專利名稱：一種易分散、易加工的聚丙烯復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改性聚丙烯技術(shù)領(lǐng)域，是一種易分散、易加工的聚丙烯復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
將納米級(jí)的粒子通過共混、插層等手段均勻地分散到PP基體中，利用其納米尺寸效應(yīng)、比表面積大以及較強(qiáng)的界面作用力，將納米粒子的剛性、尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性與聚合物的韌性、加工性及介電性能完美地結(jié)合起來，可獲得優(yōu)異的綜合性能。比如，納米粒子對(duì)PP可達(dá)到同時(shí)增韌增強(qiáng)的目的，并使材料的阻隔性、阻燃性、熱變形溫度和耐老化性提高。另外硫酸鋇晶須同其它短纖維比較，有極高的機(jī)械強(qiáng)度，且價(jià)格在晶須行業(yè)中最低，應(yīng)用范圍非常廣泛，因此我們選擇價(jià)格低廉的納米CaCO3、高濃度硅溶膠及硫酸鋇晶須。本發(fā)明方法改善了單一組分納米粒子填充聚丙烯時(shí)納米粒子易團(tuán)聚的缺點(diǎn)，同時(shí)克服了以往納 米級(jí)填充物在下料過程中輸送困難、易堵料口及“架橋”的缺點(diǎn)。本制備方法工藝流程簡(jiǎn)單，操作方便，通過此種方法制備的聚丙烯復(fù)合材料成本低、力學(xué)性能優(yōu)良，具有非常好的市場(chǎng)前景。

發(fā)明內(nèi)容
首先對(duì)納米粒子進(jìn)行表面處理，將聚丙烯、硫酸鋇晶須、納米CaCO3粒子、高濃度硅溶膠及助劑共混擠出造粒得到納米填充母料，然后按照聚合物加工成型的方法將納米填充母料、聚丙烯樹脂和助劑在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒并干燥即得本發(fā)明方法所制備的聚丙烯復(fù)合材料。本發(fā)明在納米粒子對(duì)PP增強(qiáng)增韌的同時(shí)，改善了納米粒子在成型加工過程中易團(tuán)聚的缺點(diǎn)，使得納米粒子更均勻的包覆聚丙烯，同時(shí)提高了復(fù)合材料的耐磨、耐刮擦性能。此種方法制備的改性聚丙烯復(fù)合材料成本低、力學(xué)性能優(yōu)良，對(duì)于拓展聚丙烯的應(yīng)用領(lǐng)域、增加其使用價(jià)值有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。技術(shù)方案按照重量分?jǐn)?shù)計(jì)算，本發(fā)明一種易分散、易加工的聚丙烯復(fù)合材料，是由聚丙烯100份、硫酸鋇晶須I 10份、納米CaCO3I 20份，高濃度硅溶膠I 10份，助劑O. 5 5份組成，經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)證明納米粒子和高濃度硅溶膠的加入量超過30份時(shí)，分散性差、容易團(tuán)聚，隨著其加入量的增加，改性聚丙烯的沖擊強(qiáng)度隨之下降；納米粒子加入量低于I份時(shí)，力學(xué)性能提高的不明顯。硫酸鋇晶須加入量超過10%時(shí)，力學(xué)性能無明顯提高，并且材料韌性下降。優(yōu)選地，聚丙烯復(fù)合材料是由聚丙烯100份、納米CaCO3復(fù)合粒子10份、高濃度硅溶膠5份和硫酸鋇晶須5份并加入助劑制備而成。前述聚丙烯復(fù)合材料中的高濃度硅溶膠中納米SiO2的含量為38% 45%、CaCO3的粒徑為25nm lOOnm、硫酸鋇晶須的長(zhǎng)徑比為60。優(yōu)選地，高濃度硅溶膠中納米SiO2的含量為38 %、CaCO3的粒徑為40nm。經(jīng)研究表明，隨著高濃度硅溶膠中納米SiO2含量的增加，溶膠不穩(wěn)定，且易凝膠；隨著納米CaCO3S子粒徑的增大，聚丙烯復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度降低。本發(fā)明還提供了一種易分散、易加工的聚丙烯復(fù)合材料的制備方法將聚丙烯、硫酸鋇晶須、納米CaCO3粒子、高濃度硅溶膠及助劑共混擠出造粒得到納米填充母料，然后按照聚合物加工成型的方法將納米填充母料、聚丙烯樹脂和助劑在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒并干燥即得本發(fā)明方法所制備的聚丙烯復(fù)合材料。其中，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿溫度為1區(qū)185°C 1 90°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、IV 區(qū) 200°C 205°C、VII 區(qū)200°C 205°C、機(jī)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(jī)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(jī)頭溫度215°C，螺桿轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分。隨著無機(jī)填料的微細(xì)化，粒子的比表面積增大，無機(jī)填料與基體的接觸面積增大，因而無機(jī)填料與聚合物發(fā)生物理或化學(xué)結(jié)合的可能性大，復(fù)合材料受沖擊時(shí)會(huì)產(chǎn)生更多的微裂紋和吸收更多的沖擊能。但無機(jī)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(qiáng),而PP極性弱,兩者相容性差,加之微粒的表面能高、易團(tuán)聚，難以達(dá)到均勻分散，所以無機(jī)填料在與PP共混之前要用偶聯(lián)劑對(duì)粒子表面進(jìn)行處理，將偶聯(lián)劑均勻地包覆在粒子表面以防止其團(tuán)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(jī)微納米填料納米CaCO3粒子I 20份硫酸鋇晶須I 10份高濃度硅溶膠納米SiO2含量為38%的I 10份偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑KH550、KH560中的一種O. 2 I份潤滑劑白油、硬脂酸鈣、十二烷基苯磺酸鈉中的一種I 5份首先對(duì)納米粒子進(jìn)行表面處理，將聚丙烯、硫酸鋇晶須、納米CaCO3粒子、高濃度硅溶膠及助劑共混擠出造粒得到納米填充母料，然后按照聚合物加工成型的方法將聚合物母料、聚丙烯和助劑在雙螺桿擠出機(jī)中擠出。加熱段溫度為185 210°C，機(jī)頭溫度為190 220°C，螺桿轉(zhuǎn)速180 240r/min，擠出后水冷卻、切粒機(jī)造粒，將料粒干燥至水分含量在0.01%以下即得聚丙烯復(fù)合材料。具體實(shí)例實(shí)例一(I)納米填充母料的制備
H3 用量(份數(shù))~
PP樹月旨Z30SIoo
納米 CaCO340nm 級(jí)20
權(quán)利要求
1.一種易分散、易加工的聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于組分是聚丙烯100份、硫酸鋇晶須I 10份、納米CaCO3I 20份，高濃度硅溶膠I 10份，助劑O. 5 5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種易分散、易加工的聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于=CaCO3的粒徑為25nm lOOnm、硫酸鋇晶須長(zhǎng)徑比為60。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種易分散、易加工的聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于高濃度硅溶膠中納米二氧化硅的含量為38% 45%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種易分散、易加工的聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于對(duì)納米粒子進(jìn)行表面處理，將聚丙烯、硫酸鋇晶須、納米CaCO3粒子、高濃度硅溶膠及助劑共混擠出造粒得到納米填充母料。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種易分散、易加工的聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于按照聚合物加工成型的方法將納米填充母料、聚丙烯樹脂和助劑在雙螺桿擠出機(jī)中擠出得到聚丙烯復(fù)合材料，將粒料干燥至水分含量在0.01%以下。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種易分散、易加工的聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，首先對(duì)納米粒子進(jìn)行表面處理，將聚丙烯、硫酸鋇晶須、納米CaCO3粒子、高濃度硅溶膠及助劑共混擠出造粒得到納米填充母料，然后按照聚合物加工成型的方法將納米填充母料、聚丙烯樹脂和助劑在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒并干燥即得本發(fā)明方法所制備的聚丙烯復(fù)合材料。本發(fā)明方法改善了單一組分納米粒子填充聚丙烯時(shí)納米粒子易團(tuán)聚的缺點(diǎn)，提高了產(chǎn)品的耐磨、耐刮擦性能，并且使用高濃度硅溶膠代替納米SiO2粒子，通過共混高濃度硅溶膠、納米CaCO3粒子及硫酸鋇晶須均勻的包覆聚丙烯，克服了以往納米級(jí)填充物在下料過程中輸送困難、易堵料口及“架橋”的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)C08K13/06GK102827419SQ20111015851
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者楊鑫, 鮑紅光, 馬俊杰, 翟春熙, 劉申 申請(qǐng)人:黑龍江鑫達(dá)企業(yè)集團(tuán)有限公司