CN1962756A - 用于改性工程塑料的纳米凹凸棒粘土组合物 - Google Patents

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涉及一种用于熔融改性工程塑料的纳米凹凸棒粘土组合物，所说的纳米凹凸棒粘土组合物，按质量百分比计，由50％～60％的纳米凹凸棒粘土、15％～20％的含环氧基化合物、15％～20％的低熔点助剂和8％～20％的载体树脂为原料，在130℃～180℃温度混炼及固化粉碎得到。所得的组合物能使纳米凹凸棒粘土很好地分散在被改性的工程塑料(如PE、PET、PP、ABS、PS或PA6等)中，且与改性的工程塑料有良好的相容性，为充分发挥纳米凹凸棒粘土的潜能奠定了基础。

Description

用于改性工程塑料的纳米凹凸棒粘土组合物
技术领域
本发明涉及一种纳米凹凸棒粘土组合物，具体地说，涉及一种用于熔融改性工程塑料的纳米凹凸棒粘土组合物。
背景技术
纳米凹凸棒粘土是由凹凸棒粘土(又名坡缕石或坡缕缟石)提炼而成，其经验分子式为：(Mg，Al，Fe)5Si8O20(HO)2(OH2)4·4H2O。
纳米凹凸棒粘土具有比表面积大、表面活性高和表面含有极性的羟基等特点，这就预示着其在用于改性有机高聚物(特别是工程塑料)时，应具有结构补强和化学结合效能的潜能。然而由于纳米凹凸棒粘土自身与有机高聚物(特别是非极性的有机高聚物)亲和性较差，致使它目前在橡塑制品中仅被当作惰性填料使用，远未发挥其应有的作用。
CN 1664004报道了将具有一维纳米尺寸结构的凹凸棒，海泡石经处理后直接分散于聚酯单体进行原位聚合，以提高聚酯的成核性能，改善其加工性能和机械性能；CN1687184报道了将具有一维结构的纳米材料处理后直接分散于聚酰胺单体中，并以螺杆挤出机为反应器，混合反应合成同时进行，最后成高分子量高性能的复合尼龙树脂。而将纳米凹凸棒粘土复配制成组合物用于熔融改性有机高聚物(特别是工程塑料)的报道尚未见到。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于熔融改性有机高聚物(特别是工程塑料)的纳米凹凸棒粘土组合物，充分发挥纳米凹凸棒粘土的潜能。
本发明通过对纳米凹凸棒粘土的表面进行有机化处理和低分子材料的表面包覆，达到改善其在有机高聚合物中的相容性和分散性之目的。此外，分散良好的纳米凹凸棒粘土通过结晶成核的原理，体现具有特殊性能的纳米复合材料功效。
本发明所说的用于熔融改性有机高聚物(特别是工程塑料)的纳米凹凸棒粘土组合物，其特征在于，所说的纳米凹凸棒粘土组合物，按质量百分比计，由下列原料在130℃～180℃温度混炼及固化粉碎得到；
纳米凹凸棒粘土    50％～60％
含环氧基化合物    15％～20％
低熔点助剂        15％～20％
载体树脂          8％～20％
其中：所说的含环氧基化合物为双酚A环氧树脂、线性酚醛环氧树脂或端基含环氧基团的有机化合物；
所说的低熔点助剂为熔点低于150℃的聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡；
所说的载体树脂为酸酐接枝的聚烯烃、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚酰胺、聚酯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)中的一种或几种。
上述原料均为市售品。
在本发明一个优选的技术方案中，所说的含环氧基化合物为平均环氧值(Ev)为12～20的环氧树脂。
在本发明的另一个优选技术方案中，所说的载体树脂为熔融指数(MI)大于20的酸酐接枝的聚烯烃、相对黏度(η)小于0.7的聚酯或相对黏度(η)小于2.5的聚酰胺。
本发明所说的纳米凹凸棒粘土组合物可用于聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚苯乙烯(PS)或尼龙6(PA6)等工程塑料的熔融改性，其主要步骤是：将本发明所说的纳米凹凸棒粘土组合物与PE、PET、PP、ABS、PS或PA6等聚合物(基体树脂)共混，并使共混物中纳米凹凸棒粘土组合物的含量为2wt％～10wt％。升温至所用基体树脂的加工温度进行熔融混合改性即可得纳米凹凸棒粘土改性的聚合物。通过对所得改性聚合物的SEM/TEM断面分析可知，纳米凹凸棒粘土在所说的改性聚合物中分散良好。
本发明提供了一种用于熔融改性PE、PET、PP、ABS、PS或PA6等工程塑料的纳米凹凸棒粘土组合物，所说的组合物能使纳米凹凸棒粘土很好地分散在被改性的工程塑料中，且与改性的工程塑料有良好的相容性，为充分发挥纳米凹凸棒粘土的潜能奠定了基础。
附图说明
图1实施例1制得的纳米凹凸棒粘土组合物的电镜图。
图2由纳米凹凸棒粘土组合物按实施例6方法改性PET所得聚合物的电镜图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容，而非限制本发明的保护范围。
以下实施例所用的纳米凹凸棒粘土购于常州一维纳米材料有限公司；E-20环氧树脂(按国标GB/T1630-1989环氧树脂命名法命名，下同)和E-12环氧树脂均购于上海树脂厂。
纳米凹凸棒粘土组合物的制备：
实施例1
制备纳米凹凸棒粘土组合物的原料及含量如下，其中含量以重量％计：
纳米凹凸棒粘土             50％
E-20环氧树脂               20％
聚乙烯蜡(熔点低于150℃)    20％
聚丙烯接枝马来酸酐         10％
将纳米凹凸棒粘土，E-20环氧树脂和熔点低于150℃聚乙烯蜡以上述比例混合均匀后，加入到表面温度为130℃～150℃的双辊开炼机中，混炼10～15分钟，将得到的块片状混合物经破碎后与聚丙烯接枝马来酸酐一同加入双螺杆挤出机中挤出造粒(加工温度为150℃～180℃)，得到纳米凹凸棒粘土组合物。其电镜图如图1所示。
实施例2
制备纳米凹凸棒粘土组合物的原料及含量如下，其中含量以重量％计：
纳米凹凸棒粘土                       55％
E-20环氧树脂                         15％
氧化聚乙烯蜡(熔点低于150℃)          15％
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝马来酸酐    15％
将纳米凹凸棒粘土，E-20环氧树脂和熔点低于150℃氧化聚乙烯蜡以上述比例混合均匀后，加入到表面温度为130℃～150℃的双辊开炼机中，混炼10～15分钟，将得到的块片状混合物经破碎后与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物一同加入双螺杆挤出机中挤出造粒(加工温度为140℃～160℃)，得到纳米凹凸棒粘土组合物。
实施例3
制备纳米凹凸棒粘土组合物的原料及含量如下，其中含量以重量％计：
纳米凹凸棒粘土                 50％
E-12环氧树脂                   30％
氧化聚乙烯蜡(熔点低于150℃)    10％
聚丙烯接枝马来酸酐             10％
将纳米凹凸棒粘土，E-12环氧树脂和熔点低于150℃氧化聚乙烯蜡以上述比例混合均匀后，加入到表面温度为130℃～140℃的双辊开炼机中，混炼10～15分钟，将得到的块片状混合物经破碎后与聚丙烯接枝马来酸酐一同加入双螺杆挤出机中挤出造粒(加工温度为150℃～180℃)，得到纳米凹凸棒粘土组合物。
实施例4
制备纳米凹凸棒粘土组合物的原料及含量如下，其中含量以重量％计：
纳米凹凸棒粘土             55％
E-12环氧树脂               25％
聚乙烯蜡(熔点低于150℃)    10％
聚丙烯接枝马来酸酐         10％
将纳米凹凸棒粘土，E-12环氧树脂和熔点低于150℃聚乙烯蜡以上述比例混合均匀后，加入到表面温度为130℃～140℃的双辊开炼机中，强力混炼10～15分钟，将得到的块片状混合物经破碎后与聚丙烯接枝马来酸酐一同加入双螺杆挤出机中挤出造粒(加工温度为150℃～180℃)，得到纳米凹凸棒粘土组合物。
纳米凹凸棒粘土组合物用于工程塑料的熔融改性：
实施例5～16
将由实施例1～4制备的纳米凹凸棒粘土组合物分别与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和尼龙6(PA6)聚合物(基体树脂)共混，并升温至所用基体树脂的加工温度进行熔融混合改性即可得经纳米凹凸棒粘土改性的聚合物。对纳米凹凸棒粘土改性聚合物进行性能测试，结果见表1。
表1中：
组合物浓度(wt％)是指纳米凹凸棒粘土组合物浓度，并由下列公式计算获得：
组合物浓度＝纳米凹凸棒粘土组合物重量/(纳米凹凸棒粘土组合物重量+基体树脂重量)×100％
实施例6和实施例7中所用组合物为实施例1制得的组合物；
实施例9和实施例10中所用组合物为实施例2制得的组合物；
实施例12和实施例13中所用组合物为实施例3制得的组合物；
实施例15和实施例16中所用组合物为实施例4制得的组合物；
实施例5、实施例11和实施例14为空白对照例。
表1
  编号   基体树脂   组合物浓度(wt％)          经纳米凹凸棒粘土组合物改性后的PET、PP、ABS和PA6聚合物的性能
    拉伸强度(MPa)     伸长率(％)   冲击强度(KJ/m2)     HDT(℃)(1.8MPa) 成型性能 分散情况
  实施例5   PET   0％     55     -   1.5     58     难注塑    --
  实施例6   PET   3％     63     80   5.0     70     良好    良好(图2)
  实施例7   PET   10％     65     60   6.5     75     良好    良好
  实施例8   ABS   0％     45     50   15.0     82     良好    --
  实施例9   ABS   3％     48     45   20.0     90     良好    良好
  实施例10   ABS   10％     50     40   25.0     96     良好    良好
  实施例11   PP   0％     30     110   8.0     75     良好    --
  实施例12   PP   3％     33     100   12.0     85     良好    良好
  实施例13   PP   10％     38     95   15.0     92     良好    良好
  实施例14   PA6   0％     60     120   10.0     58     良好    ---
  实施例15   PA6   3％     65     110   15.0     70     良好    良好
  实施例16   PA6   10％     70     96   18.0     95     良好    良好

Claims (4)

1、一种用于熔融改性工程塑料的纳米凹凸棒粘土组合物，其特征在于，所说的纳米凹凸棒粘土组合物，按质量百分比计，由下列原料在130℃～180℃温度混炼及固化粉碎得到；
纳米凹凸棒粘土          50％～60％
含环氧基化合物          15％～20％
低熔点助剂              15％～20％
载体树脂                8％～20％
其中：所说的含环氧基化合物为双酚A环氧树脂、线性酚醛环氧树脂或端基含环氧基团的有机化合物；
所说的低熔点助剂为熔点低于150℃的聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡；
所说的载体树脂为酸酐接枝的聚烯烃、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚酰胺、聚酯或/和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
2、如权利要求1所说的纳米凹凸棒粘土组合物，其特征在于，其中所说的含环氧基化合物为平均环氧值为12～20的环氧树脂。
3、如权利要求1所说的纳米凹凸棒粘土组合物，其特征在于，其中所说的载体树脂为熔融指数大于20的酸酐接枝的聚烯烃、相对黏度小于0.7的聚酯或相对黏度小于2.5的聚酰胺。
4、如权利要求1所说的纳米凹凸棒粘土组合物，其特征在于，其中所说的工程塑料是：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或尼龙6。
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