本發(fā)明涉及聚丙烯
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種超低線性膨脹系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：聚丙烯材料由于其價廉質(zhì)輕的優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于汽車、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域中。但聚丙烯材料本身的線性膨脹系數(shù)較大，難以滿足精密制件的尺寸要求以及在溫度變化較大的使用環(huán)境中的尺寸穩(wěn)定性要求。為了解決這一問題，通常在聚丙烯材料中添加具有長徑比的傳統(tǒng)無機填料如滑石粉等來降低材料的線性膨脹系數(shù)。但此方法降低線性膨脹系數(shù)的程度有限，通常純聚丙烯原料的線性膨脹系數(shù)約為12*10-5/℃，當(dāng)滑石粉的填充量達到20%時，材料的線性膨脹系數(shù)可降低至8*10-5/℃，但填充量較大，會存在收縮率變化、材料性能的損失、密度增大等缺點。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種在很少填料添加量的情況下，就可大大降低聚丙烯材料的線性膨脹系數(shù)，且對材料的力學(xué)性能、密度影響較小的超低線性膨脹系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。一種超低線性膨脹系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料，由下述組分按重量份數(shù)制備而成：聚丙烯90-98份，Sc2W3O122-10份，偶聯(lián)劑0.1-0.5份，熱穩(wěn)定劑0.1-1份，潤滑劑0-1份，白油0-0.5份所述聚丙烯與Sc2W3O12的重量之和為100份。進一步方案，所述聚丙烯的熔體流動速率在壓力2.16kg，溫度230℃的條件下為0.1-100g/min。所述熱穩(wěn)定劑為酚類熱穩(wěn)定劑、胺類熱穩(wěn)定劑、亞磷酸酯類熱穩(wěn)定劑中的一種或多種，如熱穩(wěn)定劑1010（抗氧劑1010）、熱穩(wěn)定劑168（抗氧劑168）所述潤滑劑為金屬皂類潤滑劑、硬脂酸復(fù)合酯類潤滑劑和酰胺類潤滑劑中的一種或多種。金屬皂類潤滑劑可以選硬脂酸鈣、硬脂酸鋅等，硬脂酸復(fù)合酯類潤滑劑可以選硬脂酸乙二醇酯等，酰胺類潤滑劑可以選EBS、芥酸酰胺等。所述Sc2W3O12為十字架狀結(jié)構(gòu)粉體，其Sc2W3O12在25℃-800℃時的線性膨脹系數(shù)約為-4*10-6~-6*10-6。所述白油為工業(yè)級白油、精制級白油或化妝級白油。所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑。本發(fā)明的另一發(fā)明目的是提供上述一種超低線性膨脹系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，將聚丙烯、偶聯(lián)劑、熱穩(wěn)定劑、潤滑劑、白油和Sc2W3O12加入螺桿擠出機中，進行熔融共混、擠出造粒，得低線性膨脹系數(shù)聚丙烯材料；所述螺桿擠出機的長徑比為35-56:1，加工溫度為170-250℃。自然界中大多數(shù)材料都隨著外部環(huán)境溫度的改變產(chǎn)生熱脹冷縮，但也有極少數(shù)特殊材料會隨著環(huán)境溫度的變化出現(xiàn)熱縮冷漲，即具有負熱膨脹的性質(zhì)，本發(fā)明中的Sc2W3O12就是一種負熱膨脹材料，其作用溫度較寬，在-263℃至927℃的溫度范圍內(nèi)都表現(xiàn)為負線性膨脹性能，本身為十字架型結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性較佳，極少的添加量，即可大大降低聚丙烯材料的線性膨脹系數(shù)，改善材料的尺寸穩(wěn)定性。所以本發(fā)明的與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：1、Sc2W3O12作為無機填料添加到聚丙烯材料中對其進行改性，可大大降低材料的線性膨脹系數(shù)；2、Sc2W3O12相對于傳統(tǒng)無機填充材料來降低材料線性膨脹系數(shù)，在很少添加量的情況下，就可大大降低聚丙烯材料的線性膨脹系數(shù)，對材料的力學(xué)性能影響較小，對密度的影響較??；3、本發(fā)明Sc2W3O12在添加量較少，一般僅為復(fù)合材料總質(zhì)量的5%左右時，即可使改性材料的線性膨脹系數(shù)達到數(shù)量級的變化，經(jīng)測試，可低至3*10-5/℃，這是普通無機填料無法達到的改性效果；4、本發(fā)明的制備方法操作簡單，材料性能容易保證?？蓱?yīng)用于航空航天、光學(xué)和通信等對材料尺寸變化要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域。具體實施方式下面實施例中酚類熱穩(wěn)定劑選用熱穩(wěn)定劑1010、熱穩(wěn)定劑168；潤滑劑選用硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸乙二醇酯、EBS、芥酸酰胺；硅烷偶聯(lián)劑選用KH-550、KH-570；鈦酸酯偶聯(lián)劑選用NDZ109、OL-T951白油選用：白油工業(yè)級白油36#、精制級白油32#、化妝級白油15#。實施例1將95公斤聚丙烯、0.5公斤酚類熱穩(wěn)定劑1010、0.5公斤潤滑劑EBS、5公斤Sc2W3O12、0.2公斤鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ109，0.2公斤白油36#在長徑比為40:1的雙螺桿擠出機中熔融混合分散，所有原料共混擠出造粒后，即得本實施例的聚丙烯復(fù)合物。制備時的加工溫度為200℃。實施例2將97公斤聚丙烯、0.5公斤酚類熱穩(wěn)定劑1010、0.5公斤潤滑劑硬脂酸鋅、0.3公斤潤滑劑硬脂酸鈣、3公斤Sc2W3O12、0.4公斤硅烷偶聯(lián)劑KH-550，0.3公斤白油32#在長徑比為56:1的雙螺桿擠出機中熔融混合分散，所有原料共混擠出造粒后，即得本實施例的聚丙烯復(fù)合物。制備時的加工溫度為220℃。實施例3將93公斤聚丙烯、0.1公斤酚類熱穩(wěn)定劑1010和0.1公斤熱穩(wěn)定劑168、0.2公斤硅烷偶聯(lián)劑KH-570，0.2公斤白油15#，7公斤Sc2W3O12在長徑比為35:1的雙螺桿擠出機中熔融混合分散，所有原料共混擠出造粒后，即得本實施例的聚丙烯復(fù)合物。制備時的加工溫度為170℃。實施例4將90公斤聚丙烯、0.1公斤酚類熱穩(wěn)定劑168、10公斤Sc2W3O12、0.5公斤鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ109，0.2公斤潤滑劑硬脂酸乙二醇酯0.5公斤白油36#，在長徑比為40:1的雙螺桿擠出機中熔融混合分散，所有原料共混擠出造粒后，即得本實施例的聚丙烯復(fù)合物。制備時的加工溫度為250℃。實施例5將98公斤聚丙烯、1公斤酚類熱穩(wěn)定劑1010、1公斤潤滑劑芥酸酰胺、2公斤Sc2W3O12、0.1公斤鈦酸酯偶聯(lián)劑OL-T951，在長徑比為40:1的雙螺桿擠出機中熔融混合分散，所有原料共混擠出造粒后，即得本實施例的聚丙烯復(fù)合物。制備時的加工溫度為190℃。將上述實施例1-5所制備的聚丙烯材料根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO11359-2-1999/ASTME831-2006方法測試線性熱膨脹系數(shù)。將樣品在23±2℃的溫度，50±5%濕度標(biāo)準(zhǔn)恒溫室溫環(huán)境中平衡24小時后切樣；測試時升溫速率5℃/min，預(yù)載力0.05N，環(huán)境氣體N2流量50mL/min。溫度范圍大于需要分析的溫度范圍，測量結(jié)束后用分析軟件截取需要分析的溫度段。測試結(jié)果如下表：其中20%滑石粉填充PP材料的制備是將80公斤聚丙烯、1公斤酚類熱穩(wěn)定劑1010、1公斤潤滑劑芥酸酰胺、20公斤滑石粉AH51210（生產(chǎn)商：遼寧艾?；邢薰荆?.1公斤硅烷偶聯(lián)劑KH-550，在長徑比為40:1的雙螺桿擠出機中熔融混合分散，所有原料共混擠出造粒后，即得本實施例的聚丙烯復(fù)合物。制備時的加工溫度為190℃。表1：線性膨脹系數(shù)測試表2：物理性能對比樣品編號密度拉伸強度彎曲強度彎曲模量懸臂梁缺口沖擊強度純PP材料0.8925311100920%滑石粉填充PP材料1.04233420536.4實施例10.93334225547.6實施例20.91324221437.3實施例30.96294328308.1實施例41.01354531477.4實施例50.90284116206.5從表1可看出，本發(fā)明所用的Sc2W3O12材料作為添加劑改性聚丙烯材料，可在填充量低于10%的情況下，大大降低材料的線性膨脹系數(shù)，較傳統(tǒng)無機礦物滑石粉填充相比，具有效果明顯、添加量低的優(yōu)點。制得的材料具有更好的尺寸穩(wěn)定性，可增大聚丙烯材料的應(yīng)用領(lǐng)域。上述的對實施例的描述是為便于該
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3