一種耐磨抗靜電PP複合材料及其製備方法與流程
2023-12-12 20:59:12 1
本發明屬於高分子材料技術領域，特別是指一種耐磨抗靜電pp複合材料及其製備方法。
背景技術：
聚丙烯(pp)是一種重要的熱塑性聚合物，廣泛應用於家用電器、機械配件、辦公用品和通訊器材等領域。pp具有質輕、無毒、無臭，化學穩定性好，且在常溫下不溶於一般溶劑，吸水性小等優點，但是純pp的耐磨性和抗靜電性能差，這限制了pp在一些特殊領域的應用。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種耐磨抗靜電pp複合材料及其製備方法，以解決現有的pp材料的耐磨性和抗靜電性能差的問題。
本發明是通過以下技術方案實現的：
一種耐磨抗靜電pp複合材料，按重量份數由以下組分組成：
所述耐磨劑的製備步驟如下：
1)tio2-g-pmma的製備
(1)稱取納米tio2，加入到乙醇溶液中，再加入偶聯劑，超聲波處理設定時間，滴加一定量的醋酸溶液調節ph到3-5之間；
(2)將步驟(1)的混合溶液，在恆溫攪拌一定時間，冷卻後固液分離，然後再真空乾燥得到處理後的納米tio2；
(3)稱取步驟(2)中處理後的納米tio2，加入辛烷基苯酚聚氧乙烯醚、水及十二烷基苯磺酸鈉，調節ph至9-11之間；
(4)將過硫酸鉀及甲基丙烯酸甲酯單體加入至步驟(3)中，升溫至60-80℃反應6-8h，然後冷卻至室溫，抽濾乾燥既得產物tio2-g-pmma；
2)耐磨劑的製備
(1)稱取一定質量步驟1)的tio2-g-pmma及pom；
(2)將步驟(1)物料一起通過高速混合機攪拌，形成混合物料；
(3)將步驟(2)的混合物料投入到雙螺杆擠出機的料鬥中，經熔融、擠出造粒、水冷、切粒及乾燥既得所述耐磨劑。
優選地，步驟(1)中的tio2-g-pmma與pom質量比為(20-40)：(60-80)。
步驟(2)的高速攪拌機溫度為60～100℃，轉速120～240r/min。
步驟(3)的雙螺杆擠出機包含六個區，其中各區溫度及螺杆轉速分別為：
一區溫度120～180℃，二區溫度190～210℃，三區溫度190～210℃，四區溫度190～210℃，五區溫度190～210℃，六區溫度190～210℃，機頭溫度190～210℃；螺杆轉速180～300r/min。
所述抗靜電劑為石墨烯微粉，更優選的為氧化石墨烯。
所述抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯中的一種或幾種的混合。
所述潤滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或硬脂酸鉀中的一種或多種。
一種耐磨抗靜電pp複合材料的製備方法，包括以下步驟：
(1)稱取60份-80份的pp、8份-12份耐磨劑、12份-16份石墨烯、0.1份-0.5份抗氧劑、0.1份-0.3份潤滑劑混合併攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pp複合材料。
優選地，所述步驟(2)具體為：通過雙螺杆擠出機擠出造粒，其中，所述雙螺杆擠出機包括順次排布的六個溫度區，一區溫度150～170℃，二區溫度200～230℃，三區溫度200～230℃，四區溫度200～230℃，五區溫度200～230℃，六區溫度200～230℃，機頭溫度200～230℃,螺杆轉速200～280r/min。
本發明的有益效果是：
本技術方案首先通過合成tio2-g-pmma，再讓其與pom進行改性，最後製得一種新型的耐磨劑，用來提升pp複合材料的耐磨性能。
本技術方案中通過氧化石墨烯的加入改善了pp複合材料的抗靜電性能。
具體實施方式
以下通過實施例來詳細說明本發明的技術方案，以下的實施例僅是示例性的，僅能用來解釋和說明本發明的技術方案，而不能解釋為是對本發明技術方案的限制。
本申請的實施例中所用的原料如下：
pp(型號z30s),茂名石化；納米tio2，蕪湖華泰化工；mma,國藥集團上海化學試劑有限公司；kps,國藥集團上海化學試劑有限公司；十二烷基苯磺酸鈉,國藥集團上海化學試劑有限公司；op-10,國藥集團上海化學試劑有限公司；乙醇，國藥集團上海化學試劑有限公司；抗氧劑(型號irganox168、irganox1010、irganox1330)，瑞士汽巴精化；硬脂酸鋅，漢維新材料；硬脂酸鈣，武漢萬榮科技；硬脂酸鉀，邦諾化工；pom(型號m90),雲天化股份有限公司。
本申請各實施例所用的測試儀器如下：
zsk30型雙螺杆擠出機，德國w&p公司；jl-1000型拉力試驗機，廣州市廣才實驗儀器公司生產；htl900-t-5b型注射成型機，海太塑料機械有限公司生產；xcj-500型衝擊測試機，承德試驗機廠生產；qt-1196型拉伸測試儀，東莞市高泰檢測儀器有限公司；qd-gjs-b12k型高速攪拌機，北京恆奧德儀器儀表有限公司。
本申請提供一種耐磨抗靜電pp複合材料，按重量份數由以下組分組成：
耐磨劑的製備步驟如下：
1)tio2-g-pmma的製備
(1)稱取15-20g納米tio2，加入到250-300ml的乙醇溶液中，再加入1-4g偶聯劑kh550，超聲波處理2-4h，滴加一定量的醋酸溶液調節ph到3-5之間；
(2)將步驟(1)的混合溶液移入到三口燒瓶中，在70-90℃恆溫攪拌4-6h，冷卻後固液分離，然後在80-100℃的真空乾燥箱裡乾燥得到處理後的納米tio2；
(3)稱取步驟(2)中6-8g處理後的納米tio2，放入三口燒瓶中，加入1.5-2ml辛烷基苯酚聚氧乙烯醚(op-10)、100-240ml水及0.2-0.4g十二烷基苯磺酸鈉，調節ph至9-11之間；
(4)將0.2-0.4g過硫酸鉀(kps)及6-8ml甲基丙烯酸甲酯(mma)單體加入至步驟(3)中，升溫至60-80℃反應6-8h，然後冷卻至室溫，抽濾乾燥既得產物tio2-g-pmma；
2)耐磨劑的製備
(1)稱取一定質量步驟1)的tio2-g-pmma及pom；tio2-g-pmma與pom質量比為(20-40)：(60-80)；
(2)將步驟(1)物料一起通過高速混合機攪拌10-12分鐘，形成混合物料；高速攪拌機溫度為60～100℃，轉速120～240r/min；
(3)將步驟(2)的混合物料投入到雙螺杆擠出機的料鬥中，經熔融、擠出造粒、水冷、切粒及乾燥既得耐磨劑。
步驟(3)的雙螺杆擠出機包含六個區，其中各區溫度及螺杆轉速分別為：
一區溫度120～180℃，二區溫度190～210℃，三區溫度190～210℃，四區溫度190～210℃，五區溫度190～210℃，六區溫度190～210℃，機頭溫度190～210℃；螺杆轉速180～300r/min。
抗靜電劑為石墨烯微粉，更優選的為氧化石墨烯。
抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯中的一種或幾種的混合。
潤滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或硬脂酸鉀中的一種或多種。
一種耐磨抗靜電pp複合材料的製備方法，包括以下步驟：
(1)稱取60份-80份的pp、8份-12份耐磨劑、12份-16份石墨烯、0.1份-0.5份抗氧劑、0.1份-0.3份潤滑劑混合併攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pp複合材料。
優選地，步驟(2)具體為：通過雙螺杆擠出機擠出造粒，其中，雙螺杆擠出機包括順次排布的六個溫度區，一區溫度150～170℃，二區溫度200～230℃，三區溫度200～230℃，四區溫度200～230℃，五區溫度200～230℃，六區溫度200～230℃，機頭溫度200～230℃,螺杆轉速200～280r/min。
實施例1
(1)稱取60份pp、8份耐磨劑、12份氧化石墨烯、0.1份irganox168、0.1份硬脂酸鋅混合併攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pp複合材料p1。
其中雙螺杆擠出機各區溫度及螺杆轉速分別為：一區溫度150℃，二區溫度200℃，三區溫度200℃，四區溫度200℃，五區溫度200℃，六區溫度200℃，機頭溫度200℃,螺杆轉速200r/min。
實施例2
(1)稱取80份pp、12份耐磨劑、16份氧化石墨烯、0.1份irganox168、0.2份irganox1010、0.2份irganox1330、0.15份硬脂酸鈉、0.15份硬脂酸鋅混合併攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pp複合材料p2。
其中雙螺杆擠出機各區溫度及螺杆轉速分別為：一區溫度170℃，二區溫度230℃，三區溫度230℃，四區溫度230℃，五區溫度230℃，六區溫度230℃，機頭溫度230℃,螺杆轉速280r/min。
實施例3
(1)稱取70份pp、10份耐磨劑、14份氧化石墨烯、0.1份irganox168、0.2份irganox1010、0.1份硬脂酸鈉、0.1份硬脂酸鋅混合併攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pp複合材料p3。
其中雙螺杆擠出機各區溫度及螺杆轉速分別為：一區溫度160℃，二區溫度215℃，三區溫度215℃，四區溫度215℃，五區溫度215℃，六區溫度215℃，機頭溫度215℃；螺杆轉速240r/min。
實施例4
(1)稱取75份pp、11份耐磨劑、13份氧化石墨烯、0.1份irganox1010、0.2份irganox1330、0.1份硬脂酸鈣、0.1份硬脂酸鋅混合併攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pp複合材料p4。
其中雙螺杆擠出機各區溫度及螺杆轉速分別為：一區溫度165℃，二區溫度205℃，三區溫度205℃，四區溫度205℃，五區溫度205℃，六區溫度205℃，機頭溫度205℃；螺杆轉速260r/min。
實施例5
(1)稱取70份pp、12份耐磨劑、15份氧化石墨烯、0.1份irganox1010、0.1份irganox168、0.15份硬脂酸鈣，0.15份硬脂酸鈉混合併攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pp複合材料p5。
其中雙螺杆擠出機各區溫度及螺杆轉速分別為：一區溫度165℃，二區溫度225℃，三區溫度225℃，四區溫度225℃，五區溫度225℃，六區溫度225℃，機頭溫度225℃；螺杆轉速255r/min。
對比例1
(1)稱取稱取60份pp、0.1份irganox1010、0.2份irganox168、0.15份硬脂酸鈣，0.15份硬脂酸鈉混合併攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pp複合材料d1。
其中雙螺杆擠出機各區溫度及螺杆轉速分別為：一區溫度155℃，二區溫度215℃，三區溫度215℃，四區溫度215℃，五區溫度215℃，六區溫度215℃，機頭溫度215℃；螺杆轉速215r/min。
性能測試：
將上述實施例1-5及對比例1製備的pp複合材料用注塑機製成樣條測試，測試數據如下表：
從上表可以看出，從表中還可以看出實施例1-5的耐磨性能和抗靜電性能都要好於對比例1，對於擴展pp複合材料的應用領域，具有非常重要的意義。
儘管已經示出和描述了本發明的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變形，本發明的範圍由所附權利要求極其等同限定。