專利名稱：：一種可高頻焊接的聚丙烯復合材料及其制備方法一種可高頻焊接的聚丙烯復合材料及其制備方法本發明涉及高分子材料
技術領域：
，尤其涉及一種可高頻焊接的聚丙烯復合材料及其制備方法。塑料的高頻焊接是指利用高頻能量作用于材料的連接區域，使材料極性分子在高頻電場下發生頻繁振動產生熱量，使得介于電極之間的塑料材料同時達到熔化狀態，進而達到將兩個材料焊接在一起的目的。由于電極是冷的，而塑料發熱時又可導走若干熱量，所以塑料溫度是中心最高而兩面及四側最低。這對于塑料的焊接是很理想的，是一種快速、高效、加熱均勻、操作簡單方便的塑料焊接方法。焊接最后得到的焊縫強度等同于母材。正由于這些優點，高頻焊接廣泛應用于汽車、醫療器械、文具、可吹脹物品、大中型制件、家電行業等領域用的塑料中。聚丙烯材料(Polypropylene，簡稱PP)具有質輕、耐化學性、高頻絕緣性能好、比重小、易于加工成型、價格低廉等優點，得以廣泛的應用，是目前產量及用量僅次于聚乙烯(Polyethylene，簡稱PE)的第二大塑料品種。在汽車工業、電子電器工業、家電、紡織等等領域上有廣泛的應用。但是聚丙烯分子偶極矩很小，作為非極性材料，普通的聚丙烯介電損耗系數很小為0.0008-0.0018(IMHz)，因此高頻焊接性能很差，要使其制品具有高頻焊接性能，必須先對聚丙烯材料本身進行改性。對無高頻焊接性能的材料進行高頻焊接的方法有兩種。一種方法是在塑料件中預埋入導磁體或感應元件，而金屬或類金屬嵌件的加入會影響塑料的力學性能，更加不適合用于薄壁制品的焊接，因此這種方法應用并不廣泛。另一種方法是在基體樹脂中加入高頻焊接性能較強的塑料來進行共混改性，已達到復合材料具有高頻焊接性能的目的。由于此種方法可以直接焊接，減少了注塑時要在塑料中嵌入金屬件等復雜的工序，并且對焊接縫的性能影響很小，因此這種方法應用比較廣泛。在眾多塑料中，具有高頻焊接性能的塑料卻很少，主要有聚氯乙烯(Polyvinylchloride,簡稱PVC)、聚酰胺(polyamide，簡稱PA)、聚偏二氯乙烯(Polyvinylidenechloride，簡稱PVDC)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(Ethylene-vinylacetatecopolymer，簡稱EVA)等。在焊接這些材料時，能充分體現高頻焊接的優點。對于PVC和PVDC材料雖然其具有很強的高頻焊接性能，但其熱穩定性差，熔融溫度跟分解溫度比較接近，加工范圍窄，與聚丙烯材料相容性差、共混改性時需要加入增塑劑、熱穩定劑等缺點。本發明要解決的技術問題是提供一種高頻焊接性能好的聚丙烯復合材料及其制備方法。為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是，一種可高頻焊接的聚丙烯復合材料，按質量份數主要由以下組分組成聚丙烯100主改性劑25-100相容劑3-10填充劑0-50潤滑劑0.5-1.0抗氧劑0.2-0.6。以上所述的可高頻焊接的聚丙烯復合材料，所述聚丙烯為聚丙烯均聚物、聚丙烯共聚物中的一種或兩種復配。所述主改性劑為聚酰胺(PA)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中的一種。所述聚酰胺是相對密度為1.10-1.15、熔點為225-235°C、熔體相對粘度為2.0-3.0的聚己內酰胺。所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物，醋酸乙烯(VA)含量不小于15%的質量份數。所述相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)、丙烯酸接枝聚丙烯(PP-g-AA)、馬來酸酐接枝乙烯_辛烯共聚物彈性體(POE-g-MAH)、丙烯酸接枝乙烯_辛烯共聚物彈性體、馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠(EPDM-g-MAH)、丙烯酸接枝三元乙丙橡膠(EPDM-g-AA)中的一種或幾種混合物。所述填充劑為滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇、玻璃微珠、云母粉、硅灰石等中的一種或幾種的混合物。所述潤滑劑為硬脂酰胺類潤滑劑、硬脂酸類潤滑劑、PE蠟、PP蠟、OP蠟、EVA蠟中的一種或幾種混合物。所述抗氧劑為四[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯主抗氧劑和亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)輔抗氧劑的復配。添加抗氧劑的目地是降低材料在加工及使用過程中的老化性。一種上述可高頻焊接的聚丙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟(1)按上述的配比稱取所需物料，在高速攪拌機中高速攪拌510分鐘；(2)將混好的物料加入到雙螺桿擠出機中，通過熔融擠出造粒；(3)雙螺桿擠出機工藝條件為雙螺桿擠出機溫度，一區170225°C；溫度170225°C；三區170225°C；四區170225°C；溫度170225°C；六區1702250C；七區170225°C；八區170225°C；機頭溫度170225°C；停留時間23min。熔體壓力3.04.OMPa,真空度-0.03-0.06MPa。本發明可高頻焊接的聚丙烯復合材料，用熱穩定性和高頻焊接性能都比較優良的PA或EVA作為聚丙烯的高頻焊接改性劑對聚丙烯進行共混改性，從而使得復合材料具有較好的高頻焊接性能，因此，可以廣泛應用于汽車、醫療器械、文具、、家電行業等領域。為便于對本發明進一步理解，現結合具體實施例對本發明進行詳細描述在以下的實施例中，所用到的聚丙烯包括均聚聚丙烯和共聚聚丙烯，均聚聚丙烯為茂名石化的T30S，共聚聚丙烯為茂名石化的EPC30R-H，其中，在實施例1_3中，所用聚丙烯材料為均聚聚丙烯，在實施例4-10中，所用聚丙烯材料為共聚聚丙烯。主改性劑聚酰胺為聚己內酰胺(PA6)，相對密度為1.10-1.15、熔點為225-235°C、熔體相對粘度為2.0-3.0；主改性劑EVA，VA含量為40%，典型牌號為美國杜邦公司的40W；所用馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠(EPDM-g-MAH)為南京德巴化工公司的MEPR-G-I；所用馬來酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物彈性體(POE-g-MAH)為青島海爾科化公司的KHEP680C3;所用馬來酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)為寧波能之光公司的CPM200A;所用滑石粉(TALC)為合山化工(遼寧)公司的CMS-777A;所用碳酸鈣(CaCO3)為廣東嘉維化工公司的白櫻華；硫酸鋇為廣州集美納米科技公司的BSM-MC；所用抗氧劑為Ciba公司生產，商品牌號分別為IrganoxlOlO和Irgan0X168，兩者以重量份11-13的比例復配；PE蠟為霍尼韋爾公司生產的，牌號為AC-6A；EBS是韓國信元化學株式會社的，牌號為300P；OP蠟為科萊恩公司的，牌號為LicowaxOP；EVA蠟為安徽億維蠟業有限公司EVA-ZL3。實施例1實施例1配方如下(質量份數)PP100PA625EPDM-g-MAH3滑石粉OPE蠟0.5抗氧劑0.2制造工藝按配比稱取所需物料，在高速攪拌機中高速攪拌510分鐘；將混好的物料加入到雙螺桿擠出機中，通過熔融擠出造粒；雙螺桿擠出機溫度一區溫度1702250C；二區溫度170225°C；三區溫度170225°C；區溫度170225°C；五區溫度170225°C；六區溫度170225°C；七區溫度170225°C；八區溫度1702250C；機頭溫度170225°C；停留時間23min。熔體壓力3.04.OMPa，真空度-0.03-0.06MPa。實施例2實施例2配方如下(質量份數)PP100PA650EPDM-g-MAH5滑石粉25PE蠟0.5抗氧劑0.2制造工藝同實施例1。實施例3實施例3配方如下(質量份數)PP100PA6100PP-g-MAH10碳酸鈣50OP蠟1.0抗氧劑0.4制造工藝同實施例1。實施例4實施例4配方如下(質量份數)PP100EVA100PP-g-MAH10滑石粉50EVA蠟0.5抗氧劑0·6制造工藝同實施例1。實施例5實施例5配方如下(質量份數)PP100EVA75PP-g-MAH8滑石粉40PE蠟0.8抗氧劑0.4制造工藝同實施例1。實施例6實施例6配方如下(質量份數)PP100EVA50PP-g-MAH5碳酸鈣20潤滑劑PE蠟0.6抗氧劑0.3制造工藝同實施例1。實施例7實施例7配方如下(質量份數)PP100EVA25PP-g-MAH3滑石粉0PE蠟0.5抗氧劑0.2制造工藝同實施例1。實施例8實施例8配方如下(質量份數)PP100PA625EPDM-g-MAH3滑石粉0PE蠟0.5抗氧劑0.2紫外光吸收劑0.2制造工藝同實施例1。實施例9實施例9配方如下(質量份數)PP100PA650EPDM-g-MAH5滑石粉25PE蠟0·5抗氧劑0.2紫外光吸收劑0.2制造工藝同實施例1。實施例10實施例10配方如下(質量份數)PP100PA6100EPDM-g-MAH10滑石粉50潤滑劑OP蠟1.0抗氧劑0.6紫外光吸收劑0.2制造工藝同實施例1。在以下實施例中，所用聚丙烯材料包括均聚聚丙烯，典型牌號為茂名石化的T30S和共聚聚丙烯，典型牌號為茂名石化的EPC30R-H，兩者按重量份以11復配。實施例11實施例11配方如下(質量份數)PP100EVA100PP-g-MAH10滑石粉50EVA蠟0.5抗氧劑0.6制造工藝同實施例1。實施例12實施例12配方如下(質量份數)PP100EVA75PP-g-MAH8滑石粉40PE蠟0.8抗氧劑0.4紫外光吸收劑0.2制造工藝同實施例1。實施例13實施例13配方如下(質量份數):PP100EVA50PP-g-MAH5碳酸鈣20潤滑劑PE蠟0.6抗氧劑0.3紫外光吸收劑0.2制造工藝同實施例1。實施例14實施例14配方如下(質量份數)PP100EVA25PP-g-MAH3滑石粉0PE蠟0.5抗氧劑0.2紫外光吸收劑0.2制造工藝同實施例1。性能測試拉伸強度按GB/T1040標準進行檢驗。試樣類型為I型，樣條尺寸(mm)170(長)X(20士0.2)(端部寬度)X(4士0.2)(厚度)，拉伸速度為50mm/min；彎曲強度和彎曲模量按GB9341/T標準進行檢驗。試樣類型為試樣尺寸(mm)(80士2)X(10士0.2)X(4士0.2)，彎曲速度為20mm/min；缺口沖擊強度按GB/T1043標準進行檢驗。試樣類型為I型，試樣尺寸(mm)(80士2)X(10士0.2)X(4士0.2)；缺口類型為A類，缺口剩余厚度為3.2mm。實施例17配方及材料性能見表(一)原料名稱及物性參數實例1實例2實例3實例4實例5實例6實例7聚丙烯樹脂(質量份數)100100100100100100100主改性劑(質量份數)2550100100755025相容劑(質量份數)351010853填充劑(質量份數)025505040200潤滑劑(質量份數)05θΓδ7θ0508O05抗氧劑(質量份數)02θΓ2040604O02~拉伸強度(MPa)38475816181920彎曲強度(MPa)57647722242524<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實施例8-14的配方除增加了紫外光吸收劑外，其他同實施例1-7相對應，而紫外光吸收劑對此材料無影響，因此相關物性表不另列表。以上實施例的數據表明主改性劑含量的增加可以提高復合材料的高頻性能，對復合材料的力學性能也會有大的影響，對于PP/PA合金材料，由于PA6力學性能比PP的高，所以隨著PA6含量的增加其力學性能也會提高。因為EVA材料比PP軟，所以EVA含量的增力口，會使得復合材料硬度下降。填充劑的加入可以一定程度增加復合材料的硬度、改善材料的收縮、尺寸穩定性。相容劑的加入提高了材料的相容性，使材料的機械強度增加，但當增加到一定程度后，力學性能基本不再增加，甚至會出現下降。潤滑劑和抗氧劑的變化，對材料力學性能和高頻焊接性能沒有必然聯系，潤滑劑的增加會材料的流動性，提高材料的加工性能；抗氧劑的加入可以降低材料在加工過程中的水解，使材料的使用壽命得以延長。在本發明中還可以添加一些其它助劑以制成有其他特殊性能的材料，如可以添加抗紫外吸收齊U，以制得抗老化材料；可以添加抗菌劑，以制得抗菌材料；可以添加香精，以制得具有香味的材料等等。添加這些助劑，并不會對本發明材料的主要目的產生沖突。因此，不應該作為對本發明的限制。本發明所提到但在所列實施例中未用到的相容劑與實施例中所用到的相容劑，由于本身性能的差異，對復合材料的性能方面也會有些差異，但表現出的原理和趨勢是一致的；對于其他如填充劑、潤滑劑等也是。但這不影響本發明所述的原理和思想。以上對本發明所提供的可高頻焊接的聚丙烯復合材料及其制備方法進行了詳細介紹，本文中應用了具體各例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。權利要求一種可高頻焊接的聚丙烯復合材料，其特征在于，按質量份數主要由以下組分組成聚丙烯100主改性劑25-100相容劑3-10填充劑0-50潤滑劑0.5-1.0抗氧劑0.2-0.6。2.根據權利要求1所述的可高頻焊接的聚丙烯復合材料，其特征在于，所述聚丙烯為聚丙烯均聚物、聚丙烯共聚物中的一種或兩種復配。3.根據權利要求1所述的可高頻焊接的聚丙烯復合材料，所述主改性劑為聚酰胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一種。4.根據權利要求3所述的可高頻焊接的聚丙烯復合材料，所述聚酰胺是相對密度為1.10-1.15、熔點為225-235°C、熔體相對粘度為2.0-3.0的聚己內酰胺。5.根據權利要求3所述的可高頻焊接的聚丙烯復合材料，所述的乙烯_醋酸乙烯共聚物，醋酸乙烯含量不小于15%的質量份數。6.根據權利要求1所述的可高頻焊接的聚丙烯復合材料，所述相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝乙烯_辛烯共聚物彈性體、丙烯酸接枝乙烯_辛烯共聚物彈性體、馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠、丙烯酸接枝三元乙丙橡膠中的一種或幾種混合物。7.根據權利要求1所述的可高頻焊接的聚丙烯復合材料，所述填充劑為滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇、玻璃微珠、云母粉、硅灰石等中的一種或幾種的混合物。8.根據權利要求1所述的可高頻焊接的聚丙烯復合材料，所述潤滑劑為乙烯基雙硬脂酰胺、PE蠟、PP蠟、0P蠟、EVA蠟中的一種或幾種混合物。9.根據權利要求1所述的可高頻焊接的聚丙烯復合材料，所述抗氧劑為四[3-(3，5_二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯主抗氧劑和亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)輔抗氧劑的復配。10.一種權利要求1所述的可高頻焊接的聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)按權利要求1所述的配比稱取所需物料，在高速攪拌機中高速攪拌510分鐘；(2)將混好的物料加入到雙螺桿擠出機中，通過熔融擠出造粒；(3)雙螺桿擠出機工藝條件為雙螺桿擠出機溫度，一區170225°C；溫度170225V；三區170225°C；四區170225°C；溫度170225°C；六區170225°C；七區170225°C；八區170225°C；機頭溫度170225°C；停留時間23min；熔體壓力3.04.OMPa,真空度-0.03-0.06MPa。全文摘要本發明公開了一種可高頻焊接的聚丙烯復合材料及其制備方法。可高頻焊接的聚丙烯復合材料，按質量份數包括以下組分聚丙烯100、主改性劑25-100、相容劑3-10、填充劑0-50、潤滑劑0.5-1.0、抗氧劑0.2-0.6。本發明利用熱穩定性和高頻焊接性能都比較優良的PA或EVA作為聚丙烯的高頻焊接改性劑對聚丙烯進行共混改性，從而使得復合材料具有良好的高頻焊接性能。文檔編號C08K13/02GK101831110SQ20101015962公開日2010年9月15日申請日期2010年4月23日優先權日2010年4月23日發明者徐東,徐永,楊德武申請人:深圳市科聚新材料有限公司