專利名稱：一種降低碳酸鈣/聚丙烯納米復合材料成型收縮比的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及改性聚丙烯技術領域，特別是涉及一種降低碳酸鈣/聚丙烯納米復合材料成型收縮比的方法。
背景技術：
聚丙烯(PP)具有來源豐富、價格便宜、容易加工、力學性能好、密度小等優(yōu)點。是一種綜合性能良好的通用塑料。廣泛應用于汽車、化工、建筑、包裝、電器等行業(yè)。但PP也存在沖擊強度差、低溫脆性、硬度低、成型收縮率大、易老化、耐熱性差等缺點。碳酸鈣/聚丙烯納米復合材料實現(xiàn)了對PP同時增強增韌的加工目標，但是仍未能解決其在成型加工時收縮率大的問題，限制了其在汽車等成型加工領域的使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明首先將聚丙烯、納米碳酸鈣和偶聯(lián)劑混合均勻后擠出造粒得到母料，然后按照聚合物加工成型的方法將聚合物母料、聚丙烯、滑石粉和助劑在雙螺桿擠出機中造粒并干燥即得本發(fā)明的改性聚丙烯。本發(fā)明在納米碳酸鈣對PP增強增韌的同時，提供一種降低碳酸鈣/聚丙烯納米復合材料成型收縮比大的方法。該方法使用廉價的滑石粉作為填充物，與聚丙烯和納米碳酸鈣的母料共混后擠出造粒。利用填料的尺寸效應將填料的剛性、尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性與聚合物母料的韌性和加工性完美的結(jié)合起來。對于拓展聚丙烯的應用領域、增加其使用價值有著非常重要的現(xiàn)實意義。為實現(xiàn)以上目標，本發(fā)明采用如下的技術方案按照重量分數(shù)計算，本發(fā)明納米碳酸鈣粒子改性聚丙烯是有聚丙烯90 110份、 納米碳酸鈣1 30份和滑石粉1 30份并加入助劑制備而成。發(fā)明人經(jīng)過大量的實驗證明納米碳酸鈣的加入量超過30份時，分散性差、容易團聚，隨著其加入量的增加，改性聚丙烯的沖擊強度隨之下降；納米碳酸鈣加入量低于1份時，力學性能提高的不明顯。優(yōu)選地，納米碳酸鈣粒子改性聚丙烯是由聚丙烯100份、納米碳酸鈣20份和滑石粉10份并加入助劑制備而成。前訴納米碳酸鈣粒子改性聚丙烯中的納米碳酸鈣的粒徑為25nm lOOnm。優(yōu)選地。納米碳酸鈣的粒徑選擇為25nm。經(jīng)發(fā)明人大量研究表明，隨著納米碳酸鈣粒徑的增大，改性聚丙烯的沖擊強度隨之降低，收縮比隨之增大。本發(fā)明還提供了一種降低碳酸鈣/聚丙烯納米復合材料成型收縮比的方法將聚丙烯、納米碳酸鈣、滑石粉和助劑混合均勻，然后按照聚合物加工成型的方法在雙螺桿擠出機中擠出得到聚丙烯粒料，將粒料干燥至水分含量在0.01%以下即得改性聚丙烯。其中，雙螺桿擠出機的螺桿溫度為1區(qū)185°C 190°C、II區(qū)190°C 195°C、III 區(qū) 195°C 200°C、IV 區(qū) 195°C 200°C、V 區(qū) 200°C 205°C、VI 區(qū) 200°C 205°C、VII 區(qū) 200°C 205°C、機頭溫度205°C 215°C，螺桿轉(zhuǎn)速為180 220轉(zhuǎn)/分。優(yōu)選地，雙螺桿擠出機的螺桿溫度為1區(qū)190°C、II區(qū)195°C、III區(qū)200°C、IV區(qū)2000C、V區(qū)205°C、VI區(qū)205°C、VII區(qū)200°C、機頭溫度215°C，螺桿轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分。隨著填料的微細化，粒子的比表面積增大，填料與基體的接觸面積增大，因而填料與聚合物發(fā)生物理或化學結(jié)合的可能性大，材料受沖擊時會產(chǎn)生更多的微裂紋和吸收更多的沖擊能。但填料的用量過大，粒子過于接近，微裂紋易發(fā)展成宏觀開裂，體系性能變差。由于納米微粒的粒徑小，極性強，而PP極性弱，兩者相容性差，加之微粒的表面能高、易團聚， 難以達到均勻分散，所以填料在與PP共混之前要用偶聯(lián)劑對粒子表面進行處理，將偶聯(lián)劑均勻地包覆在粒子表面以防止其團聚，從而提高分散效果。具體各組分配比基體樹脂均聚PP、共聚PP中的一種或兩種混合物100份無機微納米填料納米CaCO3I 30份、滑石粉1250目1 30份偶聯(lián)劑硅烷偶聯(lián)劑KH550、KH560 ；鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZlOl、NDZ102中的一種0. 2 1份潤滑劑白油、硬脂酸鈣、十二烷基苯磺酸鈉中的一種1 5份首先將聚丙烯、納米碳酸鈣和偶聯(lián)劑混合均勻后擠出造粒得到母料，然后按照聚合物加工成型的方法將聚合物母料、聚丙烯、滑石粉和助劑在雙螺桿擠出機中擠出。加熱段溫度為185 210°C，機頭溫度為190 220°C，螺桿轉(zhuǎn)速180 MOr/min，擠出后水冷卻、 切粒機造粒，將粒料干燥至水分含量在0. Ol %以下即得改性聚丙烯。
權(quán)利要求
1.一種無機剛性粒子/聚丙烯納米復合材料的改性，其特征在于按照重量分數(shù)計算， 它是由聚丙烯90 110份、納米碳酸鈣1 30份和滑石粉1 30份加入助劑制備而成。
2.按照權(quán)利要求1所訴無機剛性粒子/聚丙烯納米復合材料的改性，其特征在于按照重量分數(shù)計算，它是由聚丙烯100份、納米碳酸鈣20份和滑石粉10份加入助劑制備而成。
3.按照權(quán)利要求1和2所訴無機剛性粒子/聚丙烯納米復合材料的改性，其特征在于 所訴納米碳酸鈣的粒徑為25nm lOOnm。
4.按照要求3所訴無機剛性粒子/聚丙烯納米復合材料的改性，其特征在于所訴納米碳酸鈣的粒徑為25nm。
5.按照權(quán)利要求1和2所訴無機剛性粒子/聚丙烯納米復合材料，其特征在于所訴滑石粉的目數(shù)為1250目。
6.權(quán)利要求1-5所訴無機剛性粒子/聚丙烯納米復合材料的改性，其特征在于將聚丙烯、納米碳酸鈣和助劑擠出造粒得到母料，然后按照聚合物加工成型的方法將聚合物母料、聚丙烯、滑石粉和助劑在雙螺桿擠出機中擠出得到聚丙烯材料，將粒料干燥至水分含量在0. 01%以下即得改性聚丙烯。
7.按照權(quán)利要求6所述無機剛性粒子/聚丙烯納米復合材料的改性，其特征在于所訴雙螺桿擠出機的螺桿溫度為1區(qū)185°C 190°C、II區(qū)190°C 195°C、III區(qū)195°C 200°C、IV 區(qū) 195°C 200°C、V 區(qū) 200°C 205°C、VI 區(qū) 200°C 205°C、VII 區(qū) 200°C 205°C、 機頭溫度205°C 215°C，螺桿轉(zhuǎn)速為180 220轉(zhuǎn)/分。
8.按照權(quán)利要求6所訴無機剛性粒子/聚丙烯納米復合材料的改性，其特征在于所訴雙螺桿擠出機的螺桿溫度為1區(qū)190°C、II區(qū)195°C、III區(qū)200°C、IV區(qū)200°C、V區(qū) 2050C、VI區(qū)205°C、VII區(qū)200°C、機頭溫度215°C，螺桿轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種降低碳酸鈣/聚丙烯納米復合材料成型收縮比的方法，該方法首先將聚丙烯、納米碳酸鈣和偶聯(lián)劑混合均勻后擠出造粒得到母料，然后按照聚合物加工成型的方法將聚合物母料、聚丙烯、滑石粉和助劑在雙螺桿擠出機中造粒并干燥即得本發(fā)明的改性聚丙烯。本發(fā)明方法改善了碳酸鈣/聚丙烯納米復合材料成型收縮率大的缺點，且克服了以往納米級填充物在下料過程中運送困難、易架橋的缺點，其制備方法工藝流程簡單，操作方便，且通過此種方法制備的改性聚丙烯復合材料成本低、力學性能優(yōu)良，具有非常好的市場應用場景。對于拓展聚丙烯的應用領域、增加其使用價值有著非常重要的現(xiàn)實意義。
文檔編號C08K3/26GK102336955SQ201010230088
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月19日
發(fā)明者劉士濤, 孫劍, 楊鑫, 賈宇沖, 馬俊杰 申請人:哈爾濱鑫達高分子材料工程中心有限責任公司