一種改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法：按照重量百分比組成準備好各種原料；在高速攪拌機中首先投入無鹵阻燃劑，再投入偶聯(lián)劑，攪拌，然后投入硬脂酸，攪拌，最后投入共聚聚丙烯、光穩(wěn)定劑、增韌劑和馬來酸酐接枝聚丙烯，攪拌，得到混合物料；將混合物料送入雙螺桿擠出機中進行擠出，得到擠出制品；對得到的擠出制品在冷卻水槽中進行冷卻；對冷卻后的擠出制品進行造粒。本發(fā)明制備方法工藝簡單，制備得到的改性聚丙烯復(fù)合材料具有良好的耐候性、阻燃性、韌性、剛性和耐劃性，使用壽命長，環(huán)保性滿足RoHS標準要求，同時滿足低煙無鹵環(huán)保要求，可以進行吹塑加工，適用于生產(chǎn)各種汽車部件、電器部件等，尤其適用于生產(chǎn)戶外坐臺看椅。
【專利說明】一種改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熱塑性高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚丙烯(PP)作為三大通用塑料之一，具有無毒、密度輕、易加工、耐化學(xué)腐蝕、電絕緣性好等優(yōu)良性能，被廣泛用于日常生活用品、電子電器、交通、機電和建材等諸多領(lǐng)域。但PP屬易燃材料，其氧指數(shù)(LOI)只有17.4~18.5，燃燒時產(chǎn)生大量的熔滴極易傳播火焰，這就使PP在許多領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。對PP的阻燃，過去常采用含鹵阻燃劑。這類阻燃劑雖然添加量少，阻燃效果顯著，但在燃燒時產(chǎn)生較多的煙霧和有毒、腐蝕性氣體，造成二次污染。隨著環(huán)保和衛(wèi)生法規(guī)的完善，目前歐美等發(fā)達國家已經(jīng)開始禁止使用含鹵、磷及重金屬阻燃劑。無毒、抑煙和環(huán)保的無鹵阻燃劑逐漸取代含鹵阻燃劑必將成為主流。特別是2005年歐盟《關(guān)于在電子電氣設(shè)備中禁止使用某些有害物質(zhì)指令》的出臺，更加快了無鹵阻燃劑的發(fā)展進程。無鹵阻燃劑主要以磷系化合物和金屬氫氧化物為主。這兩類化合物燃燒時不揮發(fā)、不產(chǎn)生腐蝕性氣體，被稱為無公害阻燃劑，已在國外得到深入的研究和廣泛應(yīng)用。
[0003]耐侯改性聚丙烯材料是由于聚丙烯含有不穩(wěn)定的叔碳基團，經(jīng)光、熱、氧作用后，易發(fā)生老化降解而導(dǎo)致變色、強度下降等問題，從而限制了其在戶外制品上的應(yīng)用。因此，通過對聚丙烯進行耐候改性，可以大幅度提高聚丙烯材料在戶外惡劣氣候條件下的使用壽命。
`[0004]本發(fā)明針對上述情況，研發(fā)出一種低煙無鹵耐候的新型聚丙烯改性材料，可以滿足各種戶外聚丙烯制品材料的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0007]I)按照共聚聚丙烯60~80%、增韌劑2~10%、馬來酸酐接枝聚丙烯I~10%、偶聯(lián)劑0.1~2%、無鹵阻燃劑5~30%、光穩(wěn)定劑0.2~2%、硬脂酸I~2%的重量百分比組成準備好各種原料；
[0008]2)在高速攪拌機中首先投入無鹵阻燃劑，再投入偶聯(lián)劑，以400~600rpm的攪拌速度攪拌2~5min,然后投入硬脂酸，以650~1400rpm的攪拌速度攪拌2~5min,最后投入共聚聚丙烯、光穩(wěn)定劑、增韌劑和馬來酸酐接枝聚丙烯，以400~600rpm的攪拌速度攪拌3~7min,得到攪拌均勻的混合物料；
[0009]3)將上述混合物料送入轉(zhuǎn)速為300~450r/min的雙螺桿擠出機中進行擠出，擠出溫度為185~201°C，得到擠出制品；
[0010]4)對上述得到的擠出制品在水溫為45~65°C的冷卻水槽中進行冷卻；
[0011]5)對冷卻后的擠出制品采用轉(zhuǎn)速為400~600rpm的切粒機進行造粒，即得到改性聚丙烯復(fù)合材料的粒料。
[0012]采用步驟2)的加料順序和攪拌工藝后，無鹵阻燃劑首先被偶聯(lián)劑充分包覆，然后被硬脂酸再次包覆，提高阻燃性和無鹵阻燃劑與共聚聚丙烯的相容性，降低對光穩(wěn)定劑的影響，使光穩(wěn)定劑的光穩(wěn)定效果得以發(fā)揮，保證了改性聚丙烯復(fù)合材料的耐候性；硬脂酸還能夠與偶聯(lián)劑一起形成無鹵阻燃劑和光穩(wěn)定劑之間的緩沖物質(zhì)，同時提高制得的改性聚丙烯復(fù)合材料的阻燃性和光穩(wěn)定性。
[0013]步驟3)中，若擠出溫度低，物料在雙螺桿擠出機中混煉熔融不好，極易形成各成分分散不均；擠出溫度高，會破壞各種物料的性能，因此將擠出溫度控制在185~201°C。
[0014]步驟4)中，若冷卻水的溫度低，后續(xù)切粒時的切口會發(fā)白，且料粒易碎，產(chǎn)生碎屑；冷卻水的溫度高，易造成連粒和粘?，F(xiàn)象，因此將冷卻水槽中的水溫控制在45~65°C。
[0015]優(yōu)選地，所述的增韌劑為聚烯烴彈性體。聚烯烴彈性體的增韌效果較好，使制得的改性聚丙烯復(fù)合材料在_40°C的低溫仍能保持良好的力學(xué)性能。
[0016]優(yōu)選地，所述的馬來酸酐接枝聚丙烯的接枝度為8~20%。接枝度達到8~20%時，馬來酸酐接枝聚丙烯提高無鹵阻燃劑與共聚聚丙烯的相容性的效果較好，使制得的改性聚丙烯復(fù)合材料最大限度保持共聚聚丙烯的原有物性。
[0017]優(yōu)選地，所述的偶 聯(lián)劑為Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷可以很好地包覆無鹵阻燃劑，提高無鹵阻燃劑與共聚聚丙烯的相容性，降低對光穩(wěn)定劑的影響，使光穩(wěn)定劑的光穩(wěn)定效果得以發(fā)揮，保證了制得的改性聚丙烯復(fù)合材料的耐候性。
[0018]優(yōu)選地，所述的無鹵阻燃劑由聚磷酸銨、三聚氰胺或三聚氰胺聚磷酸鹽、季戊四醇和有機蒙脫土組成。無鹵阻燃劑燃燒時不會產(chǎn)生有毒的腐蝕性氣體，避免了對人體健康和環(huán)境的危害，符合歐盟RoHS的標準，滿足低煙無鹵環(huán)保阻燃要求。復(fù)配后的無鹵阻燃劑大大提高了制得的改性聚丙烯復(fù)合材料的阻燃性，同時能夠滿足聚丙烯塑料的吹塑要求，降低成本。
[0019]優(yōu)選地，聚磷酸銨、三聚氰胺或三聚氰胺聚磷酸鹽、季戊四醇和有機蒙脫土的質(zhì)量比為2~6:1~4:1~3:0.2~0.6?？刂凭哿姿徜@、三聚氰胺或三聚氰胺聚磷酸鹽、季戊四醇和有機蒙脫土的質(zhì)量比在該范圍內(nèi)，在達到較好的阻燃效果的同時，進一步降低了成本。
[0020]優(yōu)選地，所述的光穩(wěn)定劑為聚{(6-嗎啉基-5-三嗪-2，4- 二基)(2，2，6，6_四甲基哌啶基)亞胺基六亞甲基[(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亞胺基]}，其分子式為(C31H56N8O)n，CAS號為82451-48-7。該光穩(wěn)定劑為聚合型高分子量受阻胺光穩(wěn)定劑，含有受阻胺基團和三嗪基團，光穩(wěn)定效果優(yōu)良，能夠提高改性聚丙烯復(fù)合材料的耐候性和使用壽命。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明制備方法工藝簡單，現(xiàn)有的通用設(shè)備即可滿足制備要求，成本低，不必進行設(shè)備改造；制備時無鹵阻燃劑首先被偶聯(lián)劑充分包覆，然后被硬脂酸再次包覆，通過二次包覆，不僅加強了阻燃性，而且在加工過程中可以有效地保證無鹵阻燃劑的阻燃性，另外二次包覆有效地將無鹵阻燃劑和光穩(wěn)定劑隔離，避免了無鹵阻燃劑和光穩(wěn)定劑的直接接觸，避免了無鹵阻燃劑對光穩(wěn)定劑的不利影響，提高了本發(fā)明改性聚丙烯復(fù)合材料的耐候性。因此，采用本發(fā)明方法制備得到的改性聚丙烯復(fù)合材料具有良好的耐候性、阻燃性、韌性、剛性和耐劃性，使用壽命長，環(huán)保性滿足RoHS標準要求，同時滿足低煙無鹵環(huán)保要求，可以進行吹塑加工，適用于生產(chǎn)各種汽車部件、電器部件等，尤其適用于生產(chǎn)戶外坐臺看椅。
【具體實施方式】
[0022]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0023]實施例1:按照共聚聚丙烯65%，聚烯烴彈性體6%，馬來酸酐接枝聚丙烯6%，Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.5%，聚磷酸銨10%，三聚氰胺5%，季戊四醇5%，有機蒙脫土 1%，CAS號為82451-48-7的光穩(wěn)定劑0.5%，硬脂酸1%的重量百分比組成準備好各種原料；在高速攪拌機中首先投入無鹵阻燃劑，再投入偶聯(lián)劑，以600rpm的攪拌速度攪拌5min，然后投入硬脂酸，以1400rpm的攪拌速度攪拌5min，最后投入共聚聚丙烯、光穩(wěn)定劑、增韌劑和馬來酸酐接枝聚丙烯，以600rpm的攪拌速度攪拌6min，得到攪拌均勻的混合物料；
3)將上述混合物料送入轉(zhuǎn)速為300r/min的雙螺桿擠出機中進行擠出，擠出溫度為185~2010C，得到擠出制品；4)對上述得到的擠出制品在水溫為45~65°C的冷卻水槽中進行冷卻；5)對冷卻后的擠出制品采用轉(zhuǎn)速為400rpm的切粒機進行造粒，即得到實施例1的改性聚丙烯復(fù)合材料的粒料。
[0024]實施例2:按照共聚聚丙烯60%，聚烯烴彈性體4%，馬來酸酐接枝聚丙烯5%，Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.3%，聚磷酸銨14%，三聚氰胺7.5%，季戊四醇6.5%，有機蒙脫土 1.3%，CAS號為82451-48-7的光穩(wěn)定劑0.2%，硬脂酸1.2%的重量百分比組成準備好各種原料；在高速攪拌機中首先投入無鹵阻燃劑，再投入偶聯(lián)劑，以550rpm的攪拌速度攪拌5min，然后投入硬脂酸，以1200rpm的攪拌速度攪拌5min，最后投入共聚聚丙烯、光穩(wěn)定劑、增韌劑和馬來酸酐接枝`入轉(zhuǎn)速為350r/min的雙螺桿擠出機中進行擠出，擠出溫度為185~201°C，得到擠出制品；4)對上述得到的擠出制品在水溫為45~65°C的冷卻水槽中進行冷卻；5)對冷卻后的擠出制品采用轉(zhuǎn)速為550rpm的切粒機進行造粒，即得到實施例2的改性聚丙烯復(fù)合材料的粒料。
[0025]實施例3:按照共聚聚丙烯70%，聚烯烴彈性體8%，馬來酸酐接枝聚丙烯8%，Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷1.0%，聚磷酸銨4.5%，三聚氰胺2.7%，季戊四醇2.3%，有機蒙脫土 0.3%，CAS號為82451-48-7的光穩(wěn)定劑1.5%，硬脂酸1.7%的重量百分比組成準備好各種原料；在高速攪拌機中首先投入無鹵阻燃劑，再投入偶聯(lián)劑，以400rpm的攪拌速度攪拌4min，然后投入硬脂酸，以650rpm的攪拌速度攪拌5min，最后投入共聚聚丙烯、光穩(wěn)定劑、增韌劑和馬來酸酐接枝聚丙烯，以400rpm的攪拌速度攪拌6min，得到攪拌均勻的混合物料；3)將上述混合物料送入轉(zhuǎn)速為450r/min的雙螺桿擠出機中進行擠出，擠出溫度為185~201°C，得到擠出制品；4)對上述得到的擠出制品在水溫為45~65°C的冷卻水槽中進行冷卻；5)對冷卻后的擠出制品采用轉(zhuǎn)速為600rpm的切粒機進行造粒，即得到實施例3的改性聚丙烯復(fù)合材料的粒料。
[0026]實施例4:按照共聚聚丙烯77%，聚烯烴彈性體2%，馬來酸酐接枝聚丙烯3%，Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷1.6%，聚磷酸銨5.8%，三聚氰胺3.4%，季戊四醇2.9%，有機蒙脫土 0.5%，CAS號為82451-48-7的光穩(wěn)定劑1.8%，硬脂酸2%的重量百分比組成準備好各種原料；在高速攪拌機中首先投入無鹵阻燃劑，再投入偶聯(lián)劑，以580rpm的攪拌速度攪拌3min，然后投入硬脂酸，以1000rpm的攪拌速度攪拌4min，最后投入共聚聚丙烯、光穩(wěn)定劑、增韌劑和馬來酸酐接枝聚丙烯，以550rpm的攪拌速度攪拌7min，得到攪拌均勻的混合物料；3)將上述混合物料送入轉(zhuǎn)速為420r/min的雙螺桿擠出機中進行擠出，擠出溫度為185~201°C，得到擠出制品；4)對上述得到的擠出制品在水溫為45~65°C的冷卻水槽中進行冷卻；5)對冷卻后的擠出制品采用轉(zhuǎn)速為580rpm的切粒機進行造粒，即得到實施例4的改性聚丙烯復(fù)合材料的粒料。
[0027]以上具體實施例中，聚烯烴彈性體可以為日本三井制造的商品型號為DF740的增韌劑產(chǎn)品，其密度為870g/cm3，熔點為59°C，表面硬度shore A為73，190°C的熔融指數(shù)為
3.6g/10min,維卡軟化點為48°C，脆化溫度〈_70°C，斷裂強度>10Mpa，斷裂伸長>800%，扭曲剛性為3Mpa。
[0028]對上述實施例1~4得到的改性聚丙烯復(fù)合材料粒料進行性能測試。根據(jù)IS04582-2007《塑料暴露于透過玻璃的日光、自然風化或?qū)嶒炇夜庠匆院箢伾淖兒托阅茏兓臏y定》方法進行老化試驗，其3000小時色差小于I ;根據(jù)UL94-1996REV.9:2009《設(shè)備和器具部件用塑料材料易燃性的試驗》測試阻燃性，其阻燃等級達到VO級，且環(huán)保性滿足RoHS標準要求。
[0029]對于以上實施例1~實施例4中得到的改性聚丙烯復(fù)合材料粒料，采用國標GB/T1843-2008《塑料懸臂梁沖擊試驗方法》測試了懸臂梁缺口沖擊強度性能，采用國標GB/T1634-2004《塑料彎曲負載熱變形溫度試驗方法》測試熱變形溫度性能，采用國標GB/T1040-2006《塑料拉伸試驗方法》測試了拉伸強度、斷裂伸長率性能，采用GB9341-2008《塑料彎曲性能試驗方法》測試了彎曲強度和彎曲模量，其性能檢測結(jié)果見表1?？梢姡景l(fā)明提供的聚丙烯復(fù)合材料具有較高的剛性、強度和韌性`。
[0030]表1實施例1~實施例4聚丙烯復(fù)合材料的性能檢測結(jié)果
[0031]
性能中位測試標準實施例1 實施例2 實施例3 實施例4
J 、KJ/m2 GB/T1843-2008 80767270
強度
熱變形溫度
VGB/T1634-2004116114113110
(IJIVlPa)
拉伸強度MPa G B/T1040-200629333742
斷裂伸長率。G B/T1040-200650607080
彎曲模量MPa GB/T9341-20081415139813761356
彎曲強度MPa GB/T9341-200834323130
【權(quán)利要求】
1.一種改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 1)按照共聚聚丙烯6(T80%、增韌劑2~10%、馬來酸酐接枝聚丙烯廣10%、偶聯(lián)劑0.廣2%、無鹵阻燃劑5~30%、光穩(wěn)定劑0.2~2%、硬脂酸f 2%的重量百分比組成準備好各種原料； 2)在高速攪拌機中首先投入無鹵阻燃劑，再投入偶聯(lián)劑，以40(T600rpm的攪拌速度攪拌2~5min，然后投入硬脂酸，以65(Tl400rpm的攪拌速度攪拌2~5min，最后投入共聚聚丙烯、光穩(wěn)定劑、增韌劑和馬來酸酐接枝聚丙烯，以40(T600rpm的攪拌速度攪拌3~7min，得到攪拌均勻的混合物料； 3)將上述混合物料送入轉(zhuǎn)速為30(T450r/min的雙螺桿擠出機中進行擠出，擠出溫度為185~201°C，得到擠出制品； 4)對上述得到的擠出制品在水溫為45飛5°C的冷卻水槽中進行冷卻； 5)對冷卻后的擠出制品采用轉(zhuǎn)速為40(T600rpm的切粒機進行造粒，即得到改性聚丙烯復(fù)合材料的粒料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的增韌劑為聚烯烴彈性體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的馬來酸酐接枝聚丙烯的接枝度為8~20%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的偶聯(lián)劑為Y-甲基丙烯酰氧基丙基二甲氧基硅烷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的無鹵阻燃劑由聚磷酸銨、三聚氰胺或三聚氰胺聚磷酸鹽、季戊四醇和有機蒙脫土組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于聚磷酸銨、三聚氰胺或三聚氰胺聚磷酸鹽、季戊四醇和有機蒙脫土的質(zhì)量比為2飛:r4: r3: 0.2、.6。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的光穩(wěn)定劑為聚{(6-嗎啉基-5-三嗪-2，4-二基)(2，2，6，6-四甲基哌啶基)亞胺基六亞甲基[(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亞胺基]I，其分子式為(C31H56N8O) n，CAS號為82451-48-7。
【文檔編號】C08K3/32GK103483689SQ201310361843
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】黃孟波, 黃立波, 劉永利 申請人:寧波泛龍塑料新材料有限公司