本發明涉及高分子聚合材料
技術領域：
，具體涉及聚丙烯(PP)的改性。
背景技術：
：聚丙烯，是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂。按甲基排列位置分為等規聚丙烯(isotacticpolypropylene)、無規聚丙烯(atacticpolypropylene)和間規聚丙烯(syndiotacticpolypropylene)三種。甲基排列在分子主鏈的同一側稱等規聚丙烯，若甲基無秩序的排列在分子主鏈的兩側稱無規聚丙烯，當甲基交替排列在分子主鏈的兩側稱間規聚丙烯。一般工業生產的聚丙烯樹脂中，等規結構含量約為95％，其余為無規或間規聚丙烯。工業產品以等規物為主要成分。聚丙烯也包括丙烯與少量乙烯的共聚物在內。通常為半透明無色固體，無臭無毒。由于結構規整而高度結晶化，故熔點可高達167℃。耐熱、耐腐蝕，制品可用蒸汽消毒是其突出優點。密度小，是最輕的通用塑料。缺點是耐低溫沖擊性差，較易老化。共聚物型的PP材料有較低的熱變形溫度(100℃)、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有更強的抗沖擊強度，PP的沖擊強度隨著乙烯含量的增加而增大。PP的維卡軟化溫度為150℃。由于結晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。PP不存在環境應力開裂問題。中國聚丙烯的工業生產始于20世紀70年代，經過30多年的發展，已經基本上形成了溶劑法、液相本體-氣相法、間歇式液相本體法、氣相法等多種生產工藝并舉，大中小型生產規模共存的生產格局。中國的大型聚丙烯生產裝置以引進技術為主，中型和小型聚丙烯生產裝置以國產化技術為主。中國聚丙烯在將來的幾年里產量會有較大的增長，但生產仍然供不足需，中國已經成為全球最大的聚丙烯凈進口國。但由于國內產量很快增長，進口依存度總體上呈下降趨勢。中國聚丙烯未來幾年內，表觀消費量依然會保持較高增速，進口量將會增大，聚丙烯產業在中國的前景廣闊。近幾年我國家用電器產業發展迅速，品種多，產量大。2003年我國電冰箱產量為1850萬臺，空調器4200萬臺，洗衣機1700萬臺，微波爐3500萬臺。據“2004～2006年中國城市家庭影院市場研究咨詢報告”顯示，預計未來3年內我國家庭影院系統市場規模將達到690萬臺。另外，各種小家電也擁有巨大的潛在市場，這對改性PP來說，是一個極好的商機。我國一些塑料原料廠商已經開發出洗衣機專用料如PP1947系列、K7726系列等，受到了洗衣機制造廠商的歡迎。因此，在未來幾年內應加大開發家用電器PP專用料的力度，以適應市場變化的需求。CN1948379A公開了一種增強改性的超高分子量聚乙烯/聚丙烯復合材料，組成為：超高分子量聚乙烯10-90％，聚丙烯5-85％，超低密度聚乙烯0.5-5％，增容劑0.5-15％，聚烯烴基無機填料母粒1-30％，該復合材料將超高分子量聚乙烯、聚丙烯、超低密度聚乙烯、增容劑以及聚烯烴基無機填料母粒高速混合，混合物在170-240℃下擠出造粒。該復合材料既保持了超高分子量聚乙烯的優異韌性，又具備了高的剛性和硬度。然而，仍然無法解決所得材料熱變形溫度低、力學性能差的缺點。電器產品中使用了大量的塑料，電器與電接觸，塑料具有可燃性，容易引起火災，因此電器產品制造過程中急需使用高耐熱、高力學性能的聚丙烯材料，來保證電器商品(如電飯煲、電暖氣等)的安全性和使用壽命。如何開發出安全可靠、有實用價值的高耐熱性、高力學性能的PP材料具有重要的現實意義，并且高耐熱性高力學性能的PP材料在電器制件上有著十分廣闊的應用空間。技術實現要素：有鑒于此,本發明的目的在于提供一種同時兼具熱變形溫度低、力學性能強的高耐熱性、高力學性能的改性的聚丙烯復合材料，本發明通過在聚丙烯材料加工過程中優化樹脂比例、并加入適當份數的高耐熱性、高強度熱塑性樹脂材料，所得復合材料不僅可以減少無機填料的添加量，并且能夠在大幅提高聚丙烯耐熱性能的同時，提高其力學性能以及熱變形溫度。本發明提供一種具有高耐熱性、高力學性能的聚丙烯(PP)復合材料，按重量份計，原料包括：進一步地，所述聚丙烯樹脂為單一的樹脂；或兩種以上不同拉伸強度、沖擊強度的聚丙烯樹脂的混合。優選拉伸強度皆大于20MPa、沖擊強度皆大于7KJ/m2的樹脂的混合。進一步地，所述無機填料包括滑石粉、碳酸鈣、云母、方解石中的一種或其任意組合。進一步地，所述聚四氟乙烯樹脂為單一的樹脂；或兩種以上不同拉伸強度、沖擊強度的聚四氟乙烯樹脂的混合。進一步地，所述增韌劑為單一的熱塑性彈性體；或者兩種以上不同力學性能的熱塑性彈性體的混合。優選力學性能高的一種熱塑性彈性體或兩種以上熱塑性彈性體的混合。更優選地，所述增韌劑選自聚烯烴彈性體(POE)、鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)中的一種或任意兩種的混合。進一步地，所述其它助劑包括抗UV劑、抗氧化劑、和/或潤滑劑。本發明還提供所述復合材料的制備方法，包括如下步驟：按所述重量份稱取各原料，然后將所述原料全部加入高速混合機，在轉速為每分鐘300-800轉的條件下混合(優選為每分鐘500轉)，待所述原料混合均勻后，對所述混合后的物料進行造粒。進一步地，經過混合后的物料通過雙螺桿擠出機進行造粒，擠出溫度為150-210℃。本發明進一步還提供所述的復合材料的用途，所述材料用于儀器儀表和/或消費電器。進一步地，所述用途包括小型儀表、冰箱內壁和/或冰箱內部零件、電視機外殼和/或電視機內部零件、空調部件、商業機器、錄音和/或錄相磁帶盒、以及汽車內飾部件。本發明所得高耐熱性、高力學性能的聚丙烯復合材料的性能參數包括：拉伸強度為21.6-39.2MPa；彎曲強度31.6-54.1MPa；缺口沖擊度2.1-4.8KJ/m2；熱變形溫度107.1-132.3℃；熔融指數17.3-32.6g/10min。本發明通過在聚丙烯(PP)改性過程中加入聚四氟乙烯高耐熱、高性能樹脂，通過調配、優化各組分的加入量，在減少無機填料添加量的情況下，仍然能夠使得改性后的復合材料的耐熱性能大幅提高，同時，由于配方的優化，使得本發明制備所得的復合材料在具備優益的耐熱性能的同時，還具備較好的力學性能、以及較高的熱變形溫度。拉伸強度最高達到39.2MPa、彎曲強度最高達54.1MPa、缺口沖擊度最高達4.8KJ/m2、熱變形溫度最高達132.3℃、熔融指數最高達32.6g/10min。具體實施方式以下基于實施例對本發明進行描述，但是本發明并不僅僅限于這些實施例。實施例中所用材料均滿足以下性能要求：PP：拉伸強度≥20.0MPa、小樣條彎曲強度≥23.0MPa、小樣條懸臂梁缺口沖擊強度≥7.5KJ/m2、熔融指數5-15g/10mim(測試條件：溫度為230度，質量為2.16kg)、斷裂伸長率≥200％、熱變形溫度≥70℃。優選地，當使用兩種以上不同拉伸強度、沖擊強度的PP時，其中一種PP的拉伸強度為≥30.0MPa、小樣條懸臂梁缺口沖擊強度為≥7.5KJ/m2，另一種PP的拉伸強度為≥20.0MPa、小樣條懸臂梁缺口沖擊強度為≥8.5KJ/m2。聚四氟乙烯：拉伸強度≥20.0MPa、小樣條彎曲強度≥20.0MPa、小樣條懸臂梁缺口沖擊強度≥15.0KJ/m2、熔融指數5g/10mim(測試條件：溫度為230度，質量為2.16kg)、斷裂伸長率≥200％、熱變形溫度≥120℃。優選地，當使用兩種以上不同拉伸強度、沖擊強度的聚四氟乙烯時，其中一種聚四氟乙烯的拉伸強度為≥20.0MPa、小樣條懸臂梁缺口沖擊強度為≥18.0KJ/m2，另一種聚四氟乙烯的拉伸強度為≥20.0MPa、小樣條懸臂梁缺口沖擊強度為≥18.0KJ/m2。其它助劑：UV劑、抗氧化劑和/或潤滑劑可以單獨使用或混合使用，其中，當混合使用時，各助劑以任意配比加入；優選地，以助劑總重量為百分比基準，抗氧化劑加入量為50％、潤滑劑加入量為50％。實施例1：一種具有高耐熱性、高力學性能的聚丙烯復合材料，其配方組分包括：PP樹脂60kg、無機填料34kg、增韌劑5kg、其它助劑：1kg(潤滑劑與抗氧劑各0.5kg)。其制備工藝為：按上述重量稱取各原料，然后將所述原料全部加入高速混合機，在轉速為每分鐘500轉的條件下混合2-5分鐘，待所述原料混合均勻后，經過混合后的物料通過雙螺桿擠出機進行造粒，擠出溫度為150-210℃。實施例2：一種具有高耐熱性、高力學性能的聚丙烯復合材料，其配方組分包括：PP樹脂70kg、無機填料24kg、增韌劑5kg、其它助劑：1kg(潤滑劑與抗氧劑各0.5kg)。其制備工藝為：按上述重量稱取各原料，然后將所述原料全部加入高速混合機，在轉速為每分鐘500轉的條件下混合2-5分鐘，待所述原料混合均勻后，經過混合后的物料通過雙螺桿擠出機進行造粒，擠出溫度為150-210℃。實施例3：一種具有高耐熱性、高力學性能的聚丙烯復合材料，其配方組分包括：PP樹脂80kg、無機填料14kg、增韌劑5kg、其它助劑：1kg(潤滑劑與抗氧劑各0.5kg)。其制備工藝為：按上述重量稱取各原料，然后將所述原料全部加入高速混合機，在轉速為每分鐘500轉的條件下混合2-5分鐘，待所述原料混合均勻后，經過混合后的物料通過雙螺桿擠出機進行造粒，擠出溫度為150-210℃。實施例4：一種具有高耐熱性、高力學性能的聚丙烯復合材料，其配方組分包括：PP樹脂73kg、無機填料24kg、增韌劑2kg、其它助劑：1kg(潤滑劑與抗氧劑各0.5kg)。其制備工藝為：按上述重量稱取各原料，然后將所述原料全部加入高速混合機，在轉速為每分鐘500轉的條件下混合2-5分鐘，待所述原料混合均勻后，經過混合后的物料通過雙螺桿擠出機進行造粒，擠出溫度為150-210℃。實施例5：一種具有高耐熱性、高力學性能的聚丙烯復合材料，其配方組分包括：PP樹脂75kg、無機填料19kg、增韌劑5kg、其它助劑：1kg(潤滑劑與抗氧劑各0.5kg)。其制備工藝為：按上述重量稱取各原料，然后將所述原料全部加入高速混合機，在轉速為每分鐘500轉的條件下混合2-5分鐘，待所述原料混合均勻后，經過混合后的物料通過雙螺桿擠出機進行造粒，擠出溫度為150-210℃。實施例6：一種具有高耐熱性、高力學性能的聚丙烯復合材料，其配方組分包括：PP樹脂65kg、無機填料24kg、增韌劑10kg、其它助劑：1kg(潤滑劑與抗氧劑各0.5kg)。其制備工藝為：按上述重量稱取各原料，然后將所述原料全部加入高速混合機，在轉速為每分鐘500轉的條件下混合2-5分鐘，待所述原料混合均勻后，經過混合后的物料通過雙螺桿擠出機進行造粒，擠出溫度為150-210℃。實施例7：一種具有高耐熱性、高力學性能的聚丙烯復合材料，其配方組分包括：PP樹脂68kg、無機填料24kg、聚四氟乙烯2kg、增韌劑5kg、其它助劑：1kg(潤滑劑與抗氧劑各0.5kg)。其制備工藝為：按上述重量稱取各原料，然后將所述原料全部加入高速混合機，在轉速為每分鐘500轉的條件下混合2-5分鐘，待所述原料混合均勻后，經過混合后的物料通過雙螺桿擠出機進行造粒，擠出溫度為150-210℃。實施例8：一種具有高耐熱性、高力學性能的聚丙烯復合材料，其配方組分包括：PP樹脂65kg、無機填料24kg、聚四氟乙烯5kg、增韌劑5kg、其它助劑：1kg(潤滑劑與抗氧劑各0.5kg)。其制備工藝為：按上述重量稱取各原料，然后將所述原料全部加入高速混合機，在轉速為每分鐘500轉的條件下混合2-5分鐘，待所述原料混合均勻后，經過混合后的物料通過雙螺桿擠出機進行造粒，擠出溫度為150-210℃。實施例9：一種具有高耐熱性、高力學性能的聚丙烯復合材料，其配方組分包括：PP樹脂60kg、無機填料24kg、聚四氟乙烯10kg、增韌劑5kg、其它助劑：1kg(潤滑劑與抗氧劑各0.5kg)。其制備工藝為：按上述重量稱取各原料，然后將所述原料全部加入高速混合機，在轉速為每分鐘500轉的條件下混合2-5分鐘，待所述原料混合均勻后，經過混合后的物料通過雙螺桿擠出機進行造粒，擠出溫度為150-210℃。實施例1-9所得產品經過性能測試所得的結果，見表1測試條件為：將實施例1～9經改性造粒得到的粒子在160-205℃的注塑機中注塑成型拉伸、彎曲、沖擊樣條，按國標標準對樣條進行性能測試。測試樣條在測試前先在(23±2)℃，濕度(50±10)％的環境中放置88h。拉伸樣條尺寸：長度(mm)寬度(mm)厚度(mm)150±210±0.24±0.2彎曲樣條尺寸：長度(mm)寬度(mm)厚度(mm)80±210±0.24±0.2沖擊樣條尺寸：熱變形樣條尺寸：長度(mm)寬度(mm)厚度(mm)80±210±0.24±0.2阻燃樣條尺寸：長度(mm)寬度(mm)厚度(mm)125±513±0.51.5±0.1從測試結果分析可以看出：1)從實施例1、實施例2、實施例3、實施例5可以看出隨著PP樹脂比例的增加，其拉伸強度、彎曲強度、沖擊強度皆均同時提高，這是因為隨著PP樹脂的增加，無機填料含量相對減少，力學性能增強；但隨著PP樹脂增加導致復合材料中無機填料添加量的降低，由此易引起復合材料熱變形溫度隨之降低，從而使材料達不到高耐熱等級。因此，實施例2與實施例5中的PP樹脂與無機填料加入的比例最佳。2)從實施例4、實施例5和實施例6可以看到增韌劑可以很好地提高復合材料的抗沖擊性能，但同時會降低材料的彎曲強度和拉伸強度。與此同時，增韌劑添加量的增加會導致復合材料熱變形溫度的急劇下降，因此合適添加量的增韌劑十分重要。從實施案例來看，實施例5的增韌劑添加比例最佳。3)從實施例7、實施例8、實施例9可以看出添加聚四氟乙烯能很好地提高材料的力學性能，添加量越多，復合材料的力學性能更高，同時還能保證復合材料具有較好的熱變形溫度，但其熔融指數降低，會使加工性能變差。綜合加工性能和成本考慮，實施例8的高耐熱樹、高性能脂添加量最佳。4)從實施例1-5可以看出，隨著無機填料添加量的增加，材料的熱變形溫度會提升，但力學性能會降低，因此實施例2和實施例5的無機填料添加量為最佳比例。從上述實施例可知，通過添加適量的聚四氟乙烯，既能提高復合材料的耐熱性，又能提升復合材料的力學性能。從實施例2、實施例5、與實施例8可以看出，添加的高耐熱樹、高性能脂與PP樹脂有著很好的相容性，不需要添加相容劑就能也很好地互混，并增長復合材料的力學性能。根據上述實例可知，實施例8的制備方法，可以得到高耐熱、高力學性能的PP復合材料。以上所述僅為本發明的優選實施例，并不用于限制本發明，對于本領域技術人員而言，本發明可以有各種改動和變化。凡在本發明的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。當前第1頁1 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