的物性如表1。
实施例9
改性稻壳灰的制备：
首先将稻壳灰放入干燥设备，设置干燥温度为80℃，烘干12小时。再将预处理的稻壳灰放入KH560乙醇溶液（浓度为5%）中进行浸泡改性处理，其中稻壳灰与KH560乙醇溶液的重量比为1：6。同时进行搅拌，时间为4小时，之后对改性稻壳灰进行清洗，先用清水洗涤5-6遍，确保稻壳灰表面干净，最后再用去离子水冲洗一遍，清洗完成后放入干燥设备，设置干燥温度为80℃，烘干12小时。
PP/稻壳灰复合材料的制备：
称取PP基体树脂90重量份和改性稻壳灰10重量份进行熔融共混，混炼温度固定为210℃，混炼时间为9min，即可获得PP/稻壳灰复合材料。该复合材料所测的物性如表1。
实施例10
改性稻壳灰的制备：
首先将稻壳灰放入干燥设备，设置干燥温度为80℃，烘干12小时。再将预处理的稻壳灰放入KH560乙醇溶液（浓度为5%）中进行浸泡改性处理，其中稻壳灰与KH560乙醇溶液的重量比为1：10。同时进行搅拌，时间为4小时，之后对改性稻壳灰进行清洗，先用清水洗涤5-6遍，确保稻壳灰表面干净，最后再用去离子水冲洗一遍，清洗完成后放入干燥设备，设置干燥温度为80℃，烘干12小时。
PP/稻壳灰复合材料的制备：
称取PP基体树脂90重量份和改性稻壳灰10重量份进行熔融共混，混炼温度固定为210℃，混炼时间为9min，即可获得PP/稻壳灰复合材料。该复合材料所测的物性如表1。
实施例11
改性稻壳灰的制备：
首先将稻壳灰放入干燥设备，设置干燥温度为80℃，烘干12小时。再将预处理的稻壳灰放入KH560乙醇溶液（浓度为3%）中进行浸泡改性处理，其中稻壳灰与KH560乙醇溶液的重量比为1：8。同时进行搅拌，时间为4小时，之后对改性稻壳灰进行清洗，先用清水洗涤5-6遍，确保稻壳灰表面干净，最后再用去离子水冲洗一遍，清洗完成后放入干燥设备，设置干燥温度为80℃，烘干12小时。
PP/稻壳灰复合材料的制备：
称取PP基体树脂90重量份和改性稻壳灰10重量份进行熔融共混，混炼温度固定为210℃，混炼时间为9min，即可获得PP/稻壳灰复合材料。该复合材料所测的物性如表1。
实施例12
改性稻壳灰的制备：
首先将稻壳灰放入干燥设备，设置干燥温度为80℃，烘干12小时。再将预处理的稻壳灰放入KH560乙醇溶液（浓度为7%）中进行浸泡改性处理，其中稻壳灰与KH560乙醇溶液的重量比为1：8。同时进行搅拌，时间为4小时，之后对改性稻壳灰进行清洗，先用清水洗涤5-6遍，确保稻壳灰表面干净，最后再用去离子水冲洗一遍，清洗完成后放入干燥设备，设置干燥温度为80℃，烘干12小时。
PP/稻壳灰复合材料的制备：
称取PP基体树脂90重量份和改性稻壳灰10重量份进行熔融共混，混炼温度固定为210℃，混炼时间为9min，即可获得PP/稻壳灰复合材料。该复合材料所测的物性如表1。
实施例13
改性稻壳灰的制备：
与实施例1相同。
PP/稻壳灰复合材料的制备：
称取PP基体树脂90重量份和改性稻壳灰10重量份进行熔融共混，混炼温度固定为210℃，混炼时间为7min，即可获得PP/稻壳灰复合材料。该复合材料所测的物性如表1。
实施例14
改性稻壳灰的制备：
与实施例1相同。
PP/稻壳灰复合材料的制备：
称取PP基体树脂90重量份和改性稻壳灰10重量份进行熔融共混，混炼温度固定为210℃，混炼时间为10min，即可获得PP/稻壳灰复合材料。该复合材料所测的物性如表1。
表1实施例1-14所制复合材料的物性
| 序号 | PP/RHA(wt/wt) | 冲击强度(J/m) | 拉伸强度(MPa) | 模量(MPa) |
| 实施例1 | 90/10 | 163 | 33 | 1005 |
| 实施例2 | 95/5 | 320 | 31 | 984 |
| 实施例3 | 85/15 | 106 | 26 | 1091 |
| 实施例4 | 80/20 | 82 | 23 | 1214 |
| 实施例5 | 75/25 | 64 | 21 | 1375 |
| 实施例6 | 70/30 | 50 | 20 | 1563 |
| 实施例7 | 90/10 | 139 | 29 | 982 |
| 实施例8 | 90/10 | 144 | 28 | 978 |
| 实施例9 | 90/10 | 152 | 30 | 987 |
| 实施例10 | 90/10 | 147 | 30 | 992 |
| 实施例11 | 90/10 | 103 | 25 | 872 |
| 实施例12 | 90/10 | 153 | 31 | 985 |
| 实施例13 | 90/10 | 149 | 30 | 972 |
| 实施例14 | 90/10 | 152 | 31 | 1002 |
以上所述仅为本发明数个较佳可行实施例，凡熟悉此项的技术人员，其依本发明精神范畴所作的修饰或更改，均理应包含在本发明技术方案范围内。
Claims (7)
1.一种PP/稻壳灰复合材料及其制备方法，其特征在于，按重量百分比计，包括：70-95%PP基体树脂和30-5%改性稻壳灰；
所述的改性稻壳灰按重量百分比计包括：93-97%稻壳灰和7-3%硅烷偶联剂；
所述的改性稻壳灰的制备方法，包括：将稻壳灰洗净烘干；
再将干燥的稻壳灰放入硅烷偶联剂乙醇溶液中，浸泡并搅拌，改性完成后洗净烘干；
所述的PP/稻壳灰复合材料的制备方法，包括：将PP树脂与改性稻壳灰熔融共混，制得PP/稻壳灰复合材料。
2.根据权利要求1所述的PP/稻壳灰复合材料的制备方法，其特征在于稻壳灰干燥温度为80℃，干燥时间为12小时。
3.根据权利要求1所述的PP/稻壳灰复合材料的制备方法，其特征在于稻壳灰与硅烷偶联剂乙醇溶液的比例为1：(4-12)，浸泡时间为2-7小时。
4.根据权利要求1所述的PP/稻壳灰复合材料的制备方法，其特征在于，所述的硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550），γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560），γ-甲基丙烯酰氧基丙基硅烷（KH570），γ-巯丙基三乙氧基硅烷（KH580），乙烯基三乙氧基硅烷（VTES），乙烯基三甲氧基硅烷（VTS）等中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的PP/稻壳灰复合材料的制备方法，其特征在于改性完的稻壳灰干燥温度为80℃，干燥时间为12小时。
6.根据权利要求1所述的PP/稻壳灰复合材料的制备方法，其特征在于所述的熔融共混时间为7~11min。
7.根据权利要求1所述的PP/稻壳灰复合材料的制备方法，其特征在于所述的熔融共混温度为210℃。
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| CN202111200956.2A CN113881140A (zh) | 2021-10-15 | 2021-10-15 | 一种pp/稻壳灰复合材料及其制备方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115490986A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-20 | 长春工业大学 | 一种低成本改性abs树脂组合物及制备方法 |
| CN117363046A (zh) * | 2023-10-31 | 2024-01-09 | 恩平市健琪新材料科技有限公司 | 一种pp材料及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103509241A (zh) * | 2012-06-27 | 2014-01-15 | 上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司 | 一种稻壳灰改性聚丙烯材料及其制备方法 |
| CN103849018A (zh) * | 2012-11-28 | 2014-06-11 | 合肥杰事杰新材料股份有限公司 | 一种稻壳灰/高分子复合材料及其制备方法及用途 |
-
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- 2021-10-15 CN CN202111200956.2A patent/CN113881140A/zh active Pending
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| CN103509241A (zh) * | 2012-06-27 | 2014-01-15 | 上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司 | 一种稻壳灰改性聚丙烯材料及其制备方法 |
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