CN115160606A - 具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料及其制备方法 - Google Patents

具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115160606A
CN115160606A CN202210902815.3A CN202210902815A CN115160606A CN 115160606 A CN115160606 A CN 115160606A CN 202210902815 A CN202210902815 A CN 202210902815A CN 115160606 A CN115160606 A CN 115160606A
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite material
calcium sulfate
tensile strength
high tensile
composite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210902815.3A
Other languages
English (en)
Inventor
傅绪成
李艳
高晓慧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
West Anhui University
Original Assignee
West Anhui University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by West Anhui University filed Critical West Anhui University
Publication of CN115160606A publication Critical patent/CN115160606A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/28—Treatment by wave energy or particle radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2323/10—Homopolymers or copolymers of propene
    • C08J2323/12—Polypropene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/08—Oxygen-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • C08K9/06—Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/08—Ingredients agglomerated by treatment with a binding agent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料及其制备方法，具体制备方法步骤如下：S1：将硫酸钙晶须进行超声分散，然后加入复合改性剂进行反应、离心、烘干处理，得改性硫酸钙晶须；S2：将聚丙烯和S1制得的改性硫酸钙晶须加入高速混炼机共混、微波处理，经双向螺杆挤出后冷却、切粒，得改性硫酸钙晶须/聚丙烯复合材料；其中复合改性剂由硅烷偶联剂、月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱和聚缩水甘油醚硝酸酯组成。本发明的复合材料断口可见晶须与基体复合良好，微波处理可以提高晶须均匀分散性和与基体的结合强度，比未经过微波处理的复合材料拉伸强度提高5％左右。同时，经过添加改性晶须可以显著提高聚丙烯材料的抗老化性能和热稳定性。

Description

具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料及其制备方法。
背景技术
我国的塑料产业产量和塑料品消耗量约占世界首位，我国已经成为塑料进口消费最多的国家，由此带来的废旧塑料量已十分巨大，每年约为2亿吨，且仅有1500万吨能够得到回收利用，回收比例不及十分之一。
目前，采用改性的方法将通用塑料再生是回收利用的有效手段，但是对于现有的改性方法来说，存在改性后的复合材料的性能较差等问题。
发明内容
本发明提出了具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料及其制备方法，该复合材料断口可见晶须与基体复合良好，微波处理可以提高晶须均匀分散性和与基体的结合强度，比未经过微波处理的复合材料拉伸强度提高5％左右。同时，经过添加改性晶须可以显著提高聚丙烯材料的抗老化性能和热稳定性。
本发明提出的具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料的制备方法，方法步骤如下：
S1：硫酸钙晶须改性
将硫酸钙晶须在超声条件下分散在去离子水中，然后加入复合改性剂进行反应，并对反应后的溶液进行离心、烘干，得改性硫酸钙晶须；
S2：复合材料的制备
将聚丙烯和S1制得的改性硫酸钙晶须加入高速混炼机共混，然后将共混后的混合物进行微波处理，经双向螺杆挤出后冷却、切粒，得改性聚丙烯复合材料。
优选地，所述S1中硫酸钙晶须、复合改性剂和去离子水的质量比为1:0.1-0.5:4-6。
优选地，所述复合改性剂由硅烷偶联剂、月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱和聚缩水甘油醚硝酸酯按质量比1:0-1:0-1的比例混合，其中所述月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱和聚缩水甘油醚硝酸酯的含量不为0。
优选地，所述S1中对硫酸钙晶须进行超声分散的功率为250-450W，硫酸钙晶须超声分散的时间为5-10min。
优选地，所述S1中硫酸钙晶须和复合改性剂在30-60℃条件下反应6-8h，反应过程中的搅拌速率400-800rpm。
优选地，所述S2中聚丙烯和改性硫酸钙晶须的质量比为20:1-6。
优选地，所述S2中对共混合的混合物微波处理5-10min。
优选地，所述S2中双向螺杆挤出的条件为：螺筒和螺杆温度170-190℃、螺杆转速40-50r/min、螺杆挤出压力80-90MPa。
本发明提出的上述方法制备的具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料。
作用机理：
本发明通过添加适量选择复合改性剂对硫酸钙晶须进行表面改性，使得晶须表面接枝上功能基团，并增加表面粗糙度，复合材料断口可见晶须与基体复合良好，微波处理可以提高晶须均匀分散性和与基体的结合强度，比未经过微波处理的复合材料拉伸强度提高5％左右。同时，经过添加改性晶须可以显著提高聚丙烯材料的抗老化性能和热稳定性。
本发明的有益技术效果：
(1)硫酸钙晶须市场价格便宜，复合方法简单，相比较其他的合成方法，复合成本低，晶须进行表面改性后，能有效增强复合材料的力学性能。
(2)相比较其他的合成方法，本发明的共混料通过微波处理后，能够提高晶须均匀分散性和与基体的结合强度。
(3)本发明所制备的改性硫酸钙晶须/聚丙烯复合材料，拉伸强度纯聚丙烯提高35％左右，冲击强度提高400％左右，抗老化性能和热稳定性显著提高。
(4)本发明的硫酸钙晶须通过复合改性剂对其进行改性，且本发明的复合改性剂由硅烷偶联剂、月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱和聚缩水甘油醚硝酸酯组成，采用该复合改性剂制备的改性硫酸钙晶须/聚丙烯复合材料具有更好的拉伸强度和冲击强度，说明了本发明的复合改性剂在提高复合材料的力学性能上具有一定的协同促进作用。
附图说明
图1中的(a)为纯聚丙烯扫描电镜图，(b)为实施例1中改性后的硫酸钙晶须图，(c)为实施例1所制备的改性硫酸钙晶须/聚丙烯复合材料扫描电镜图，(d)为实施例1所制备的改性硫酸钙晶须/聚丙烯复合材料断口图。
具体实施方式
实施例1
本发明提出的具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料的制备方法，方法步骤如下：
S1：硫酸钙晶须改性
将硫酸钙晶须在350W条件下超声8min以使其分散在去离子水中，然后加入复合改性剂在45℃条件下反应7h，反应过程中搅拌速率为650rpm，并对反应后的溶液进行离心、烘干，得改性硫酸钙晶须；
S2：复合材料的制备
将聚丙烯和S1制得的改性硫酸钙晶须加入高速混炼机共混，然后将共混后的混合物进行微波处理8min，经双向螺杆挤出后冷却、切粒，得改性聚丙烯复合材料；其中螺筒和螺杆温度180℃、螺杆转速45r/min、螺杆挤出压力85MPa。
其中：S1中硫酸钙晶须、复合改性剂和去离子水的质量比为1:0.3:5；S1中复合改性剂由硅烷偶联剂、月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱、聚缩水甘油醚硝酸酯按质量比2:1:1的比例混合；S2中聚丙烯和改性硫酸钙晶须的质量比为20:3。
实施例2
本发明提出的具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料的制备方法，方法步骤如下：
S1：硫酸钙晶须改性
将硫酸钙晶须在250W条件下超声5min以使其分散在去离子水中，然后加入复合改性剂在40℃条件下反应6h，反应过程中搅拌速率为55rpm，并对反应后的溶液进行离心、烘干，得改性硫酸钙晶须；
S2：复合材料的制备
将聚丙烯和S1制得的改性硫酸钙晶须加入高速混炼机共混，然后将共混后的混合物进行微波处理5min，经双向螺杆挤出后冷却、切粒，得改性聚丙烯复合材料；其中螺筒和螺杆温度170℃、螺杆转速40r/min、螺杆挤出压力80MPa。
其中：S1中硫酸钙晶须、复合改性剂和去离子水的质量比为1:0.1:4，S1中复合改性剂由硅烷偶联剂、月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱、聚缩水甘油醚硝酸酯按质量比10:1:1的比例混合；S2中聚丙烯和改性硫酸钙晶须的质量比为20:1。
实施例3
本发明提出的具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料的制备方法，方法步骤如下：
S1：硫酸钙晶须改性
将硫酸钙晶须在450W条件下超声10min以使其分散在去离子水中，然后加入复合改性剂在50℃条件下反应8h，并对反应后的溶液进行离心、烘干，得改性硫酸钙晶须；
S2：复合材料的制备
将聚丙烯和S1制得的改性硫酸钙晶须加入高速混炼机共混，然后将共混后的混合物进行微波处理10min，经双向螺杆挤出后冷却、切粒，得改性聚丙烯复合材料；其中螺筒和螺杆温度190℃、螺杆转速50r/min、螺杆挤出压力90MPa。
其中：S1中硫酸钙晶须、复合改性剂和去离子水的质量比为1:0.5:6；S1中复合改性剂由硅烷偶联剂、月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱、聚缩水甘油醚硝酸酯按质量比1:1:1的比例混合；S2中聚丙烯和改性硫酸钙晶须的质量比为20:6。
对比例1
本发明提出的具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料的制备方法，方法步骤如下：
S1：硫酸钙晶须改性
将硫酸钙晶须在350W条件下超声8min以使其分散在去离子水中，然后加入复合改性剂在45℃条件下反应7h，反应过程中搅拌速率为650rpm，并对反应后的溶液进行离心、烘干，得改性硫酸钙晶须；
S2：复合材料的制备
将聚丙烯和S1制得的改性硫酸钙晶须加入高速混炼机共混，然后将共混后的混合物经双向螺杆挤出后冷却、切粒，得改性聚丙烯复合材料；其中螺筒和螺杆温度180℃、螺杆转速45r/min、螺杆挤出压力85MPa。
其中：S1中硫酸钙晶须、复合改性剂和去离子水的质量比为1:0.3:5；S1中复合改性剂由硅烷偶联剂、月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱、聚缩水甘油醚硝酸酯按质量比2:1:1的比例混合；S2中聚丙烯和改性硫酸钙晶须的质量比为20:3。
对比例2
对于该对比例来说，采用的复合改性剂为由月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱、聚缩水甘油醚硝酸酯按质量比1:1的比例混合。其余条件均与实施例1相同。
对比例3
对于该对比例来说，采用的复合改性剂由硅烷偶联剂、聚缩水甘油醚硝酸酯按质量比2:1的比例混合。其余条件均与实施例1相同。
对比例4
对于该对比例来说，采用的复合改性剂由硅烷偶联剂、月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱按质量比2:1的比例混合。其余条件均与实施例1相同。
对实施例1-3、对比例和纯聚丙烯的拉伸强度、冲击强度进行检测，结果如表1所示。
表1复合材料性能检测结果
组别 冲击强度(KJ/m<sup>2</sup>) 拉伸强度(MPa)
实施例1 29.75 19.45
实施例2 26.95 18.87
实施例3 28.62 19.31
对比例1 27.43 18.52
对比例2 17.35 15.95
对比例3 21.08 16.38
对比例4 19.41 16.12
纯聚丙烯 5.95 14.41
由表1可知，改性硫酸钙晶须可以显著提高基体材料的拉伸强度，比纯聚丙烯拉伸强度提高35％左右，冲击强度提高400％左右，且微波处理可以提高晶须均匀分散性和与基体的结合强度，比未经过微波处理的复合材料拉伸强度提高5％左右。此外，根据实施例1和对比例2-4的试验结果可以看出，采用本申请的方法制备的改性硫酸钙晶须/聚丙烯复合材料具有更好的拉伸强度和冲击强度，说明了本发明的复合改性剂在提高复合材料的力学性能上具有一定的协同促进作用。

Claims (9)

1.具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料的制备方法，其特征在于，方法步骤如下；
S1：硫酸钙晶须改性
将硫酸钙晶须在超声条件下分散在去离子水中，然后加入复合改性剂进行反应，并对反应后的溶液进行离心、烘干，得改性硫酸钙晶须；
S2：复合材料的制备
将聚丙烯和S1制得的改性硫酸钙晶须加入高速混炼机共混，然后将共混后的混合物进行微波处理，经双向螺杆挤出后冷却、切粒，得改性聚丙烯复合材料。
2.根据权利要求1所述的具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料的制备方法，其特征在于，所述S1中硫酸钙晶须、复合改性剂和去离子水的质量比为1:0.1-0.5:4-6。
3.根据权利要求2所述的具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合改性剂由硅烷偶联剂、月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱和聚缩水甘油醚硝酸酯按质量比1:0-1:0-1的比例混合，其中所述月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱和聚缩水甘油醚硝酸酯的含量不为0。
4.根据权利要求1所述的具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料的制备方法，其特征在于，所述S1中对硫酸钙晶须进行超声分散的功率为250-450W，硫酸钙晶须超声分散的时间为5-10min。
5.根据权利要求1所述的具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料的制备方法，其特征在于，所述S1中硫酸钙晶须和复合改性剂在30-60℃条件下反应6-8h，反应过程中的搅拌速率400-800rpm。
6.根据权利要求1所述的具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料的制备方法，其特征在于，所述S2中聚丙烯和改性硫酸钙晶须的质量比为20:1-6。
7.根据权利要求1所述的具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料的制备方法，其特征在于，所述S2中对共混合的混合物微波处理5-10min。
8.根据权利要求1所述的具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料的制备方法，其特征在于，所述S2中双向螺杆挤出的条件为：螺杆挤出压力80-90MPa、螺筒和螺杆温度170-190℃、螺杆转速40-50r/min。
9.如权利要求1-8任一项所述的方法制备的具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料。
CN202210902815.3A 2022-01-14 2022-07-29 具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料及其制备方法 Pending CN115160606A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2022100397561 2022-01-14
CN202210039756 2022-01-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115160606A true CN115160606A (zh) 2022-10-11

Family

ID=83478382

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210902815.3A Pending CN115160606A (zh) 2022-01-14 2022-07-29 具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115160606A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116970242A (zh) * 2023-09-22 2023-10-31 一夫科技股份有限公司 一种硫酸钙晶须增强聚丙烯及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116970242A (zh) * 2023-09-22 2023-10-31 一夫科技股份有限公司 一种硫酸钙晶须增强聚丙烯及其制备方法
CN116970242B (zh) * 2023-09-22 2023-12-08 一夫科技股份有限公司 一种硫酸钙晶须增强聚丙烯及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111592667B (zh) 增强、抗菌型的人造岗石废渣基塑料母粒及其制备方法
CN103087411A (zh) 一种高分散烷基化石墨烯/聚丙烯复合材料及其制备方法
CN109825045B (zh) 一种石墨烯复合生物质增强pbs/pbat生物降解复合材料及其制备方法
CN105837932B (zh) 一种结晶聚丙烯树脂组合物的制备方法
CN103554667A (zh) 废弃cfrp粉再生利用增强聚丙烯的组合物及其制法
CN114507395B (zh) 一种耐腐蚀的玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法
CN115160606A (zh) 具有高拉伸强度和冲击强度的复合材料及其制备方法
CN104650452A (zh) 植物微细纤维/胶粉/聚丙烯热拉伸复合材料的制备方法
CN108676341A (zh) Pc/pmma/petg三元合金材料及其制备方法
CN114656714A (zh) 高强易回收地膜及其制备方法
CN107964127B (zh) 一种金属离子增强的改性热塑性淀粉及其制备方法和应用
CN117964290A (zh) 一种亲水改性聚丙烯纤维增强混凝土材料的制备方法
CN1532221A (zh) 一种矿物/晶须增强聚丙烯组合物
CN108276684A (zh) 一种用于轻量化注塑零件的聚丙烯纳米复合材料及其制备方法
CN106009248B (zh) 一种高韧性的中药药渣/塑料复合材料的制备方法
CN102212225B (zh) 一种钙盐晶须增强农用棚膜母料的生产方法
CN112480540A (zh) 一种再生塑料颗粒改性工艺
CN110804303A (zh) 一种再生碳纤维增强pa6材料及其制备方法
CN113831641B (zh) 低线性膨胀系数和高表面硬度的聚丙烯材料复合材料及其制备方法
CN113427732A (zh) 利用废弃IPP材料诱导聚丙烯无规共聚物中Shish-kebab前驱体形成的方法
CN110760124B (zh) 一种玻璃纤维废丝增强聚丙烯复合材料及其制备方法
CN113563653A (zh) 一种耐老化轮胎胶粉基eva热塑性弹性体的制备方法及其在水管密封件制品中的应用
CN112552581A (zh) 一种导电热塑性弹性体复合材料及其制备方法
CN110540723A (zh) 一种聚偏氟乙烯塑料的回收处理方法
CN104592638A (zh) 一种废旧渔网改性塑料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination