微纖維/超微細粉末/聚丙烯複合材料的製作方法
2023-06-25 08:52:21 1
專利名稱：微纖維/超微細粉末/聚丙烯複合材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高分子複合材料，特別是涉及一種微纖維/超微細粉末/聚丙烯複合材料。
聚丙烯是一種產量大應用廣泛的熱塑性塑料，無毒、吸水性低、化學穩定性好，並具有較高的力學強度，易加工，價格便宜，但聚丙烯結晶傾向大，抗低溫脆性差，尺寸收縮率大，熱變形溫度和模量較低。目前，通過填充、增強、共混、及複合技術對聚丙烯進行改性，提高和改善了聚丙烯的力學強度、衝擊韌性、模量、耐熱及尺寸穩定性等，使其得到廣泛應用。如中國專利6N99113506公開了一種擠出級玻璃纖維增強聚丙烯組合物，其組分含量按重量份計包括均聚聚丙烯500～700，玻璃纖維200～400，相容劑30～120，偶聯劑10～15，抗氧劑1～3，其它助劑1～200。其熱學、力學性能較好，耐化學性能及加工性能良好，適於擠出成型各種管材、棒材、異型材等。
本發明目的在於提供一種同時採用微纖維和無機超微細粉末對聚丙烯改性，獲得韌性、強度、剛度及熱膨脹性能兼顧平衡，主要用作管材的微纖維/超微細粉末/聚丙烯複合材料。
本發明微纖維/超微細粉末/聚丙烯複合材料的原料組分按重量份計，包括聚丙烯70～100、微纖維5～30、無機超微細粉末0.5～20、助劑0.05～20。其中，聚丙烯是無規共聚丙烯(PPR)、嵌段共聚丙烯(PPB)或其它管材級聚丙烯中的一種或一種以上；微纖維是直徑2～11μm、長徑比為30～300的無鹼玻璃纖維或直徑0.1～3μm、長徑比為20～60的碳酸鈣晶須、硫酸鎂晶須及鈦酸鉀晶須中的一種或一種以上；無機超微細粉末是平均粒度0.5～10μm的矽石灰、滑石粉、碳酸鈣、雲母粉及高嶺土或粒度1～500nm的有機化層狀矽酸鹽、矽灰石、滑石、二氧化矽及碳酸鈣超微細粉末中的一種或一種以上。其中，有機化層狀矽酸鹽的製備方法是，將商品級納基蒙脫土(細度300～500目，陽離子交換容量30～150meg/100g)，先進行真空乾燥後，取5～10份，加入由去離子水600～1200份、乙醇20∽200份、長鏈烷基季銨鹽陽離子表面活性劑(如十八烷基三甲氧基氯化銨、十四烷基溴化吡啶、十二烷基二甲基苄基氯化銨、烷基甲基聚氧乙烯醚季銨鹽)1～20份和鹽酸0.1～1份組成的解離劑混合物分散介質中，在70～90℃溫度下高速攪拌5～10小時，然後分離出解離的蒙脫土溼物料，再用去離子水洗滌數次至分離液中不含氯或溴離子，最後真空乾燥和粉碎研磨製得；助劑是偶聯劑、增容劑、抗氧劑、光屏蔽劑或紫外線吸收劑、加工流動改性劑，其用量為現有技術中的常規用量。其中，偶聯劑包括如γ-氨基丙基三乙氧基矽烷(KH-550)、γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基矽烷(KH-570)、磺醯疊氮三甲氧基矽烷(S3046)及含醯基的鈦酸酯(NDZ-101)等。增容劑包括如聚丙烯與馬來酸酐、丙烯酸、丙烯酸酯及不飽和有機矽氧烷的接枝物等，如聚丙烯-馬來酸酐接枝物(PP-g-MAH)、聚丙烯-丙烯酸接枝物(PP-g-AA)、聚丙烯-丙烯酸乙酯接枝物(PP-g-EA)、聚丙烯-丙烯酸丁酯接枝物(PP-g-BA)、聚丙烯-乙烯基三乙氧基矽烷接枝物(PP-g-VTES)、聚丙烯-乙烯基三甲氧基矽烷(PP-g-VTMS)等。偶聯劑和增容劑的作用是對玻璃纖維、無機超微細粉末進行表面修飾處理，改善它們與聚丙烯間的相容性及聚丙烯熔體在微纖維和無機超微細粉末表面的浸潤包復效果，提高微纖維和無機超微細粉末在聚丙烯基體中的分散性及均勻性，並調節或增強複合材料中組分間界面上的相互作用，從而改善和提高複合材料的力學性能和熱性能。抗氧劑包括如抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑CA、抗氧劑330等。光屏蔽劑或紫外線吸收劑包括金紅石型(R型)鈦白粉(R-TiO2)、氧化鋅(ZnO)和UV-327等。抗氧劑、光屏蔽劑或紫外線吸收劑的作用是改善聚丙烯的熱穩定性和光穩定性，防止聚丙烯材料在加工、製備和管材複合成型過程中的熱氧降解及使用過程中的光降解，從而防止和減少由於降解作用導致複合材料及管材性能劣化。加工流動改性劑的作用是調整由於複合材料中微纖維和無機超微細粉末物質對複合材料加工性能，特別是對其流動行為和熔流指數的影響。它包括具有不同熔流指數的氧化聚丙烯低聚物、聚丙烯蠟、或乙撐雙硬脂醯胺(EBS-C)等。
本發明微纖維/超微細粉末/聚丙烯複合材料的優點在於，由於採用微纖維和無機超微細粉末同時對聚丙烯改性，使該複合材料的強度、剛度、韌性及熱膨脹性能兼顧平衡，物理力學性能優異，主要用作管材。
下面詳細說明本發明實施例。
實施例1原料組分配比如下嵌段共聚丙烯(PPB) 78份玻璃纖維(直徑9∽10μm，長徑比30∽60) 15份有機化層狀矽酸鹽(陽離子交換容量50∽90meg/100g) 7份偶聯劑(KH-550) 0.2 份抗氧劑1010 0.08份抗氧劑168 0.16份氧化鋅 2 份UV-327 0.01份聚丙烯-馬來酸酐接枝物(PP-g-MAH)0.4 份聚丙烯蠟(PPWax)0.3 份將玻璃纖維用偶聯劑進行表面修飾處理後，與上述其餘組份在混合機中混合均勻，加入雙螺杆擠出機料筒中，控制加料口至機頭的各段溫度分別為180∽190℃、190∽200℃、200∽210℃、210∽220℃、220∽230℃、225∽235℃、235∽240℃、和210∽230℃，螺杆轉速60～90轉/分，真空脫氣口真空度為400mm水柱，進行熔體共混，擠出物經冷卻、切粒和乾燥後得本發明。其主要物理力學性能如表1所示。
實施例2原料組分配比如下無規共聚丙烯(PPR) 76 份硫酸鎂晶須(直徑0.8～1μm，長徑比25～30) 18 份矽灰石(粒度5μm) 6 份偶聯劑(NDZ-101) 0.4 份抗氧劑10100.08份抗氧劑168 0.16份鈦白粉3 份聚丙烯-丙烯酸乙酯接枝物(PP-g-EA) 0.5 份氧化聚丙烯0.2 份其製備方法同實施例1，其主要物理力學性能如表1所示。
實施例3～8的原料組分配比及物理力學性能均列於表1中，其製備工藝同實施例1。
表1本發明主要物理力學性能
權利要求
1.一種微纖維/超微細粉末/聚丙烯複合材料，其特徵在於原料組分按重量份計包括聚丙烯70～100、微纖維5～30、無機超微細粉末0.5～20、助劑0.05～20。
2.如權利要求1所述的微纖維/超微細粉末/聚丙烯複合材料，其特徵在於聚丙烯是無規共聚丙烯、嵌段共聚丙烯或其它管材級聚丙烯中的一種或一種以上。
3.如權利要求1所述的微纖維/超微細粉末/聚丙烯複合材料，其特徵在於微纖維是直徑為2～11μm、長徑比為30～300的無鹼玻璃纖維或直徑0.1～3μm、長徑比為20～60的碳酸鈣晶須、硫酸鎂晶須及鈦酸鉀晶須中的一種或一種以上。
4.如權利要求1所述的微纖維/超微細粉末/聚丙烯複合材料，其特徵在於無機超微細粉末是平均粒度0.5～10μm的矽石灰、滑石粉、碳酸鈣、雲母粉及高嶺土或粒度為1～500nm的有機化層狀矽酸鹽、矽灰石、滑石、二氧化矽及碳酸鈣超微細粉末中的一種或一種以上。
5.如權利要求1所述的微纖維/超微細粉末/聚丙烯複合材料，其特徵在於助劑是偶聯劑、增容劑、抗氧劑、光屏蔽劑或紫外線吸收劑、加工流動改性劑。
全文摘要
本發明提供一種微纖維/超微細粉末/聚丙烯複合材料,其原料組分包括(按重量份計)聚丙烯70～100,微纖維5～30,無機微米或納米粒子0.5～20,助劑0.05～20。其中,聚丙烯是無規共聚丙烯、嵌段共聚丙烯或其它管材級聚丙烯中的一種或一種以上;微纖維是無鹼玻璃纖維、碳酸鈣晶須、硫酸鎂晶須及鈦酸鉀晶須中的一種;無機超微細粉末是矽石灰、滑石粉、碳酸鈣、雲母粉、高嶺土、有機化層狀矽酸鹽及二氧化矽中的一種或一種以上。該材料強度、剛度及韌性兼顧,主要用作管材。
文檔編號C08L23/00GK1328084SQ0110859
公開日2001年12月26日 申請日期2001年7月3日 優先權日2001年7月3日
發明者楊電雲, 謝桂香, 王貴恆, 白蘭英 申請人:成都市華碩實業有限公司