一種滑石粉填充聚丙烯材料及其製備方法與流程
2023-05-16 18:27:01 3
本發明涉及高分子材料及其成型加工領域，特別涉及一種滑石粉填充聚丙烯材料及其製備方法。
背景技術：
聚丙烯以其原料來源豐富、力學性能優異、價格低廉以及環保無毒可回收的優勢逐漸取代ABS、PC、PA、PBT等工程塑料成為汽車零部件的首選材料。
但純的聚丙烯材料剛性較低，收縮率大，尺寸穩定性差。為克服聚丙烯材料的這個缺點，通常方法是加入10-40%的滑石粉進行改性，以此改善聚丙烯材料的剛性和尺寸穩定性。同時，聚丙烯由於分子鏈中甲基的存在，極易受到熱氧引發的自由基的攻擊而老化，因此聚丙烯用於汽車零部件材料必須添加一定量的熱穩定劑和光穩定劑，但是滑石粉表面對聚丙烯的熱氧老化具有顯著的催化加速作用，同時滑石粉中含有的重金屬離子也會加速聚丙烯材料的降解。
傳統改善熱老化聚丙烯材料生產工藝是將聚丙烯、滑石粉、環氧樹脂、熱穩定劑、加工助劑等直接在高混機中混合均勻後，再通過雙螺杆擠出機擠出造粒，該傳統工藝的缺點是：一方面，滑石粉表面沒有充分被環氧樹脂包覆；另一方面，滑石粉中的重金屬離子未被充分殺活，由此導致傳統工藝生產的耐熱滑石粉填充聚丙烯表現出熱老化效果不穩定以及熱穩定劑耗用量大等缺陷。
技術實現要素：
為了克服現有技術的不足與缺陷，本發明的首要目的是提供一種具有優異的熱老化性能的滑石粉填充聚丙烯材料。
本發明的另一目的是提供上述滑石粉填充聚丙烯材料的製備方法。
本發明上述目的通過如下技術方案予以實現：
一種滑石粉填充聚丙烯材料，按重量份數計，包括如下組分：
聚丙烯 42份-72份；
滑石粉母粒 28份-58份；
其中，所述滑石粉母粒按重量份數計，包括如下組分：
滑石粉 10份-40份；
環氧樹脂 0.1份-2份；
熱穩定劑 0.1份-2份；
金屬鈍化劑 0.1份-2份；
其它助劑 0-2份。
本發明所述滑石粉母粒的製備方法，包括如下步驟：
按照配比將聚丙烯，滑石粉、熱穩定劑、金屬鈍化劑、環氧樹脂和其它助劑在密煉機中160℃-180℃密煉10min-20min後，通過長徑比15-25:1的單螺杆擠出機擠出造粒，製備得到滑石粉母粒，待用。
本發明採用密煉工藝製備得到滑石粉母粒，能夠使得環氧樹脂在密煉工藝中實現對滑石粉表面的充分包覆處理，以及實現環氧樹脂在阻隔加工和使用過程中對聚丙烯的催化氧化作用，同時熱穩定劑和金屬鈍化劑在密煉工藝中對滑石粉中的重金屬離子能夠進行充分的殺活。
其中，所述聚丙烯選自熔體流動速率為10g/10min-1000g/10min的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、無規共聚聚丙烯中的一種或幾種。
其中，所述滑石粉的目數≥3000目。
其中，所述環氧樹脂選自數均分子量為500-3000的環氧樹脂、或者是與其它分子量的環氧樹脂的混合物。
其中，所述熱穩定劑選自酚類、胺類、亞磷酸酯類、半受阻酚類、丙烯醯基官能團與硫代酯的複合物類、杯芳烴中的一種或幾種。
其中，所述金屬鈍化劑選自醯肼類、和/或二醯胺類。
其中，所述其它助劑選自低分子酯類、金屬皂類、硬脂酸複合酯類、醯胺類中的一種或幾種。
一種上述滑石粉填充聚丙烯材料的製備方法，包括如下步驟：
按照配比將聚丙烯、製備得到的滑石粉母粒在長徑比為36-40:1的雙螺杆擠出機中熔融混合分散，擠出造粒，得到滑石粉填充聚丙烯材料。
本發明與現有技術相比，具有如下有益效果：
本發明採用密煉工藝製備得到滑石粉母粒，能夠使得環氧樹脂在密煉工藝中實現對滑石粉表面的充分包覆處理，以及實現環氧樹脂在阻隔加工和使用過程中對聚丙烯的催化氧化作用，同時熱穩定劑和金屬鈍化劑在密煉工藝中對滑石粉中的重金屬離子能夠進行充分的殺活；將該製備得到的滑石粉母粒再添加到聚丙烯材料中，採用二步法製備得到滑石粉填充聚丙烯材料具有優異的熱老化性能，且具有抗氧成本低的優勢。
具體實施方式
下面通過具體實施方式來進一步說明本發明，以下實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受下述實施例的限制。
本發明的實施例及對比例採用如下原料，但不僅限於這些原料：
聚丙烯，PP S700，熔體流動速率為16g/10min的無規共聚聚丙烯，上海石化；
PP M2600R，熔體流動速率為28g/10min的共聚聚丙烯，上海石化；
PP BX3800，熔體流動速率為30g/10min的共聚聚丙烯，韓國SK；
滑石粉：HTPULTRA5，目數為5000目，義大利IMIFABI；
環氧樹脂，E-20，分子量為2000，黃山錦峰；
熱穩定劑：酚類熱穩定劑，1010，汽巴精化；
亞磷酸酯類熱穩定劑，168，汽巴精化；
金屬鈍化劑：醯肼類金屬鈍化劑，MD1024，巴斯夫；
二醯胺類金屬鈍化劑，Naugard XL-1，諾馳化工；
其它助劑：硬脂酸鋅，中山華明泰化工股份有限公司民眾分公司；
硬脂酸鈣，中山華明泰化工股份有限公司民眾分公司；
硬脂酸醯胺EBS，廣州潤鋒化工有限公司。
各性能指標的測試方法：
熱老化性能測試：採用注塑機注塑成70×50mm方板，按照ISO 188進行烘箱熱老化（150℃）測試。
實施例A1-A4及對比例B1-B2：滑石粉母粒的製備
按表1的配比將聚丙烯，滑石粉、熱穩定劑、金屬鈍化劑、環氧樹脂和其它助劑在密煉機中160℃-180℃密煉10min-20min後，通過長徑比15-25:1的單螺杆擠出機擠出造粒，製備得到滑石粉母粒，待用。
表1 實施例A1-A4及對比例B1-B2的各組分配比（重量份）
實施例1-4及對比例1-2：滑石粉填充聚丙烯材料的製備
按表2的配比將聚丙烯、表1製備得到的滑石粉母粒在長徑比為36-40:1的雙螺杆擠出機中熔融混合分散，擠出造粒，得到滑石粉填充聚丙烯材料；所得滑石粉填充聚丙烯材料的熱老化性能測試結果如表2所示。
表2 實施例1-4及對比例1-2的各組分配比（重量份）及性能結果
對比例3：
一種滑石粉填充聚丙烯材料的配方，按重量份計，包括：77份聚丙烯、20份滑石粉、0.5份酚類熱穩定劑、0.5份亞磷酸酯類熱穩定劑、1份環氧樹脂、0.5份金屬鈍化劑、0.5份加工助劑，即配方同實施例1；
按照配比將聚丙烯、滑石粉、酚類熱穩定劑、亞磷酸酯類熱穩定劑、環氧樹脂、金屬鈍化劑、加工助劑在長徑比為36-40:1的雙螺杆擠出機中熔融混合分散，擠出造粒，得到滑石粉填充聚丙烯材料；所得滑石粉填充聚丙烯材料的熱老化性能測試結果如表3所示。
對比例4：
一種滑石粉填充聚丙烯材料的配方，按重量份計，包括：65份聚丙烯、30份滑石粉、0.7份酚類熱穩定劑、0.8份亞磷酸酯類熱穩定劑、1.5份環氧樹脂、1份金屬鈍化劑、1份加工助劑，即配方同實施例2；
按照配比將聚丙烯、滑石粉、酚類熱穩定劑、亞磷酸酯類熱穩定劑、環氧樹脂、金屬鈍化劑、加工助劑在長徑比為36-40:1的雙螺杆擠出機中熔融混合分散，擠出造粒，得到滑石粉填充聚丙烯材料；所得滑石粉填充聚丙烯材料的熱老化性能測試結果如表3所示。
對比例5：
一種滑石粉填充聚丙烯材料的配方，按重量份計，包括：52份聚丙烯、40份滑石粉、1份酚類熱穩定劑、1份亞磷酸酯類熱穩定劑、2份環氧樹脂、2份金屬鈍化劑、2份加工助劑，即配方同實施例3；
按照配比將聚丙烯、滑石粉、酚類熱穩定劑、亞磷酸酯類熱穩定劑、環氧樹脂、金屬鈍化劑、加工助劑在長徑比為36-40:1的雙螺杆擠出機中熔融混合分散，擠出造粒，得到滑石粉填充聚丙烯材料；所得滑石粉填充聚丙烯材料的熱老化性能測試結果如表3所示。
表3
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