專利名稱：一種高模量低收縮率低填充聚丙烯復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分子材料，更具體地，涉及一種高模量低收縮率低填充聚丙烯復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
塑料作為一種新型人造材料，已廣泛應(yīng)用在國民經(jīng)濟各行各業(yè)和人民生活中。通常生產(chǎn)塑料制品的原料是采用純樹脂，如PE、PP、ABS等直接加工成型。隨著高分子材料及復(fù)合材料工業(yè)化應(yīng)用進程的加快，各工業(yè)部門不斷提出更高的要求，如較高的拉伸強度、模量、導(dǎo)熱系數(shù)、熱畸變溫度及較低的熱膨脹性和成本等，純樹脂顯得力不從心。在純樹脂中添加各類非金屬和金屬粉體填料，可以提升塑料樹脂的各類性能，使其達(dá)到所需要的技術(shù)指標(biāo)和高性價比?？捎米魉芰咸盍系牟牧嫌泻芏啵Ｓ玫牟牧嫌蠧aCO3、改性蒙脫土、白炭黑、鈦白粉、粉煤灰、高嶺土、云母粉、硅灰石粉、石墨、赤泥、硅藻土、玻璃微珠、水鎂石、重晶石、石棉等。填料添加在塑料中所起的作用主要包括以下3個方面
(I)降低成本。由于石油資源的緊缺，導(dǎo)致樹脂和石化原料價格上漲，礦物粉體售價低于合成樹脂10 15倍，適量填充可使塑料成本有所降低。例如，在聚氯乙烯和聚丙烯中加入大量的碳酸鈣。·(2)補強作用。某些填料作為補強劑可提高塑料制品的硬度、彈性模量、尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等物理機械性能。例如，加入改性蒙脫土可提高低壓聚乙烯的彎曲彈性模量。(3)功能作用。添加大多數(shù)填料后塑料產(chǎn)品具有原先不曾有的特殊功能，如光降解性能、滲透性、耐水性、耐候性、防火阻燃性、耐油性、電磁功能等。例如，添加石墨可增加塑料的導(dǎo)電性、耐磨性。但填料的多加也會帶來不利的影響，比如材料的密度增加，沖擊性能下降等。近年來，利用納米材料填充聚丙烯，開發(fā)出具有特殊功能的復(fù)合材料，成為聚丙烯填充改性的新方向。納米粒子是指尺寸介于1-100 nm的固體顆粒。一般認(rèn)為，填充粒子的粒度越小，比表面積越大，與聚合物基體樹脂的界面結(jié)合力越強，得到越高性能的復(fù)合材料。與傳統(tǒng)的PP共混相比，納米PP復(fù)合材料具有更好的剛性，并且保持了良好的低溫沖擊性。填充5%的納米填料與填充25%的改性蒙脫土所得復(fù)合材料的剛性相當(dāng)。而且PP納米復(fù)合材料還具有好的尺寸穩(wěn)定性、較低的熱膨脹率。但是納米材料有個致命弊
端----分散性，關(guān)于納米填料和聚丙烯材料的復(fù)合一些報道，(Macromolecules, 2002, 35 (
6) : 2042 - 2049. Eur Polym J，2003，39 ( 6) : 945 — 950.高分子材料科學(xué)與工程，2007，23 ( 5) : 242 — 245.)他們過多的考慮通過不同的方法改性納米填料母粒蒙脫土，t匕如，熔融插層，原位接枝插層等，使納米材料很好的在有機高分子材料基體中分散和相容，從而提高材料的機械性能功能，但忽略了改性納米填料母粒用聚丙烯的形狀和流動性的影響，也沒有很好的控制納米填料的分散性，所以到目前為止，都沒有很好的解決納米填料的分散性問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種高模量低收縮率低填充聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，該方法將納米材料在聚丙烯材料中很好的分散和接觸，納米材料的優(yōu)勢得到很好的發(fā)揮，該聚丙烯復(fù)合材料不僅具有普通填料帶來的硬度和模量高以及收縮率低等優(yōu)點，而且克服了沖擊強度下降、密度增加的缺點，得到一種高模量、低收縮的低填充聚丙烯復(fù)合材料，大大拓寬了聚丙烯材料的應(yīng)用范圍。。本發(fā)明提供一種高模量低收縮率低填充聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于按重量分?jǐn)?shù)計，包括68-97份聚丙烯，2-10份改性納米填料母粒，O. 1-1. O份熱穩(wěn)定劑DSTP，0. 1-1. O份抗氧劑1010，O. 1-0. 5份抗氧劑168。制備所述改性納米填料母粒，包括以下步驟
(1)在溶液中，將用十八烷基銨鹽有機化的納米填料與馬來酸酐和少量輔助溶脹劑進行溶脹；
(2)溶脹后的有機納米填料再與粉狀的高流動性聚丙烯和適量引發(fā)劑在混煉機中進行熔融反應(yīng)，使得納米填料與接枝聚丙烯充分分散和接觸，得到一種聚丙烯/納米填料接枝插層共混物，即為改性納米填料母粒。優(yōu)選的，按重量分?jǐn)?shù)計，其還包括0-25份增韌劑。

優(yōu)選的，所述聚丙烯為不同流動性的均聚和共聚聚丙烯混合體。優(yōu)選的，所述共聚聚丙烯的共聚單體為乙烯，所述乙烯含量在4-10%/mol的范圍內(nèi)，所述聚丙烯的熔體流動速率為5-50g/10min。優(yōu)選的，所述增韌劑為POE或EPDM橡膠彈性體。優(yōu)選的，所述改性填料用的聚丙烯為粉狀的高流動性聚丙烯，其熔體流動速率為80g/10min。優(yōu)選的，所述改性納米填料母粒包括硅酸鹽，而所述的硅酸鹽具有層狀結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，所述硅酸鹽為蒙脫土、水輝石、海泡石、云母、滑石、綠土、高嶺土、石墨、金屬氧化物、金屬二硫化物中的任一種。提供一種高模量低收縮率低填充聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟，
(1)改性納米填料母粒在溶液中，將用長鏈有機胺有機化的納米填料與馬來酸酐和少量輔助溶脹劑進行溶脹；溶脹后的有機納米填料再與粉狀的高流動性聚丙烯和適量引發(fā)劑在混煉機中進行熔融反應(yīng)，使得納米填料與接枝聚丙烯充分分散和接觸，得到一種聚丙烯/納米填料接枝插層共混物；
(2)按重量配比稱取原料；
(3)將聚丙烯、改性納米填料母粒、增韌劑、熱穩(wěn)定劑DSTP、抗氧劑1010、抗氧劑168在高速混合器中干混3 - 5分鐘；
(4)將混合的原料置于雙螺桿機中經(jīng)熔融擠出，造粒，其工藝為一區(qū)180 190°C，二區(qū)200 210°C，三區(qū)200 210°C，四區(qū)210 215°C，五區(qū)210 215，六區(qū)210 215，七區(qū)215 225，八區(qū)215 225，九區(qū)215 225，十區(qū)215 225 ;停留時間為1-2分鐘，壓力為 12 — 18MPa。本發(fā)明是一種高模量低收縮率低填充聚丙烯復(fù)合材料，該復(fù)合材料具有填充材料使用量小、模量高和收縮率低的優(yōu)點，并且制備該聚丙烯復(fù)合材料的工藝簡單、成本低。
具體實施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明，并使本發(fā)明的上述優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明是通過在原位插層的基礎(chǔ)上，改變改性納米粉體填料是利用高流動性聚丙烯的形狀和流動性的特點，通過兩者的結(jié)合來系統(tǒng)的改性納米粉體填料，使得納米材料在高流動性聚丙烯材料中很好的分散和接觸，納米材料的優(yōu)勢得到很好的發(fā)揮，聚丙烯材料不僅具有普通填料帶來的硬度和模量高以及收縮率低等優(yōu)點，而且克服了沖擊強度下降而密度增加的缺點，得到一種高模量、低收縮率、低填充聚丙烯復(fù)合材料。一種高模量低收縮率低填充聚丙烯復(fù)合材料，按重量分?jǐn)?shù)計，包括68-97份聚丙烯，2-10份改性的填料母粒，O. 1-1. O份熱穩(wěn)定劑DSTP，0. 1-1. O份抗氧劑1010，O. 1-0. 5份抗氧劑168。制備改性納米填料母粒的方法，包括以下步驟
(1)在溶液中，將用十八烷基銨鹽有機化的納米填料與馬來酸酐和少量輔助溶脹劑進行溶脹；
(2)溶脹后的有機納米填料再與粉狀的高流動性聚丙烯和適量引發(fā)劑在混煉機中進行熔融反應(yīng)，使得納米填料與接枝聚丙烯充分分散和接觸，得到一種聚丙烯/納米填料接枝插層共混物，即為改性納米填料母粒 。還包括0-25份增韌劑。聚丙烯為不同流動性的均聚和共聚聚丙烯混合體。共聚丙烯的共聚單體為乙烯，其含量在4-10%/mol的范圍內(nèi)，聚丙烯的熔體流動速率在 230 0C X 2. 16kg 的條件下，為 5-50g/10min。改性填料用的聚丙烯為粉狀的高流動性聚丙烯，其熔體流動速率在2300C X 2. 16kg 的條件下為 80g/10min。改性的填料母粒包括硅酸鹽，所述硅酸鹽為層狀結(jié)構(gòu)。硅酸鹽為蒙脫土、水輝石、海泡石、云母、滑石、綠土、高嶺土、石墨、金屬氧化物、金屬二硫化物中的任一種。增韌劑為POE或EPDM等橡膠彈性體。一種高模量低收縮率低填充聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟
(1)改性納米填料母粒在溶液中，將用十八烷基銨鹽有機化的納米填料與馬來酸酐和少量輔助溶脹劑進行溶脹；溶脹后的有機納米填料再與粉狀的高流動性聚丙烯和適量引發(fā)劑在混煉機中進行熔融反應(yīng)，使得納米填料與接枝聚丙烯充分分散和接觸，得到一種聚丙烯/納米填料接枝插層共混物，即為改性納米填料母粒；
(2)按重量配比稱取原料；
(3)將聚丙烯、改性納米填料母粒、增韌劑、熱穩(wěn)定劑DSTP、抗氧劑1010、抗氧劑168在高速混合器中干混3 - 5分鐘；
(4)將混合的原料置于雙螺桿機中經(jīng)熔融擠出，造粒，其工藝為一區(qū)180 190°C，二區(qū)200 210°C，三區(qū)200 210°C，四區(qū)210 215°C，五區(qū)210 215，六區(qū)210 215，七區(qū)215 225，八區(qū)215 225，九區(qū)215 225，十區(qū)215 225 ;停留時間為1-2分鐘，壓力為 12 — 18MPa。本發(fā)明采用添加一種改性納米填料母粒，利用它本身的優(yōu)點及在聚丙烯材料中良好的分散性和相容性，一方面在少量填料的情況下仍具有很高的模量，一方面在少量填料的情況下，材料的尺寸穩(wěn)定性好，收縮率低，從而制備出一種高模量、低收縮率、低填充聚丙烯復(fù)合材料。實施例1 :
首先，制備改性蒙脫土母粒，具體步驟為將用十八烷基銨鹽有機化的蒙脫土在溶液中與馬來酸酐和少量輔助溶脹劑進行溶脹；溶脹后的有機蒙脫土再與粉狀的高流動性聚丙烯重量比為85:15、0. 5%引發(fā)劑在混煉機中進行熔融反應(yīng)，使得蒙脫土與接枝聚丙烯充分分散和接觸，得到一種聚丙烯/蒙脫土接枝插層共混物，即改性的納米蒙脫土母粒。然后按下表組分配比進行備料
權(quán)利要求
1.一種高模量低收縮率低填充聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于按重量分?jǐn)?shù)計，包括 68-97份聚丙烯，2-10份改性納米填料母粒，O. 1-1. O份熱穩(wěn)定劑DSTP，0. 1-1. O份抗氧劑 1010，O. 1-0. 5 份抗氧劑 168。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高模量低收縮率低填充聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于 制備所述改性納米填料母粒的方法，包括以下步驟(1)在溶液中，將用十八烷基銨鹽有機化的納米填料與馬來酸酐和少量輔助溶脹劑進行溶脹；(2)溶脹后的有機納米填料再與粉狀的高流動性聚丙烯和適量引發(fā)劑在混煉機中進行熔融反應(yīng)，使得納米填料與接枝聚丙烯充分分散和接觸，得到一種聚丙烯/納米填料接枝插層共混物，即為改性納米填料母粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高模量低收縮率低填充聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于 按重量分?jǐn)?shù)計，其還包括0-25份增韌劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高模量低收縮率低填充聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于 所述聚丙烯為不同流動性的均聚和共聚聚丙烯混合體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高模量低收縮率低填充聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于 所述共聚聚丙烯的共聚單體為乙烯，所述乙烯含量在4-10%/mol的范圍內(nèi)，所述聚丙烯的熔體流動速率為5-50g/10min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高模量低收縮率低填充聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于 所述增韌劑為POE或EPDM橡膠彈性體。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高模量低收縮率低填充聚丙烯復(fù)合材料，，其特征在于 所述改性填料用的聚丙烯為粉狀的高流動性聚丙烯，其熔體流動速率為80g/10min。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高模量低收縮率低填充聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于 所述改性納米填料母粒包括硅酸鹽，而所述的硅酸鹽具有層狀結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高模量低收縮率低填充聚丙烯復(fù)合材料，，其特征在于 所述硅酸鹽為蒙脫土、水輝石、海泡石、云母、滑石、綠土、高嶺土、石墨、金屬氧化物、金屬二硫化物中的任一種。
10.一種高模量低收縮率低填充聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟，(1)改性納米填料母粒在溶液中，將用長鏈有機胺有機化的納米填料與馬來酸酐和少量輔助溶脹劑進行溶脹；溶脹后的有機納米填料再與粉狀的高流動性聚丙烯和適量引發(fā)劑在混煉機中進行熔融反應(yīng)，使得納米填料與接枝聚丙烯充分分散和接觸，得到一種聚丙烯/ 納米填料接枝插層共混物；(2)按重量配比稱取原料；(3)將聚丙烯、改性納米填料母粒、增韌劑、熱穩(wěn)定劑DSTP、抗氧劑1010、抗氧劑168在高速混合器中干混3 - 5分鐘；(4)將混合的原料置于雙螺桿機中經(jīng)熔融擠出，造粒，其工藝為一區(qū)180 190°C，二區(qū)200 210°C，三區(qū)200 210°C，四區(qū)210 215°C，五區(qū)210 215，六區(qū)210 215，七區(qū)215 225，八區(qū)215 225，九區(qū)215 225，十區(qū)215 225 ;停留時間為1-2分鐘，壓力為 12 — 18MPa。
全文摘要
一種高模量低收縮率低填充聚丙烯復(fù)合材料，按重量分?jǐn)?shù)計，包括68-97份聚丙烯，2-10份改性的填料母粒，0.1-1.0份熱穩(wěn)定劑DSTP，0.1-1.0份抗氧劑1010，0.1-0.5份抗氧劑168；一種高模量低收縮率低填充聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟(1)改性納米填料母粒的制備(2)按重量配比稱取原料(3)將聚丙烯、改性納米填料母粒、增韌劑、熱穩(wěn)定劑DSTP、抗氧劑1010、抗氧劑168在高速混合器中干混3－5分鐘(4)將混合的原料置于雙螺桿機中經(jīng)熔融擠出，造粒。該復(fù)合材料具有填充材料使用量小、模量高和收縮率低的優(yōu)點，并且制備該聚丙烯復(fù)合材料的工藝簡單、成本低。
文檔編號C08L51/06GK103044781SQ201310024590
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月23日
發(fā)明者翁永華, 汪理文, 丁賢麟 申請人:蘇州潤佳工程塑料股份有限公司