CN1730537A - 一种提高纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料制品性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种提高纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料制品性能的方法，该方法采用平均粒径在30～50纳米的碳酸钙为原料制备碳酸钙质量百分含量在2.5％～7％的纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料，用该复合材料的制品进行热处理，热处理温度在65～120℃，时间为1～20min。为获得分散均匀的纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料，在纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料中，其他组分的质量百分含量：聚丙烯在97.5％～92.8％，加工助剂在0～0.2％；加工助剂用低分子量聚苯乙烯。采用本发明的配方有利于提高纳米碳酸钙在复合材料中的分散性和力学性能，同时采用热处理方法以提高复合材料制品的抗冲击性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高塑料制品性能的方法，特别是提高纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料制品抗冲击性能的方法。
背景技术
纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料是一种新型的无机-有机复合材料，通常采用注塑或挤出方法加工制备，添加碳酸钙有利于提高复合材料的抗冲击强度、弯曲弹性模量、硬度等性能，并能降低材料的成本。纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料的性能要受诸多因素的影响，其中首要的影响因素是纳米碳酸钙在复合材料中的分散问题。纳米碳酸钙粒子易于发生聚结，影响复合材料抗冲击强度等性能的提高。要提高复合材料的性能，首先要解决碳酸钙在复合材料中的分散问题。采用制备母料的方法，可以解决分散问题。此外，纳米碳酸钙的用量也是重要因素之一，用量较多时，纳米碳酸钙粒子更易于发生聚结，影响复合材料抗冲击强度等性能的提高。
本发明人在“纳米碳酸钙塑料增韧母料”(中国专利号：ZL00129696.5)公开了一种用由纳米碳酸钙、助剂和载体树脂组成的塑料增韧母料，其组分中碳酸钙是粒径为5～50nm的纳米级碳酸钙；除通常用的助剂外还加有低分子量聚苯乙烯；母料各组分(重量％)纳米碳酸钙50～80；低分子量聚苯乙烯10～30；其它助剂2～11；载体树脂：8～30。低分子量聚苯乙烯的分子量为1000～10000。载体树脂用低密度聚乙烯的母料可用于聚丙烯的增韧。
本发明人在“一种纳米级无机粉料制备母料的方法”(中国专利号：ZL 02100169.3)中公开了采用纳米级碳酸钙与聚丙烯载体树脂、加工助剂为原料，经搅拌混合后挤出制备母料的方法，碳酸钙为1～100纳米的粉体，其重量是母料的50％～80％；加工助剂采用低分子量聚苯乙烯，重量是母料的12％～41％；其它助剂重量是母料的0～7％；聚丙烯为载体树脂，重量是母料的8％～30％。该方法使纳米级碳酸钙能较多地、均匀地分散在载体树脂中。该方法仅解决了碳酸钙在复合材料中的分散问题。
塑料制品经过脱模或机械加工、修饰之后，常需要进行后处理，以改善和提高制品的性能。塑料制品后处理方法中的热处理(退火处理)技术，其目的是消除塑料制品的内应力，一般应用于注塑制品。塑料在注塑机机筒内塑化不均匀，或者在模具内冷却不均匀，都会产生内应力。比如，在注塑制品薄厚的交接部位，厚的部位降温慢、薄的部位降温快，薄厚的交接处因发生不均匀收缩存在应力集中现象，即产生内应力。在有金属镶件的四周，这种现象更明显。如果不进行热处理，过一段时间，在应力集中部位会产生变形，甚至裂纹或者开裂。热处理的目的在于使塑料的大分子链松弛，从而消除内应力。此外，对于结晶性塑料，热处理还可以稳定结晶结构、提高结晶度，从而提高结晶性塑料的弹性模量和硬度。
通常，塑料制品热处理的方法，一般是把制品浸在热油、热水或热风中，按塑料品种的不同，调节退火温度，一般用低于制品热变形温度10～20℃，温度过高制品要变形，温度过低则不能达到热处理效果。几种常用塑料的热处理条件为：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)的热处理温度70℃，时间4小时；聚碳酸酯(PC)110～135℃，4～8小时；聚甲醛(POM)140～145℃，4小时；聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)70℃，4小时；聚丙烯150℃，2小时。目前尚没有见到有关对于纳米碳酸钙/聚丙烯复合材料制品热处理的报道。
现有的热处理技术，通常应用于塑料的分子链刚性较大、内应力较大又不易自行消失的情况下，是通过消除塑料制品的内应力达到提高制品性能的目的。同样，即便是对聚丙烯制品的热处理，仅仅是为消除内应力，也不是为了提高材料缺口冲击强度达到增韧的目的。
发明内容
本发明的目的是提出一种能明显提高纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料制品抗冲击性能的方法。该方法先将分布均匀的纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料加工成制品，再进行热处理，得到缺口冲击强度高的制品。
本发明提高纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料制品性能的方法，采用平均粒径在30～50纳米的碳酸钙为原料制备碳酸钙质量百分含量在2.5％～7％的纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料，用该复合材料的制品进行热处理，热处理温度在65～120℃，时间为1～20min。
为获得分散均匀的纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料，在纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料中，其他组分的质量百分含量：聚丙烯在97.5％～92.8％，加工助剂在0～0.2％；加工助剂为低分子量聚苯乙烯。其制备方法：先将纳米碳酸钙、聚丙烯与加工助剂挤出加工制成纳米碳酸钙与聚丙烯的母料，然后将母料与聚丙烯混合制备纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料制品；母料中各组分的质量百分含量：纳米碳酸钙在50％～70％，聚丙烯在28％～50％，低分子量聚苯乙烯在0～2％；母料在制品中的用量在5％～10％。
采用本发明的方法，只要原料碳酸钙的平均粒径在30～50纳米、质量百分含量在2.5％～7％、纳米碳酸钙分布均匀的纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料的制品进行热处理，就能明显提高制品的缺口冲击强度。热处理在热风烘箱中进行，也可以在水或矿物油中进行。
为获得纳米碳酸钙分布均匀的纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料，除采用其他公知的方法以外，还可以采用母料的方法获得。母料的方法具体的操作过程如下：用纳米碳酸钙先与聚丙烯和低分子量聚苯乙烯在双螺杆挤出机上制备母料。然后，将母料与聚丙烯在双螺杆挤出机中混合得到分散均匀的纳米碳酸钙/聚丙烯复合材料，最后采用注塑或挤出法制备纳米碳酸钙/聚丙烯复合材料制品。
本发明采用纳米碳酸钙的平均粒径为30～50纳米，纳米碳酸钙的平均粒径过低，则更易于发生团聚，增加了将纳米碳酸钙分散的难度；纳米碳酸钙的平均粒径过高，则纳米粒子的增韧效应不明显。因此，选用了较佳的平均粒径范围。
本发明的母料配方中，当母料中纳米碳酸钙用量为50％，聚丙烯用量为50％时，由于聚丙烯含量较多，物料加工流动性良好，所以配方中可以不加加工助剂；当母料中纳米碳酸钙用量为70％、聚丙烯用量为28％时，需添加2％的低分子量聚苯乙烯加工助剂；低分子量聚苯乙烯的分子量在1000～10000。由于聚丙烯载体的加工流动性较好，因而不需要添加太多的加工助剂，而且，加工助剂添加过多，对复合材料的力学性能也有不利影响。母料的方法采用本发明的配方有利于提高纳米碳酸钙在复合材料中的分散性和力学性能，同时采用热处理方法以提高复合材料制品的抗冲击性能。
现有热处理技术是为了消除内应力，且热处理时间需要数小时。本发明的方法可以达到提高纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料制品的抗冲击性能目的，热处理时间甚至可以在5分钟以内完成，便于工业应用。本发明适用于汽车用塑料部件等需要具有高抗冲性能的制品。
具体实施方式
本发明的实施例、对比例制备的纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料制品的配比、热处理条件及材料缺口冲击强度分别见表1和表2。
实施例1
先制备纳米碳酸钙/聚丙烯复合母料，纳米碳酸钙的平均粒径为30纳米，母料的主要组成中质量百分含量：纳米碳酸钙为50％，聚丙烯为50％。纳米碳酸钙/聚丙烯复合材料制品中母料用量为5％，聚丙烯用量为95％，制品中纳米碳酸钙的含量为2.5％，聚丙烯为97.5％，热处理在热风烘箱中进行，热处理温度为65℃，时间为15min，缺口冲击强度为26.8KJ/m2。
实施例2
热处理温度为105℃，时间为1min，其余与实施例1相同，缺口冲击强度为32.6KJ/m2。
实施例3
热处理温度为105℃，时间为5min，其余与实施例1相同，缺口冲击强度为43.3KJ/m2。
实施例4
热处理温度为105℃，时间为10min，其余与实施例1相同，缺口冲击强度为49.8KJ/m2。
实施例5
热处理温度为105℃，时间为20min，其余与实施例1相同，缺口冲击强度为58.1KJ/m2。
实施例6
纳米碳酸钙的平均粒径为30纳米，母料中质量百分含量：纳米碳酸钙为50％，聚丙烯为50％。纳米碳酸钙/聚丙烯复合材料制品中母料用量为10％，聚丙烯用量为90％，制品中纳米碳酸钙的含量为5％，聚丙烯为95％，热处理在热风烘箱中进行，热处理温度为65℃，时间为15min，缺口冲击强度为26.7KJ/m2。
实施例7
热处理温度为105℃，时间为1min，其余与实施例6相同，缺口冲击强度为34.8KJ/m2。
实施例8
热处理温度为105℃，时间为5min，其余与实施例6相同，缺口冲击强度为44.5KJ/m2。
实施例9
热处理温度为105℃，时间为10min，其余与实施例6相同，缺口冲击强度为57.8KJ/m2。
实施例10
热处理温度为105℃，时间为20min，其余与实施例6相同，缺口冲击强度为57.4KJ/m2。
实施例11
纳米碳酸钙的平均粒径为50纳米，母料中纳米碳酸钙含量为70％，聚丙烯含量为28％，另外添加2％的加工助剂，加工助剂为低分子量聚苯乙烯(分子量在5000～8000)。纳米碳酸钙/聚丙烯复合材料制品中母料用量为10％，聚丙烯用量为90％，制品中纳米碳酸钙的含量为7％，聚丙烯为92.8％，加工助剂为0.2％。热处理在热风烘箱中进行，热处理温度为105℃，时间为20min，缺口冲击强度为34.0KJ/m2。
实施例12
热处理温度为120℃，时间为3min，其余与实施例11相同，缺口冲击强度为25.8KJ/m2。
对比例1
纳米碳酸钙的平均粒径为30纳米，母料中纳米碳酸钙质量百分含量为50％，聚丙烯含量为50％。纳米碳酸钙/聚丙烯复合材料制品中母料用量为5％，聚丙烯用量为95％，制品中纳米碳酸钙的含量为2.5％，聚丙烯为97.5％，未进行热处理，缺口冲击强度为23.6KJ/m2。
对比例2
纳米碳酸钙的平均粒径为30纳米，母料中纳米碳酸钙含量为50％，聚丙烯含量为50％。纳米碳酸钙/聚丙烯复合材料制品中母料用量为10％，聚丙烯用量为90％，制品中纳米碳酸钙的含量为5％，聚丙烯为95％，未进行热处理，缺口冲击强度为19.2KJ/m2。
对比例3
纳米碳酸钙的平均粒径为50纳米，母料中纳米碳酸钙含量为70％，聚丙烯含量为28％，另外添加2％的加工助剂，加工助剂为低分子量聚苯乙烯(分子量在5000～8000)。纳米碳酸钙/聚丙烯复合材料制品中母料用量为10％，聚丙烯用量为90％，制品中纳米碳酸钙的含量为7％，聚丙烯为92.8％，加工助剂为0.2％。未进行热处理，缺口冲击强度为17.0KJ/m2。
表1
| 实施例 | 配比(质量％) | 热处理条件 | 缺口冲击强度(KJ/m2) | |||
| 纳米碳酸钙 | 聚丙烯 | 加工助剂 | 时间min | 温度℃ | ||
| 1 | 2.5 | 97.5 | 0 | 15 | 65 | 26.8 |
| 2 | 2.5 | 97.5 | 0 | 1 | 105 | 32.6 |
| 3 | 2.5 | 97.5 | 0 | 5 | 105 | 43.3 |
| 4 | 2.5 | 97.5 | 0 | 10 | 105 | 49.8 |
| 5 | 2.5 | 97.5 | 0 | 20 | 105 | 58.1 |
| 6 | 5 | 95 | 0 | 15 | 65 | 26.7 |
| 7 | 5 | 95 | 0 | 1 | 105 | 34.8 |
| 8 | 5 | 95 | 0 | 5 | 105 | 44.5 |
| 9 | 5 | 95 | 0 | 10 | 105 | 57.8 |
| 10 | 5 | 95 | 0 | 20 | 105 | 57.4 |
| 11 | 7 | 92.8 | 0.2 | 20 | 105 | 30.4 |
| 12 | 7 | 92.8 | 0.2 | 3 | 120 | 25.8 |
表2
| 对比例 | 配比(质量％) | 热处理条件 | 缺口冲击强度(KJ/m2) | |||
| 纳米碳酸钙 | 聚丙烯 | 加工助剂 | 时间min | 温度℃ | ||
| 1 | 2.5 | 97.5 | 0 | 未热处理 | 23.6 | |
| 2 | 5 | 95 | 0 | 未热处理 | 19.2 | |
| 3 | 7 | 92.8 | 0.2 | 未热处理 | 17.0 | |
Claims (3)
1、一种提高纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料制品性能的方法，将分散均匀的纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料加工成制品，经过热处理提高性能，其特征在于：采用平均粒径在30～50纳米的碳酸钙为原料制备碳酸钙质量百分含量在2.5％～7％的纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料，用该复合材料的制品进行热处理，热处理温度在65～120℃，时间为1～20min。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料中，其他组分的质量百分含量：聚丙烯在97.5％～92.8％，加工助剂在0～0.2％；加工助剂为低分子量聚苯乙烯。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于：先将纳米碳酸钙、聚丙烯与助剂挤出加工制成纳米碳酸钙与聚丙烯的母料，然后将母料与聚丙烯混合制备纳米碳酸钙与聚丙烯复合材料制品；母料中各组分的质量百分含量：纳米碳酸钙在50％～70％，聚丙烯在28％～50％，低分子量聚苯乙烯在0～2％；母料在制品中的用量在5％～10％。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101649085B (zh) * | 2009-09-25 | 2011-06-08 | 北京化工大学 | 原位气泡拉伸一步消泡法制备聚合物基复合材料的方法 |
| CN108192337A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-06-22 | 漯河科莱堡洁具配件有限公司 | 自动化输送设备用纳米碳酸钙改性尼龙6耐高温链板及其制备方法 |
| CN108250568A (zh) * | 2017-12-23 | 2018-07-06 | 陈建峰 | 一种防霉耐水型竹塑复合材料的制备方法 |
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