一種用於熔融擠壓成型的透明聚烯烴複合材料及其製備方法與流程
2023-04-26 16:16:01 1
本發明涉及高分子
技術領域：
，具體涉及一種用於熔融擠壓成型的透明聚烯烴複合材料及其製備方法。
背景技術：
：熔融擠壓成型技術，是一種以絲狀材料為原料，採用加熱熔融的方式將材料成型的快速成型技術。熔融擠壓成型技術以計算機控制加熱噴頭，根據產品截面結構在水平面內移動，通過對熱塑性絲狀材料的加熱和熔融，擠壓並塗覆在工作檯上，材料冷卻為製件的一個薄層。隨後通過工作檯高度的調整，薄層逐漸堆砌為三維製件。該技術工藝簡單，操作方便，適用於產品設計初期的建模工作及部分功能測試。常用於熔融擠壓成型技術的熱塑性材料多為純樹脂基體，因此存在成型速度慢、製件硬度低及力學性能差等不足，在大體積製件或結構件的製作方面存在一定的局限性。技術實現要素：本發明的目的在於改善熔融擠壓成型技術常用材料的成型速度慢、硬度低和力學強度差等不足，提供了一種由透明粉改性的用於熔融擠壓成型的透明聚烯烴樹脂的複合材料，改性後的複合材料在成行速度、硬度和力學強度等方面有較大提高，同時較好地保持了製件的透明度。為實現上述目的，本發明採用以下技術方案：一種用於熔融擠壓成型的聚烯烴複合材料，由以下組分按重量份製備而成：聚烯烴100份，透明粉5～45份，偶聯劑1～5份，抗氧劑0.5～5份，熱穩定劑0.5～5份，潤滑劑0.5～5份。進一步，所述的樹脂基體優選為聚乙烯（PE）和共聚聚丙烯（PP）。所述的透明粉的尺寸為5-50μm。透明粉是一種非金屬礦物，採用優質天然礦石原料經過特殊加工而製成，其主要成份為二氧化矽和氧化鎂。其透明度高，白度好，折射1.54,密度2.3,吸油25,無毒無味，耐酸耐用腐蝕。具有高透明性：填充料本身的折光率與絕大多數合成樹脂的折光率非常接近，所以填料的填量不影響成品的透明度；能提高產品的表面光滑性和耐磨耐刮性；低吸油量：填充量大，有利於降低產品的製造成本。所述的偶聯劑為γ-氨丙基三乙氧基矽烷或γ―(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基矽烷。所述的抗氧劑為四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯。所述的熱穩定劑為硬脂酸鈣或硬脂酸鋇。所述的潤滑劑為次乙基雙硬脂醯胺或季戊四醇硬脂酸酯。本發明的另一個發明目的是提供上述用於熔融擠壓成型的聚烯烴複合材料的製備方法，包含以下步驟：（1）按配備比將聚烯烴100份、透明粉5～45份、偶聯劑1～5份、抗氧劑0.5～5份、熱穩定劑0.5～5份以及潤滑劑0.5～5份，置於高速混合機分散10～30分鐘；（2）將分散後的原料通過擠出機，從餵料到機頭各區溫度分別為170℃～180℃、180℃～190℃、190℃～200℃、210℃～220℃、220℃～230℃、220℃～230℃和225℃～235℃。原料經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得用於熔融擠壓成型的複合材料。本發明的有益效果有：1、本發明選用聚烯烴樹脂為原料，創新性地採用透明性高且填充性好的透明粉為改性材料，製備了一種用於熔融擠壓成型的聚烯烴複合材料。將本發明製備的聚烯烴複合材料經熔融擠壓工藝成型為所需製件，該複合材料較純樹脂材料而言，經熔融擠壓工藝中具有成型速度快、硬度大和彎曲強度高等特點。2、本發明採用的透明粉是一種以二氧化矽和氧化鎂為主的礦物粉末，具有硬度高、易分散和較強的化學穩定性，同時具有高透明性。由於其折光率與聚烯烴樹脂的折光率非常接近，所以其使用多少都不會影響複合材料的透明度。所以該複合材料製成的製件具有很好的透明性，可直接應用和推廣於熔融擠壓成型領域製備透明製件。具體實施方法下面結合具體實例對本
發明內容進行進一步的說明，但所述實施例並非是對本發明實質精神的簡單限定，任何基於本發明實質精神所作出的簡單變化或等同替換均應屬於本發明所要求保護的範圍之內。本發明的具體實施例如下：實施例1（1）按以下比例配備原料：聚乙烯100份，透明粉5份，偶聯劑γ-氨丙基三乙氧基矽烷1份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.2份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.3份，熱穩定劑硬脂酸鈣0.5份，潤滑劑次乙基雙硬脂醯胺0.5份，將按以上比例配備的原料置於高速混合機分散10分鐘。（2）將分散後的原料通過擠出機，從餵料到機頭各區溫度分別為170℃、180℃、190℃、210℃、220℃、220℃和225℃。原料經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得用於熔融擠壓成型的複合材料。（3）將（2）中複合材料經熔融擠壓工藝成型為所需製件。所得製件性能見表一。實施例2（1）按以下比例配備原料：聚乙烯100份，透明粉15份，偶聯劑γ-氨丙基三乙氧基矽烷2份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.6份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯1份，熱穩定劑硬脂酸鈣2份，潤滑劑次乙基雙硬脂醯胺2份，將按以上比例配備的原料置於高速混合機分散10分鐘。（2）將分散後的原料通過擠出機，從餵料到機頭各區溫度分別為170℃、180℃、190℃、210℃、220℃、220℃和225℃。原料經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得用於熔融擠壓成型的複合材料。（3）將（2）中複合材料經熔融擠壓工藝成型為所需製件。所得製件性能見表一。實施例3（1）按以下比例配備原料：聚乙烯100份，透明粉25份，偶聯劑γ-氨丙基三乙氧基矽烷3份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯1.2份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯1.8份，熱穩定劑硬脂酸鈣3份，潤滑劑次乙基雙硬脂醯胺3份，將按以上比例配備的原料置於高速混合機分散15分鐘。（2）將分散後的原料通過擠出機，從餵料到機頭各區溫度分別為170℃、180℃、190℃、210℃、220℃、220℃和225℃。原料經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得用於熔融擠壓成型的複合材料。（3）將（2）中複合材料經熔融擠壓工藝成型為所需製件。所得製件性能見表一。實施例4（1）按以下比例配備原料：聚乙烯100份，透明粉35份，偶聯劑γ-氨丙基三乙氧基矽烷4份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯1.5份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯2.5份，熱穩定劑硬脂酸鈣4份，潤滑劑次乙基雙硬脂醯胺4份，將按以上比例配備的原料置於高速混合機分散15分鐘。（2）將分散後的原料通過擠出機，從餵料到機頭各區溫度分別為170℃、180℃、190℃、210℃、220℃、220℃和225℃。原料經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得用於熔融擠壓成型的複合材料。（3）將（2）中複合材料經熔融擠壓工藝成型為所需製件。所得製件性能見表一。實施例5（1）按以下比例配備原料：聚乙烯100份，透明粉45份，偶聯劑γ-氨丙基三乙氧基矽烷5份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯2份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯3份，熱穩定劑硬脂酸鈣5份，潤滑劑次乙基雙硬脂醯胺5份，將按以上比例配備的原料置於高速混合機分散30分鐘。（2）將分散後的原料通過擠出機，從餵料到機頭各區溫度分別為170℃、180℃、190℃、210℃、220℃、220℃和225℃。原料經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得用於熔融擠壓成型的複合材料。（3）將（2）中複合材料經熔融擠壓工藝成型為所需製件。所得製件性能見表一。實施例6（1）按以下比例配備原料：共聚聚丙烯100份，透明粉5份，偶聯劑γ―(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基矽烷1份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.2份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.3份，熱穩定劑硬脂酸鋇0.5份，潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯0.5份，將按以上比例配備的原料置於高速混合機分散10分鐘。（2）將分散後的原料通過擠出機，從餵料到機頭各區溫度分別為180℃、190℃、200℃、220℃、230℃、230℃和235℃。原料經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得用於熔融擠壓成型的複合材料。（3）將（2）中複合材料經熔融擠壓工藝成型為所需製件。所得製件性能見表一。實施例7（1）按以下比例配備原料：共聚聚丙烯100份，透明粉15份，偶聯劑γ―(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基矽烷2份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.6份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯1份，熱穩定劑硬脂酸鋇2份，潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯2份，將按以上比例配備的原料置於高速混合機分散10分鐘。（2）將分散後的原料通過擠出機，從餵料到機頭各區溫度分別為180℃、190℃、200℃、220℃、230℃、230℃和235℃。原料經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得用於熔融擠壓成型的複合材料。（3）將（2）中複合材料經熔融擠壓工藝成型為所需製件。所得製件性能見表一。實施例8（1）按以下比例配備原料：共聚聚丙烯100份，透明粉25份，偶聯劑γ―(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基矽烷3份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯1.2份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯1.8份，熱穩定劑硬脂酸鋇3份，潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯3份，將按以上比例配備的原料置於高速混合機分散15分鐘。（2）將分散後的原料通過擠出機，從餵料到機頭各區溫度分別為180℃、190℃、200℃、220℃、230℃、230℃和235℃。原料經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得用於熔融擠壓成型的複合材料。（3）將（2）中複合材料經熔融擠壓工藝成型為所需製件。所得製件性能見表一。實施例9（1）按以下比例配備原料：共聚聚丙烯100份，透明粉35份，偶聯劑γ―(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基矽烷4份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯1.5份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯2.5份，熱穩定劑硬脂酸鋇4份，潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯4份，將按以上比例配備的原料置於高速混合機分散15分鐘。（2）將分散後的原料通過擠出機，從餵料到機頭各區溫度分別為180℃、190℃、200℃、220℃、230℃、230℃和235℃。原料經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得用於熔融擠壓成型的複合材料。（3）將（2）中複合材料經熔融擠壓工藝成型為所需製件。所得製件性能見表一。實施例10（1）按以下比例配備原料：共聚聚丙烯100份，透明粉45份，偶聯劑γ―(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基矽烷5份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯2份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯3份，熱穩定劑硬脂酸鋇5份，潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯5份，將按以上比例配備的原料置於高速混合機分散30分鐘。（2）將分散後的原料通過擠出機，從餵料到機頭各區溫度分別為180℃、190℃、200℃、220℃、230℃、230℃和235℃。原料經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得用於熔融擠壓成型的複合材料。（3）將（2）中複合材料經熔融擠壓工藝成型為所需製件。所得製件性能見表一。對照實施例1（1）按以下比例配備原料：聚乙烯100份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.2份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.3份，熱穩定劑硬脂酸鈣0.5份，潤滑劑次乙基雙硬脂醯胺0.5份，將按以上比例配備的原料置於高速混合機分散10分鐘。（2）將分散後的原料通過擠出機，從餵料到機頭各區溫度分別為170℃、180℃、190℃、210℃、220℃、220℃和225℃。原料經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得用於熔融擠壓成型的樹脂。（3）經熔融擠壓工藝成型為所需製件。所得製件性能見表一。對照實施例2（1）按以下比例配備原料：共聚聚丙烯100份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.2份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.3份，熱穩定劑硬脂酸鋇0.5份，潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯0.5份，將按以上比例配備的原料置於高速混合機分散10分鐘。（2）將分散後的原料通過擠出機，從餵料到機頭各區溫度分別為180℃、190℃、200℃、220℃、230℃、230℃和235℃。原料經熔融、塑化、擠出、牽引後，製得用於熔融擠壓成型的樹脂。（3）經熔融擠壓工藝成型為所需製件。所得製件性能見表一。實施例1-10與對照實施例1-2製備的製件在23℃、50%溼度環境下調節後，分別採用ASTMD785和ASTMD790檢測製件的洛氏硬度和彎曲強度，同時記錄它們熔融擠壓成型的成型速度。表一：性能成型速度(cm3/h)洛氏硬度(R)彎曲強度(MPa)實施例1235727實施例2276630實施例3317531實施例4347932實施例5368131實施例6297742實施例7348647實施例8379351實施例94111253實施例104211652對照實施例1205023對照實施例2257035從表一可看出，本發明製備的聚烯烴複合材料用於熔融擠壓成型時，其具有成型速度快、硬度大和機械強度高等優點。通過表一中數據可知，本發明製備的經透明粉改性的聚乙烯複合材料，其成型速度最快為36cm3/h，較改性前（對照實例1）提高80%；洛氏硬度最大為81，較改性前（對照實例1）提高62%；彎曲強度最大為32MPa，較改性前（對照實例1）提高39%。本發明製備的透明粉改性共聚聚丙烯複合材料，成型速度最快為42cm3/h，較改性前（對照實例2）提高68%；洛氏硬度最大為116，較改性前（對照實例2）提高66%；彎曲強度最大為53MPa，較改性前（對照實例2）提高51%。此外本發明涉及的複合材料製備工藝簡單，可直接應用和推廣於熔融擠壓成型領域製備透明製件。上述的對實施例的描述是為便於該
技術領域：
的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，並把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限於這裡的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明範疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護範圍之內。當前第1頁1 2 3