本發明涉及復合材料技術領域,尤其涉及一種聚丙烯復合材料及其制備方法。
背景技術:
聚丙烯是一種用途廣泛的通用塑料,由丙烯單體聚合而成,英文縮寫為pp,其熔點為165~175℃,屬半結晶性塑料。
聚丙烯樹脂根據聚合方法和分子鏈段排列形式,主要分為共聚、均聚兩大類。由于普通聚丙烯樹脂很難滿足各種行業的應用要求,改性聚丙烯材料已經被應用的非常廣泛。但隨著如汽車、家電等行業對改性聚丙烯的技術水平要求日益提高,同時對材料的加工特性也提出一些更高的要求。如改性聚丙烯作為吸塵器外殼材料,既要具有良好的耐沖擊性能,又要具有優異的外觀,如高光澤等特點,此外還需具備一定的尺寸穩定性和加工特性。
目前,雖然現有技術中的改性聚丙烯對材料的韌性有一定程度上的改善。但是,這些改性聚丙烯卻普遍存在著光澤度差的缺點。
技術實現要素:
本發明的目的在于提供一種聚丙烯復合材料及其制備方法,本發明提供的聚丙烯復合材料在保證材料的韌性的同時具有優異的光澤度。
本發明提供了一種聚丙烯復合材料,由包含以下質量份的原料制備得到:
優選的,所述均聚聚丙烯的熔融指數≥2g/10min。
優選的,所述共聚聚丙烯為高流動共聚聚丙烯和/或高結晶共聚聚丙烯;
所述高流動共聚聚丙烯的熔融指數≥20g/10min;
所述高結晶共聚聚丙烯的熔融指數≥8kg/10min。
優選的,所述增韌劑為乙烯與長直鏈烯烴的混合物;
所述長直鏈烯烴為己烯或辛烯。
優選的,所述填料為超細硫酸鋇。
優選的,所述成核劑為芳基磷酸酯鹽。
優選的,所述主抗氧劑為四[β-(3,5-二特丁基4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯;
所述輔抗氧劑為三(2,4-二叔丁基酚)亞磷酸酯。
本發明還提供了上述技術方案所述聚丙烯復合材料的制備方法,包含如下具體步驟:
將所述原料進行干混,得到干混料;所述干混的速率為650~750轉/分鐘,所述干混的時間為1~4分鐘;
將所述干混料進行熔融擠出,得到聚丙烯復合材料。
優選的,所述熔融擠出為雙螺桿熔融擠出;
所述熔融擠出的具體工藝參數為:
所述熔融擠出的一區溫度為195~205℃;
所述熔融擠出的二區溫度為210~230℃;
所述熔融擠出的三區溫度為210~230℃;
所述熔融擠出的四區溫度為210~230℃;
所述熔融擠出的五區溫度為210~230℃;
所述熔融擠出的六區溫度為210~230℃;
所述熔融擠出的七區溫度為210~230℃;
所述熔融擠出的八區溫度為210~230℃;
所述熔融擠出的九區溫度為210~230℃;
所述熔融擠出的十區溫度為210~230℃;
所述熔融擠出的機頭溫度為215~230℃;
所述熔融擠出的主機轉速為300~400轉/分鐘。
本發明提供了一種聚丙烯復合材料及其制備方法。本發明得到的聚丙烯復合材料與現有的聚丙烯復合材料相比,除了表面光澤有所提高之外,溶體流動速率、彎曲強度和彎曲模量也均有所提高。具體的,由實施例的實驗結果可知,本發明得到的聚丙烯復合材料的表面光澤度最高可提高18%,溶體流動速率最高可提高28g/10min,彎曲強度最高可提高2mpa,彎曲模量最高可提高300mpa。
具體實施方式
本發明提供了一種聚丙烯復合材料,由包含以下質量份的原料制備得到:
本發明提供的聚丙烯復合材料包含30~100份均聚聚丙烯,優選為50~90份,更優選為60~80份。在本發明中,所述均聚聚丙烯的熔融指數優選的≥2g/10min,更優選的≥3g/10min,最優選的≥4g/10min。
以30~100份均聚聚丙烯為基準,本發明提供的聚丙烯復合材料包含0~40份共聚聚丙烯,優選為10~30份,更優選為15~25份。在本發明中,所述共聚聚丙烯優選為高流動共聚聚丙烯和/或高結晶共聚聚丙烯。在本發明中,所述高流動共聚聚丙烯的熔融指數優選的≥20g/10min,更優選的≥30g/10min,最優選的≥40g/10min;所述高結晶共聚聚丙烯的熔融指數優選的≥8kg/10min,更優選的≥9kg/10min,最優選的≥10kg/10min。在本發明中,所述共聚聚丙烯優選為丙烯和乙烯的共聚物,乙烯單元在所述共聚聚丙烯中的含量優選為4~10mol%,更優選為5~8mol%,最優選為6~7mol%。
以30~100份均聚聚丙烯為基準,本發明提供的聚丙烯復合材料包含2~10份增韌劑,優選為4~8份,更優選為5~6份。在本發明中,所述增韌劑優選為乙烯與長直鏈烯烴的混合物。在本發明中,所述長直鏈烯烴優選為己烯或辛烯。在本發明中,當所述增韌劑為乙烯與長直鏈烯烴的混合物時,所述乙烯與長直鏈烯烴可以按照任意的質量比例進行混合,優選的所述乙烯與長直鏈烯烴等質量混合。
以30~100份均聚聚丙烯為基準,本發明提供的聚丙烯復合材料包含2~30份填料,優選為5~25份,更優選為10~20份。在本發明中,所述填料優選為超細硫酸鈣。在本發明中,所述超細硫酸鈣的粒徑優選為3.5~5.5μm,更優選為4~5μm,最優選為4.5μm。
以30~100份均聚聚丙烯為基準,本發明提供的聚丙烯復合材料包含1~5份成核劑。在本發明中,所述成核劑的添加量可具體為1份、2份、3份、4份或5份。在本發明中,所述成核劑優選為芳基磷酸酯鹽。
以30~100份均聚聚丙烯為基準,本發明提供的聚丙烯復合材料包含0.1~1份主抗氧劑,優選為0.2~0.8份,更優選為0.4~0.6份。在本發明中,所述主抗氧劑優選為四[β-(3,5-二特丁基4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
以30~100份均聚聚丙烯為基準,本發明提供的聚丙烯復合材料包含0.1~1份輔抗氧劑,優選為0.2~0.8份,更優選為0.4~0.6份。在本發明中,所述輔抗氧劑為三(2,4-二叔丁基酚)亞磷酸酯。
以30~100份均聚聚丙烯為基準,本發明提供的聚丙烯復合材料包含0.1~1份潤滑劑,優選為0.2~0.8份,更優選為0.4~0.6份。在本發明中,所述潤滑劑優選為蘇州興泰國光公司生產的產品型號為taf的潤滑劑。
本發明還提供了一種上述技術方案所述聚丙烯復合材料的制備方法,包含如下具體步驟:
將所述原料進行干混,得到干混料;所述干混的速率為650~750轉/分鐘,所述干混的時間為1~4分鐘;
將所述干混料進行熔融擠出,得到聚丙烯復合材料。
本發明將所述原料進行干混,得到干混料。在本發明中,所述干混優選在高速混合機中進行。在本發明中,所述干混的速率為650~750轉/分鐘,優選為670~730轉/分鐘,更優選為690~710轉/分鐘;所述干混的時間為1~4分鐘,具體的可以為1分鐘、2分鐘、3分鐘或4分鐘。在本發明中,所述干混優選在室溫下進行。
得到所述干混料后,本發明將所述干混料進行熔融擠出,得到聚丙烯復合材料。在本發明中,所述熔融擠出優選為雙螺桿熔融擠出;所述熔融擠出用擠出機為南京科倍隆機械有限公司生產的cte35機。在本發明中,所述熔融擠出的一區溫度優選為195~205℃,更優選為198~203℃,最優選為200~201℃;所述熔融擠出的二區溫度優選為210~230℃,更優選為215~225℃,最優選為218~223℃;所述熔融擠出的三區溫度為210~230℃,更優選為215~225℃,最優選為218~223℃;所述熔融擠出的四區溫度為210~230℃,更優選為215~225℃,最優選為218~223℃;所述熔融擠出的五區溫度為210~230℃,更優選為215~225℃,最優選為218~223℃;所述熔融擠出的六區溫度為210~230℃,更優選為215~225℃,最優選為218~223℃;所述熔融擠出的七區溫度為210~230℃,更優選為215~225℃,最優選為218~223℃;所述熔融擠出的八區溫度為210~230℃,更優選為215~225℃,最優選為218~223℃;所述熔融擠出的九區溫度為210~230℃,更優選為215~225℃,最優選為218~223℃;所述熔融擠出的十區溫度為210~230℃,更優選為215~225℃,最優選為218~223℃;所述熔融擠出的機頭溫度為215~230℃,更優選為220~225℃,最優選為222~223℃。在本發明中,所述熔融擠出的主機轉速優選為300~400轉/分鐘,更優選為320~380轉/分鐘,最優選為340~360轉/分鐘。
下面結合實施例對本發明提供的聚丙烯復合材料及其制備方法進行詳細的說明,但是不能把它們理解為對本發明保護范圍的限定。
在下述實施例中,所述份如無特殊說明均為質量份。
實施例原料來源:聚丙烯選用中國石化鎮海分公司的v30g-g,熔融指數為11g/10min;巴塞爾公司的ea5076,熔融指數為70g/10min;揚子石化公司的k8003,熔融指數為3g/10min;韓國sk公司的bx3500,熔融指數為10g/10min。
poe選用韓國sk公司的875,熔融指數為5g/10min。
硫酸鋇選用成吉化工公司的lc330。
成核劑為日本旭電化公司的na11。
抗氧劑為汽巴公司的1010、168。
潤滑劑為蘇州興泰國光公司的taf。
實施例1
將33份均聚聚丙烯(v30g-g)、34份高流動聚丙烯(ea5076)、8份poe(sk875)、0.2份成核劑(na11)、24份硫酸鋇(lc330)、0.1份主抗氧劑(1010)、0.1份輔抗氧劑(168)和0.6份潤滑劑(taf)混合,以700轉/分鐘的高速攪拌速率在高速混合機中干混4分鐘。
將干混得到的干混料加入到雙螺桿擠出機中進行熔融擠出,得到聚丙烯復合材料。
雙螺桿擠出機上的各段參數設定如下:一區溫度200℃,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℃,七區溫度230℃,八區溫度230℃,九區溫度230℃,十區溫度230℃,機頭230℃,主機轉速為300轉/分鐘,產量約20kg/h。
實施例2
將33份均聚聚丙烯(v30g-g)、34份高結晶聚丙烯(bx3800)、8份poe(sk875)、0.2份成核劑(na11)、24份硫酸鋇(lc330)、0.1份主抗氧劑(1010)、0.1份輔抗氧劑(168)和0.6份潤滑劑(taf)混合,以700轉/分鐘的高速攪拌速率在高速混合機中干混4分鐘。
將干混得到的干混料加入到雙螺桿擠出機中進行熔融擠出,得到聚丙烯復合材料。
雙螺桿擠出機上的各段參數設定如下:一區溫度195℃,二區溫度210℃,三區溫度210℃,四區溫度210℃,五區溫度210℃,六區溫度210℃,七區溫度210℃,八區溫度210℃,九區溫度210℃,十區溫度210℃,機頭215℃,主機轉速為350轉/分鐘,產量約20kg/h。
實施例3
將33份均聚聚丙烯(v30g-g)、17份高流動聚丙烯(ea5076)、17份高結晶聚丙烯(bx3800)、8份poe(sk875)、0.2份成核劑(na11)、24份硫酸鋇(lc330)、0.1份主抗氧劑(1010)、0.1份輔抗氧劑(168)和0.6份潤滑劑(taf)混合,以700轉/分鐘的高速攪拌速率在高速混合機中干混4分鐘。
將干混得到的干混料加入到雙螺桿擠出機中進行熔融擠出,得到聚丙烯復合材料。
雙螺桿擠出機上的各段參數設定如下:一區溫度205℃,二區溫度220℃,三區溫度220℃,四區溫度220℃,五區溫度220℃,六區溫度220℃,七區溫度220℃,八區溫度220℃,九區溫度220℃,十區溫度220℃,機頭220℃,主機轉速為400轉/分鐘,產量約20kg/h。
比較例1
將33份均聚聚丙烯(v30g-g)、34份共聚聚丙烯(k8003)、8份poe(sk875)、0.2份成核劑(na11)、24份硫酸鋇(lc330)、0.1份主抗氧劑(1010)、0.1份輔抗氧劑(168)和0.6份潤滑劑(taf)混合,以700轉/分鐘的高速攪拌速率在高速混合機中干混4分鐘。
將干混得到的干混料加入到雙螺桿擠出機中進行熔融擠出,得到聚丙烯復合材料。
雙螺桿擠出機上的各段參數設定如下:一區溫度200℃,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℃,七區溫度230℃,八區溫度230℃,九區溫度230℃,十區溫度230℃,機頭230℃,主機轉速為300轉/分鐘,產量約20kg/h。
比較例2
將33份均聚聚丙烯(v30g-g)、17份高流動聚丙烯(ea5076)、17份共聚聚丙烯(k8003)、8份poe(sk875)、0.2份成核劑(na11)、24份硫酸鋇(lc330)、0.1份主抗氧劑(1010)、0.1份輔抗氧劑(168)和0.6份潤滑劑(taf)混合,以700轉/分鐘的高速攪拌速率在高速混合機中干混4分鐘。
將干混得到的干混料加入到雙螺桿擠出機中進行熔融擠出,得到聚丙烯復合材料。
雙螺桿擠出機上的各段參數設定如下:一區溫度195℃,二區溫度210℃,三區溫度210℃,四區溫度210℃,五區溫度210℃,六區溫度210℃,七區溫度210℃,八區溫度210℃,九區溫度210℃,十區溫度210℃,機頭215℃,主機轉速為350轉/分鐘,產量約20kg/h。
比較例3
將33份均聚聚丙烯(v30g-g)、17份高結晶聚丙烯(bx3800)、17份共聚聚丙烯(k8003)、8份poe(sk875)、0.2份成核劑(na11)、24份硫酸鋇(lc330)、0.1份主抗氧劑(1010)、0.1份輔抗氧劑(168)和0.6份潤滑劑(taf)混合,以700轉/分鐘的高速攪拌速率在高速混合機中干混4分鐘。
將干混得到的干混料加入到雙螺桿擠出機中進行熔融擠出,得到聚丙烯復合材料。
雙螺桿擠出機上的各段參數設定如下:一區溫度205℃,二區溫度220℃,三區溫度220℃,四區溫度220℃,五區溫度220℃,六區溫度220℃,七區溫度220℃,八區溫度220℃,九區溫度220℃,十區溫度220℃,機頭220℃,主機轉速為400轉/分鐘,產量約20kg/h。
本發明將實施例1~3和比較例1~3得到的聚丙烯復合材料在注塑機(ma600ii/130)上注塑成試樣,具體工藝為:一區溫度205℃,二區溫度220℃,三區溫度220℃,機頭225℃,注塑壓力為45mpa。本發明對各試樣分別進行了彎曲性能測試、熔體流動速率、表面光澤和缺口懸臂梁沖擊強度測試。
彎曲性能測試按gb/t9341-2008進行,測試設備為美特斯工業系統(中國)有限cmt4204型電子萬能試驗機,試樣尺寸為80×10×4mm,彎曲速度為2mm/min,跨距為64mm。
缺口懸臂梁沖擊強度按gb/t1843-2008執行,測試設備為長春智能儀器設備有限公司的jj-20沖擊試驗機,試樣尺寸為80×10×4mm,擺錘能量4j。
熔體流動速率按gb/t3682-2000執行,測試設備為長春市智能儀器設備有限公司的srz-400e熔體流動速率儀。
表面光澤按gb8807執行,測試設備為byk公司的微型三角光澤儀,測試角度為60°。
具體的,各試樣的性能結果如表1所示。
表1由實施例1~3和比較例1~3得到的聚丙烯復合材料制備的試樣的性能結果
由表1可知,由實施例1~3與比較例1~3的數據對比可以看出,實施例得到的聚丙烯復合材料與比較例得到的聚丙烯復合材料相比,除了表面光澤有所提高之外,溶體流動速率、彎曲強度和彎曲模量也均有所提高。具體的,表面光澤度最高可提高18%,溶體流動速率最高可提高28g/10min,彎曲強度最高可提高2mpa,彎曲模量最高可提高300mpa。
以上所述僅是本發明的優選實施方式,應當指出,對于本技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明原理的前提下,還可以做出若干改進和潤飾,這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。