一種耐金屬鈍化的高強度PP複合材料及其製備方法與流程

2024-02-17 06:15:15 1

本發明涉及高分子材料技術領域，具體地說，是一種耐金屬鈍化的高強度PP複合材料及其製備方法。

背景技術：

聚丙烯(PP)是一種結構規整的結晶性聚合物，為白色粒料、無味、無毒、質輕的熱塑性樹脂。聚丙烯擁有良好的機械性能、沒有毒性、密度較低、能夠耐熱和化學藥品、容易成型加工等特性，且其價格相對便宜，在電子、機械、日用品等行業中被廣泛使用。聚烯烴材料的熱氧化過程是通過典型的自由基引發鏈斷機理進行的，在這一過程中，氫過氧化物是氧化反應的中間體，它繼續分解成自由基，重新引發進一步熱氧化。但是，氫過氧化物自分解成自由基的過程需要相當高的能量，此過程只有在較高的溫度下才能進行。然而，在某些金屬離子如Fe、Co、Mn、Cu等的存在下，即使在室溫條件下，由於這些過渡金屬離子的催化作用，氫過氧化物能很快分解成自由基，加速了聚烯烴的氧化。另一方面，聚丙烯本身存在缺點，材料表面硬度不高，特別是阻燃材料由於阻燃劑及其他添加劑的加入更加會降低材料表面硬度，造成製件易刮傷、擦傷的現象。

中國專利200910193699.7，公開了一種耐銅害玻纖增強聚丙烯複合材料及其製備方法，該發明的聚丙烯與玻璃纖維界面粘結力強，具有力學性能優異、無浮纖、耐熱老化及抗銅害性的優點。中國專利200510026763.4，公開了一種高抗熱氧老化性能的玻纖增強聚丙烯材料，它是由聚丙烯、馬來酸酐接枝的聚丙烯、玻璃纖維、穩定劑DSTP、穩定劑3114、穩定劑618製備的，其具有成本低、各項力學性能優異、抗熱氧老化性能優異等特點。中國專利201410426273.2，公開了一種高光澤阻燃耐刮擦聚丙烯組合物及其製備方法，所述的高光澤阻燃耐刮擦聚丙烯組合物按重量百分比由以下組分組成：聚丙烯91-95份、MCA1-2份、阻燃協效劑0.5-1、相容劑2-3份、矽酮母粒1-1.5份、抗氧劑0.2-0.6、潤滑劑或顏料等助劑0.2-0.4。然而現有技術中關於本發明耐金屬鈍化的高強度PP複合材料，目前還未見報導。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有技術中的不足，提供一種兼具高表面硬度及高力學性能的PP複合材料。

本發明的再一的目的是，提供如上所述PP複合材料的製備方法。

為實現上述目的，本發明採取的技術方案是：

一種耐金屬鈍化的高強度PP複合材料，所述PP複合材料是由下列重量份的原料製成：

進一步，所述PP複合材料是由下列重量份的原料製成：

進一步，所述PP複合材料是由下列重量份的原料製成：

進一步，所述聚丙烯熔融指數為20g/min。

進一步，所述相容劑選自馬來酸酐，甲基丙烯酸甲酯，馬來酸酐接枝聚丙烯，馬來酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物，甲基丙烯酸接枝乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物，聚丙烯接枝丙烯酸，聚丙烯接枝丙烯酸縮水甘油酯；或其組合。

進一步，所述相容劑為聚丙烯接枝丙烯酸縮水甘油酯。

進一步，所述抗氧劑為抗氧劑168和抗氧劑1098按重量百分比1∶1的復配。

進一步，所述抗銅劑為N,N′-雙(鄰羥基苯次甲基)乙二醯基二肼與六偏磷酸鈉按質量比1:3的復配。

進一步，所述潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、油酸醯胺、聚乙烯蠟中的一種或多種。

進一步，所述PP複合材料是由下列重量份的原料製成：聚丙烯55份；連續長玻纖25份；三聚氰胺氰尿酸鹽13份；間苯二酚雙二苯基磷酸酯13份；相容劑7份；抗氧劑1.2份；潤滑劑1.3份；白油6份；2-乙基己酸鈷3份；抗銅劑0.5份。所述聚丙烯熔融指數為20g/min，所述相容劑為聚丙烯接枝丙烯酸縮水甘油酯，所述抗氧劑為抗氧劑168和抗氧劑1098按重量百分比1∶1的復配，所述抗銅劑為N,N′-雙(鄰羥基苯次甲基)乙二醯基二肼與六偏磷酸鈉按質量比1:3的復配，所述潤滑劑為硬脂酸鋅。

為實現上述第二個目的，本發明採取的技術方案是：

如上任一所述PP複合材料的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟：

(1)按配比稱取原料，取聚丙烯與白油混合均勻；

(2)將剩餘原料與步驟1)製備的原料混合均勻；

(3)將步驟2)混勻的原料放入雙螺杆機擠出造粒，所述的雙螺杆機的轉速為200-300轉/分，溫度為160-190℃。

本發明優點在於：

1、本發明採用新型復配無滷阻燃劑，阻燃效率很高，該阻燃劑的添加不會造成材料力學性能下降。

2、本發明通過大量實驗篩選，優化組方使得本發明的PP複合材料兼具高表面硬度及高力學性能，同時材料的阻燃性能良好，達到V0水平。本發明的聚丙烯複合材料可代替傳統的阻燃PA，阻燃ABS，阻燃PBT等材料，具有更高的耐用性及適應性，具有較好的應用前景。

具體實施方式

下面結合具體實施方式，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明記載的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。

實施例1本發明的PP複合材料的製備(一)

一種耐金屬鈍化的高強度PP複合材料，由下列重量份的原料製成：聚丙烯56份；連續長玻纖25份；三聚氰胺氰尿酸鹽13份；間苯二酚雙二苯基磷酸酯13份；相容劑7份；抗氧劑1.2份；潤滑劑1.3份；白油6份；2-乙基己酸鈷3份；抗銅劑0.5份。所述聚丙烯熔融指數為20g/min，所述相容劑為聚丙烯接枝丙烯酸縮水甘油酯，所述抗氧劑為抗氧劑168和抗氧劑1098按重量百分比1∶1的復配，所述抗銅劑為N,N′-雙(鄰羥基苯次甲基)乙二醯基二肼與六偏磷酸鈉按質量比1:3的復配，所述潤滑劑為硬脂酸鋅。製備方法：(1)按配比稱取原料，取聚丙烯與白油混合均勻；(2)將剩餘原料與步驟1)製備的原料混合均勻；(3)將步驟2)混勻的原料放入雙螺杆機擠出造粒，所述的雙螺杆機的轉速為200-300轉/分，溫度為160-190℃，將混合物置於雙螺杆擠出機擠出造粒，即得產品。

實施例2本發明的PP複合材料的製備(二)

一種耐金屬鈍化的高強度PP複合材料，由下列重量份的原料製成：聚丙烯45份；連續長玻纖30份；三聚氰胺氰尿酸鹽5份；間苯二酚雙二苯基磷酸酯20份；相容劑3份；抗氧劑2.2份；潤滑劑0.5份；白油10份；2-乙基己酸鈷2份；抗銅劑0.5份。所述聚丙烯熔融指數為20g/min，所述相容劑為聚丙烯接枝丙烯酸縮水甘油酯，所述抗氧劑為抗氧劑168和抗氧劑1098按重量百分比1∶1的復配，所述抗銅劑為N,N′-雙(鄰羥基苯次甲基)乙二醯基二肼與六偏磷酸鈉按質量比1:3的復配，所述潤滑劑為硬脂酸鋅。製備方法：(1)按配比稱取原料，取聚丙烯與白油混合均勻；(2)將剩餘原料與步驟1)製備的原料混合均勻；(3)將步驟2)混勻的原料放入雙螺杆機擠出造粒，所述的雙螺杆機的轉速為200-300轉/分，溫度為160-190℃，將混合物置於雙螺杆擠出機擠出造粒，即得產品。

實施例3本發明的PP複合材料的製備(三)

一種耐金屬鈍化的高強度PP複合材料，由下列重量份的原料製成：聚丙烯70份；連續長玻纖20份；三聚氰胺氰尿酸鹽20份；間苯二酚雙二苯基磷酸酯5份；相容劑10份；抗氧劑0.4份；潤滑劑3份；白油5份；2-乙基己酸鈷5份；抗銅劑0.3份。所述聚丙烯熔融指數為20g/min，所述相容劑為聚丙烯接枝丙烯酸縮水甘油酯，所述抗氧劑為抗氧劑168和抗氧劑1098按重量百分比1∶1的復配，所述抗銅劑為N,N′-雙(鄰羥基苯次甲基)乙二醯基二肼與六偏磷酸鈉按質量比1:3的復配，所述潤滑劑為硬脂酸鋅。製備方法：(1)按配比稱取原料，取聚丙烯與白油混合均勻；(2)將剩餘原料與步驟1)製備的原料混合均勻；(3)將步驟2)混勻的原料放入雙螺杆機擠出造粒，所述的雙螺杆機的轉速為200-300轉/分，溫度為160-190℃，將混合物置於雙螺杆擠出機擠出造粒，即得產品。

實施例4本發明的PP複合材料的製備(四)

一種耐金屬鈍化的高強度PP複合材料，由下列重量份的原料製成：聚丙烯50份；連續長玻纖27份；三聚氰胺氰尿酸鹽10份；間苯二酚雙二苯基磷酸酯15份；相容劑5份；抗氧劑1.5份；潤滑劑1份；白油8份；2-乙基己酸鈷3份；抗銅劑0.5份。所述聚丙烯熔融指數為20g/min，所述相容劑為聚丙烯接枝丙烯酸縮水甘油酯，所述抗氧劑為抗氧劑168和抗氧劑1098按重量百分比1∶1的復配，所述抗銅劑為N,N′-雙(鄰羥基苯次甲基)乙二醯基二肼與六偏磷酸鈉按質量比1:3的復配，所述潤滑劑為硬脂酸鋅。製備方法：(1)按配比稱取原料，取聚丙烯與白油混合均勻；(2)將剩餘原料與步驟1)製備的原料混合均勻；(3)將步驟2)混勻的原料放入雙螺杆機擠出造粒，所述的雙螺杆機的轉速為200-300轉/分，溫度為160-190℃，將混合物置於雙螺杆擠出機擠出造粒，即得產品。

實施例5本發明的PP複合材料的製備(五)

一種耐金屬鈍化的高強度PP複合材料，由下列重量份的原料製成：聚丙烯60份；連續長玻纖23份；三聚氰胺氰尿酸鹽15份；間苯二酚雙二苯基磷酸酯10份；相容劑8份；抗氧劑0.8份；潤滑劑2份；白油7份；2-乙基己酸鈷4份；抗銅劑0.3份。所述聚丙烯熔融指數為20g/min，所述相容劑為聚丙烯接枝丙烯酸縮水甘油酯，所述抗氧劑為抗氧劑168和抗氧劑1098按重量百分比1∶1的復配，所述抗銅劑為N,N′-雙(鄰羥基苯次甲基)乙二醯基二肼與六偏磷酸鈉按質量比1:3的復配，所述潤滑劑為硬脂酸鋅。製備方法：(1)按配比稱取原料，取聚丙烯與白油混合均勻；(2)將剩餘原料與步驟1)製備的原料混合均勻；(3)將步驟2)混勻的原料放入雙螺杆機擠出造粒，所述的雙螺杆機的轉速為200-300轉/分，溫度為160-190℃，將混合物置於雙螺杆擠出機擠出造粒，即得產品。

對比例1

一種PP複合材料，由下列重量份的原料製成：聚丙烯55份；連續長玻纖25份；三聚氰胺氰尿酸鹽13份；間苯二酚雙二苯基磷酸酯13份；相容劑7份；抗氧劑1.2份；潤滑劑1.3份；白油6份；抗銅劑0.5份。所述聚丙烯熔融指數為20g/min，所述相容劑為聚丙烯接枝丙烯酸縮水甘油酯，所述抗氧劑為抗氧劑168和抗氧劑1098按重量百分比1∶1的復配，所述抗銅劑為N,N′-雙(鄰羥基苯次甲基)乙二醯基二肼與六偏磷酸鈉按質量比1:3的復配，所述潤滑劑為硬脂酸鋅。製備方法：(1)按配比稱取原料，取聚丙烯與白油混合均勻；(2)將剩餘原料與步驟1)製備的原料混合均勻；(3)將步驟2)混勻的原料放入雙螺杆機擠出造粒，所述的雙螺杆機的轉速為200-300轉/分，溫度為160-190℃，將混合物置於雙螺杆擠出機擠出造粒，即得產品。

對比例2

一種PP複合材料，由下列重量份的原料製成：聚丙烯55份；連續長玻纖25份；三聚氰胺氰尿酸鹽13份；間苯二酚雙二苯基磷酸酯13份；相容劑7份；抗氧劑1.2份；潤滑劑1.3份；白油6份；2-乙基己酸鈷3份；抗銅劑0.5份。所述聚丙烯熔融指數為20g/min，所述相容劑為聚丙烯接枝丙烯酸縮水甘油酯，所述抗氧劑為抗氧劑168和抗氧劑1098按重量百分比1∶1的復配，所述抗銅劑為N-水楊醯胺基鄰苯二醯亞胺，所述潤滑劑為硬脂酸鋅。製備方法：(1)按配比稱取原料，取聚丙烯與白油混合均勻；(2)將剩餘原料與步驟1)製備的原料混合均勻；(3)將步驟2)混勻的原料放入雙螺杆機擠出造粒，所述的雙螺杆機的轉速為200-300轉/分，溫度為160-190℃，將混合物置於雙螺杆擠出機擠出造粒，即得產品。

對比例3

一種PP複合材料，由下列重量份的原料製成：聚丙烯55份；連續長玻纖25份；三聚氰胺氰尿酸鹽13份；間苯二酚雙二苯基磷酸酯13份；相容劑7份；抗氧劑1.2份；潤滑劑1.3份；白油6份；2-乙基己酸鈷3份；抗銅劑0.5份。所述聚丙烯熔融指數為20g/min，所述相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯，所述抗氧劑為抗氧劑168和抗氧劑1098按重量百分比1∶1的復配，所述抗銅劑為N,N′-雙(鄰羥基苯次甲基)乙二醯基二肼與六偏磷酸鈉按質量比1:3的復配，所述潤滑劑為硬脂酸鋅。製備方法：(1)按配比稱取原料，取聚丙烯與白油混合均勻；(2)將剩餘原料與步驟1)製備的原料混合均勻；(3)將步驟2)混勻的原料放入雙螺杆機擠出造粒，所述的雙螺杆機的轉速為200-300轉/分，溫度為160-190℃，將混合物置於雙螺杆擠出機擠出造粒，即得產品。

材料性能測試：

根據實施例1-5及對比例1-3製備樣品，將上述材料在鼓風烘箱中於90℃乾燥4小時後，用塑料注塑成型機注塑成標準樣條。將製備好的樣條在130度夾銅片熱氧化7d後進行性能測試對比，採用ISO標準進行測試，其中表面硬度採用鉛筆硬度表徵(GB/T6739-1996)，砝碼重量200g。測試性能對比如表1所示。

表1性能對照表

本發明所製備的PP複合材料兼具高表面硬度及高力學性能，同時材料的阻燃性能良好，達到V0水平。本發明的聚丙烯複合材料可代替傳統的阻燃PA，阻燃ABS，阻燃PBT等材料，具有更高的耐用性及適應性，具有較好的應用前景。

對比例4

一種PP複合材料，由下列重量份的原料製成：聚丙烯55份；連續長玻纖25份；次磷酸鎂5份、三聚氰胺聚磷酸鹽15份，相容劑7份；抗氧劑1.2份；潤滑劑1.3份；白油6份；2-乙基己酸鈷3份；抗銅劑0.5份。所述聚丙烯熔融指數為20g/min，所述相容劑為聚丙烯接枝丙烯酸縮水甘油酯，所述抗氧劑為抗氧劑168和抗氧劑1098按重量百分比1∶1的復配，所述抗銅劑為N,N′-雙(鄰羥基苯次甲基)乙二醯基二肼與六偏磷酸鈉按質量比1:3的復配，所述潤滑劑為硬脂酸鋅。製備方法：(1)按配比稱取原料，取聚丙烯與白油混合均勻；(2)將剩餘原料與步驟1)製備的原料混合均勻；(3)將步驟2)混勻的原料放入雙螺杆機擠出造粒，所述的雙螺杆機的轉速為200-300轉/分，溫度為160-190℃，將混合物置於雙螺杆擠出機擠出造粒，即得產品。測試標準同實施例1-5，阻燃性能為V1，表面硬度為B。

對比例5

一種PP複合材料，由下列重量份的原料製成：聚丙烯55份；連續長玻纖25份；三聚氰胺氰尿酸鹽13份；間苯二酚雙二苯基磷酸酯13份；相容劑7份；抗氧劑1.2份；潤滑劑1.3份；白油6份；2-乙基己酸鈷3份；抗銅劑0.5份。所述聚丙烯熔融指數為20g/min，所述相容劑為聚丙烯接枝丙烯酸縮水甘油酯，所述抗氧劑為抗氧劑168和抗氧劑1098按重量百分比1∶1的復配，所述抗銅劑為N,N′-雙(鄰羥基苯次甲基)乙二醯基二肼與六偏磷酸鈉按質量比1:1的復配，所述潤滑劑為硬脂酸鋅。製備方法：(1)按配比稱取原料，取聚丙烯與白油混合均勻；(2)將剩餘原料與步驟1)製備的原料混合均勻；(3)將步驟2)混勻的原料放入雙螺杆機擠出造粒，所述的雙螺杆機的轉速為200-300轉/分，溫度為160-190℃，將混合物置於雙螺杆擠出機擠出造粒，即得產品。測試標準同實施例1-5，拉伸強度為99.8Mpa，缺口衝擊強度為188.3J/M。

上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明方法的前提下，還可以做出若干改進和補充，這些改進和補充也應視為本發明的保護範圍。