專利名稱：聚烯烴/填料共混物界面的增容方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于聚合物加工領(lǐng)域。
據(jù)報道，1995年塑料及合成樹脂世界年產(chǎn)量即已高達1.2億噸，其中聚乙烯、聚丙烯為主的聚烯烴占35％，高達4200萬噸。聚乙烯、聚丙烯均為半結(jié)晶通用高分子材料，在常溫或靜態(tài)下具有較高的韌性，在低溫或高應變速率(沖擊)下則顯示脆性。因此提高其常溫或靜態(tài)下的剛性而不損害其韌性，提高其低溫或高應變速率下的韌性而不損害其剛性，使這一量大、應用面廣、廉價的高分子材料在力學性能和熱性能等方面達到或超過某些工程塑料的指標，是一項十分有意義的研究工作。(徐僖，93’全國特種工程塑料及其應用技術(shù)研討會，1993，10月，成都。)與其它材料(聚合物、填料)共混是改進聚烯烴性能的有效方法，共混體系界面相容性是決定共混材料性能的重要因素。聚烯烴與極性材料互不相容。為能得到性能優(yōu)異的部分相容體系的共混材料，必須增強其界面相互作用，改善其界面相容性。
增強填料與聚烯烴的界面相互作用的主要方法有一、利用增容劑預處理填料，通過增容劑包覆填料來達到改善與聚合物基體的相容性。這類增容劑的共同特點一端有官能團與填料反應，錨固在填料表面，而另一端為長的烷基鏈增加與聚烯烴的相容性。雖然采用該方法可以顯著增強聚烯烴與填料界面結(jié)合力，提高聚合物與填料界面相容性，但是在加工溫度下，由于聚烯烴的流動性較差(與低分子相比)仍難以徹底消除由于空氣殘留而導致的界面缺陷。
二、通過高能射線如γ輻照、電子束、紫外線及等離子體等對聚烯烴進行預輻照，在其分子鏈中引入含氧極性基團能提高與填料的界面相容性。缺點在于設備投資較大，加工時間較長，工業(yè)化有一定困難。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)措施實現(xiàn)將聚烯烴100份與填料5～50份在120～170℃機械混合后，用頻率為2450MHz，功率為200～1500w條件下，微波輻照10～240秒，待溫度達到100～180℃后，冷卻，造粒，產(chǎn)物即可用于材料的擠出或注射成型。
聚烯烴為高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和/或聚丙烯。
填料為導電型填料碳黑，磁性化合物鈦酸鉛鋯、鈦酸鋇，微波介質(zhì)碳酸鈣、氫氧化鋁和絹英粉，粒度為0.1～10μm。
試驗結(jié)果表明適當?shù)奈⒉ㄝ椪漳茉诓挥绊懖牧锨Φ幕A(chǔ)上，顯著地提高極性填料填充聚乙烯的斷裂伸長率，用碳黑、鈦酸鉛鋯、氫氧化鋁和碳酸鈣填充的聚乙烯材料分別提高了270％、100％、85％、41％。因此，微波輻照有望成為一種提高塑料制品力學性能的有效手段。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.通過微波輻照，能顯著改善不相容混體系界面相容性，提高材料的力學性能，詳見表1所列數(shù)據(jù)。
2.通過微波輻照，能克服采用常規(guī)化學增容導致的化學工業(yè)污染，是一種清潔、高效的無污染界面增容方法。可廣泛應用于塑料加工工業(yè)。
本發(fā)明的工藝流程由以下附圖和實施例給出

圖1 微波輻照增容聚烯烴/填料共混物工藝流程框圖1.聚烯烴，2.填料，3.機械混合，4.微波輻照5.造粒，6.擠出或注射成型，7.產(chǎn)品實施例以下是通過實施例對本發(fā)明進行的具體描述，有必要在此指出的是以下實施例只用于對本發(fā)明進行的進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)上述本發(fā)明內(nèi)容對本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整。
1.將100份高密度聚乙烯與10份碳黑在120～170℃機械混合后，在用頻率為2450MHz，功率為200w條件下，微波輻照30秒，待溫度達到120℃后，冷卻，造粒，產(chǎn)物可用于擠出或注射成型。Instron拉伸測試儀測試表明，輻照后，在屈服強度不變的情況下，材料的斷裂伸長率由142％上升到523％。聚乙烯牌號齊魯6098，填料粒度0.3μm2.將100份高密度聚乙烯與20份鈦酸鉛鋯在120～170℃機械混合后，在頻率為2450MHz，功率為200w條件下，微波輻照60秒，待溫度達到160℃后，冷卻，造粒，產(chǎn)物可用于擠出或注射成型。Instron拉伸測試儀測試表明，輻照后，在屈服強度不變的情況下，材料的斷裂伸長率由282％上升到562％。聚乙烯牌號齊魯6098，填料粒度1.0μm3.將100份高密度聚乙烯與20份氫氧化鋁在120～170℃機械混合后，在頻率為2450MHz，功率為200w條件下，微波輻照120秒，待溫度達到160℃后，冷卻，造粒，注射成型。Instron拉伸測試儀測試表明，輻照后，在屈服強度不變的情況下，材料的斷裂伸長率由457％上升到849％。聚乙烯牌號齊魯6098，填料粒度1.5μm。
4.將100份高密度聚乙烯與30份碳酸鈣在120～170℃機械混合后，在頻率為2450MHz，功率為200w條件下，微波輻照120秒，待溫度達到160℃后，冷卻，造粒，注射成型。Instron拉伸測試儀測試表明，輻照后，在屈服強度不變的情況下，材料的斷裂伸長率由847％上升到1197％。聚乙烯牌號齊魯6098，填料粒度3μm。
5.將100份聚丙烯與10份絹英粉在120～170℃機械混合后，在頻率為2450MHz，功率為200w條件下，微波輻照30秒，待溫度達到160℃后，冷卻，造粒，注射成型。Instron拉伸測試儀測試表明，輻照后，在屈服強度基本不變的情況下，材料的斷裂伸長率由11％上升到15％。聚丙稀牌號燕山1300，填料粒度0.5μm。
6.將100份線性低密度聚乙烯與10份碳黑在120～170℃機械混合后，在頻率為2450MHz，功率為200w條件下，微波輻照30秒，待溫度達到160℃后，冷卻，造粒，注射成型。Instron拉伸測試儀測試表明，輻照后，在屈服強度基本不變的情況下，材料的斷裂伸長率由20％上升到40％。線性低密度牌號齊魯7042，填料粒度0.3μm。
表1.微波輻照對不同填料填充聚烯烴力學性能的影響(功率200W)屈服強度， 楊氏模量， 斷裂伸長率，MPa GPa ％HDPE/碳黑 未輻照 13.3 0.62142(100/10)輻照13.6 0.85523HDPE/壓電陶瓷 未輻照 22.8 1.36282(100/20)輻照22.3 1.13562HDPE/氫氧化鋁 未輻照 20.2 1.37457(100/20)輻照20.7 1.17849HDPE/碳酸鈣 未輻照 15.0 1.21847(100/30)輻照15.0 0.981197HDPE/二氧化硅 末輻照 18.3 1.1348(100/20)輻照18.7 1.0856PP/絹英粉 未輻照 31.0 1.6321(90/10) 輻照32.1 1.7524PP/絹英粉 末輻照 29.7 2.1411(70/30) 輻照27.8 1.891權(quán)利要求
1.一種用于聚烯烴/填料共混物界面的增容方法，其特征在于將聚烯烴100份與填料5～50份在120～170℃進行機械混合后，在頻率為2450MHz、功率為200～1500w條件下，微波輻照10～240秒，待溫度達到100～180℃后，冷卻，造粒，產(chǎn)物即可用于擠出或注射成型。
2.按照權(quán)利要求1所述聚烯烴/填料共混物界面的增容方法，其特征在于聚烯烴為高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和/或聚丙烯。
3.按照權(quán)利要求1或2所述聚烯烴/填料共混物界面的增容方法，其特征在于填料為導電型碳黑，磁性化合物鈦酸鉛鋯、鈦酸鋇，微波介質(zhì)碳酸鈣、氫氧化鋁和絹英粉，粒度為0.1～10μm。
全文摘要
一種用于聚烯烴/填料共混物界面的增容方法,其特點是將聚烯烴100份與填料5～50份在120～170℃進行機械混合后,在頻率為2450MHz、功率為200～1500w條件下,微波輻照10～240秒,待溫度達到100～180℃后,冷卻,造粒,產(chǎn)物即可用于擠出或注射成型。結(jié)果表明,通過微波輻照可誘導兩相界面發(fā)生物理和化學增容,改善兩相界面的相容性,提高材料的力學性能,它具有投資少、成本低,是一種簡便、清潔、高效、安全可靠的聚烯烴/填料界面的增容方法。
文檔編號C08J3/00GK1250787SQ9811229
公開日2000年4月19日 申請日期1998年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月12日
發(fā)明者徐僖, 張愛民 申請人:四川聯(lián)合大學