偶聯劑改性碳酸鈣填充聚丙烯塑料的製作方法
2023-06-14 11:52:51
本發明涉及一種塑料材料，尤其涉及一種偶聯劑改性碳酸鈣填充聚丙烯塑料。
背景技術：
：聚丙烯，英文縮寫為PP，CAS號：9003-07-0。是一種由丙烯聚合而製得的一種熱塑性樹脂。是1957年於義大利首先投入工業生產，是繼聚乙烯(PE)之後的又一個重要的塑料品種。它有較好的耐熱性，在135℃蒸煮1000h也不會被破壞，PP的比熱容、熱導率皆小於PE，但絕熱性優於PE。PP屬於非極性聚合物，具有優異的介電性和電絕緣性，電性能基本不受環境溼度及電場頻率的影響，在允許的工作範圍內，溫度升高會使電性能降低，它的耐電弧性較高。PP的耐化學性良好，除強氧化劑對它有侵蝕作用外，其他試劑對它均無作用。在聚丙烯塑料中通常填充無機粉體，在滿足使用要求的前提下降低生產成本或者使材料的某些性能製得提高，目前使用量最大的是滑石粉和碳酸鈣。採用無機粉體填充可以大大降低生產成本，碳酸鈣是高分子複合材料中廣泛使用的無機填料。在塑料中添加碳酸鈣等無機填料，可提高製品的耐熱性、耐磨性、尺寸穩定性及剛度等，並降低製品成本，但粉體不加處理加入到高分子材料中去，填料與聚合物之間存在明顯的界面，如同在基體樹脂中存在許多空洞，在外力作用下能承受外力的有效截面積減小，填充材料的力學性能變差。另外，通常生產過程中採用的是聚合物粒子，與無機粉料混合後成型，這樣很容易造成物料混合的不均勻，影響製品的性能。技術實現要素：針對現有技術中存在的上述不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種偶聯劑改性碳酸鈣填充聚丙烯塑料。本發明目的是通過如下技術方案實現的：一種偶聯劑改性碳酸鈣填充聚丙烯塑料，包括下述重量份的組分：聚丙烯100份，碳酸鈣10-20份，偶聯劑0.1-0.3份。進一步的，所述偶聯劑為γ-氯丙基三乙氧基矽烷、異丙基三(二辛基磷酸醯氧基)鈦酸酯和聚乙二醇三甲氧基矽丙基醚中的一種或其混合物。優選的，所述偶聯劑由下述組分按重量份組成：γ-氯丙基三乙氧基矽烷10-30份、異丙基三(二辛基磷酸醯氧基)鈦酸酯50-70份和聚乙二醇三甲氧基矽丙基醚10-30份。本發明還提供了上述偶聯劑改性碳酸鈣填充聚丙烯塑料的製備方法：(1)用偶聯劑對碳酸鈣進行表面改性處理，製得改性碳酸鈣；(2)將聚丙烯和改性碳酸鈣加入混合器中攪拌，經擠出機擠出造粒。進一步的，所述表面改性處理為：將偶聯劑用溶劑稀釋，然後均勻分散到碳酸鈣中，通過烘箱使溶劑完全揮發，再將烘乾後的碳酸鈣用粉碎機粉碎成細粉。所述溶劑可以為乙醇、120號溶劑油、異丙醇、白油或二甲苯。所述步驟(2)中，混合器中，轉速在300-400r/min，攪拌溫度70-80℃、攪拌時間2-4分鐘，擠出機中的擠出溫度180-200℃。顯然，在本發明中為提高產品的其他性能，還可以適應性地添加其他助劑，如抗氧劑、阻燃劑、著色劑和抗靜電劑等。具體的，在本發明中：γ-氯丙基三乙氧基矽烷，英文名：γ-chloropropyltriethoxysilane，CAS編號：5089-70-3，分子式：C9H21ClO3Si。異丙基三(二辛基磷酸醯氧基)鈦酸酯，CAS：65345-34-8，英文名：Isopropyltri(dioctylphosphate)titanate。聚乙二醇三甲氧基矽丙基醚，熟稱矽烷偶聯劑4140，其英文名為：Polyethyleneglycoltrimethoxysilylpropylether，CAS：98358-37-3。在塑料研究和生產過程中，通常使用增強劑如碳酸鈣。這不僅能增加塑料的質量，降低產品的成本，而且還能改善塑料製品的某些性能。然而，由於無機填料與有機聚合物在化學結構和物理形態上存在著顯著的差異，兩者缺乏親和性，往往會使塑料製品的力學性能和成型加工性能受到影響。本發明通過加入偶聯劑對碳酸鈣進行改性，使碳酸鈣表面由親水性變成親油性，從而能夠與聚丙烯形成緊密結合，使塑料材料性能得到提高。對偶聯劑進行優選，三種偶聯劑間產生協同增效作用，使得粘度降低，各項力學性能更好，具有較好的拉升強度、斷裂伸長率、缺口衝擊強度、熱變形溫度和洛氏硬度。具體實施方式下面結合實施例對本發明作進一步描述。實施例1按照表1中對應實施例1數據稱取各原料。(1)將偶聯劑用偶聯劑5倍重量的溶劑二甲苯稀釋，然後均勻分散到碳酸鈣中，通過烘箱使二甲苯完全揮發，再將烘乾後的碳酸鈣用粉碎機粉碎成細粉，製得改性碳酸鈣。(2)將聚丙烯和改性碳酸鈣加入混合器中攪拌，控制轉速在300-400r/min、攪拌溫度70-80℃、攪拌時間2-4分鐘，再經螺杆擠出機擠出造粒，擠出溫度180-200℃，10-40℃的冷水中冷卻成型，即獲得所述偶聯劑改性碳酸鈣填充聚丙烯塑料。顯然，改性碳酸鈣的製備為本行業通用方法，採用其他方式進行改性也能夠達到相近的效果，特別之處在於偶聯劑的優化選擇。表1：偶聯劑改性碳酸鈣填充聚丙烯塑料配方表單位：公斤實施例1實施例2實施例3實施例4聚丙烯PP100100100100碳酸鈣15151515γ-氯丙基三乙氧基矽烷0.040.2//異丙基三(二辛基磷酸氧基)鈦酸酯0.12/0.2/0.2聚乙二醇三甲氧基矽丙基醚0.04//實施例2按照表1中對應實施例2數據稱取各原料。採用實施例1所述的方法製備所述偶聯劑改性碳酸鈣填充聚丙烯塑料。實施例3按照表1中對應實施例3數據稱取各原料。採用實施例1所述的方法製備所述偶聯劑改性碳酸鈣填充聚丙烯塑料。實施例4按照表1中對應實施例4數據稱取各原料。採用實施例1所述的方法製備所述偶聯劑改性碳酸鈣填充聚丙烯塑料。本發明通過加入偶聯劑對碳酸鈣進行改性，使碳酸鈣表面由親水性變成親油性，從而能夠與聚丙烯形成緊密結合，使塑料材料性能得到提高。對偶聯劑進行優選，三種偶聯劑間產生協同增效作用，使得粘度降低，各項力學性能更好，具有較好的拉升強度、斷裂伸長率、缺口衝擊強度、熱變形溫度和洛氏硬度。當前第1頁1 2 3