[發明專利]一種聚丙烯復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 200910069250.X
• 申請日: 2009-06-12
• 公開（公告）號: CN101575433A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發明（設計）人: 李景慶;馬桂秋;盛京
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08K9/04;C08L23/16;C08L23/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 馬 鋒

技術領域

本發明涉及一種復合材料及其制備方法，特別是涉及一種聚丙烯復合材料及其制備方法。

背景技術

現有的聚丙烯樹脂由于具有高模量、高強度和耐溫性能好的特點，而被廣泛應用于器皿及各種殼體的制造。但由于聚丙烯本身耐沖擊性能差，具有良好耐沖擊能力且同時具有良好剛性、強度和耐溫性能的聚丙烯材料逐漸被開發和應用。

改進聚丙烯沖擊性能的手段包括以下幾種：(1)將乙丙橡膠和乙烯辛烯共聚物等彈性體材料引入到聚丙烯中；(2)將碳酸鈣等納米粒子填料填充到聚丙烯中。但向聚丙烯中引入彈性體材料會導致其剛性顯著降低。在聚丙烯中填充納米粒子時存在粒子團聚問題，納米粒子在聚丙烯中的分散難于控制。為了改進聚丙烯的耐沖擊能力，也可以同時將彈性體材料和填料同時引入到聚丙烯中，或者通過改善聚丙烯的結晶性能實現，但均難以兼顧聚丙烯材料良好的耐沖擊性能及其原有高模量、高強度和耐溫性能好的特點。通過不同的方法對聚丙烯材料進行改性，在保持聚丙烯材料的剛性不會明顯降低的條件下顯著提升其耐沖擊能力，實現改性材料的剛韌平衡，是聚丙烯材料改性中的核心問題。要解決好這個問題，需要合理確定材料體系組成，有效改善材料內結構空間分布和界面的優化處理。

發明內容

本發明的目的在于克服已有技術中改進聚丙烯沖擊性能的問題，在保持聚丙烯材料的剛性不會明顯降低的條件下顯著提升其耐沖擊能力，從而實現改性后材料的剛性和韌性的平衡。

本發明的一種聚丙烯復合材料，由聚丙烯樹脂、超細碳酸鈣填料和彈性體材料組成，其中聚丙烯樹脂為100重量份，超細碳酸鈣填料為14-30重量份，彈性體材料為7-15重量份；所述超細碳酸鈣填料的大小為6000-7000目，先經過硬脂酸表面偶聯處理后再以鋁酸酯進行表面處理，硬脂酸用量為超細碳酸鈣填料重量的0.2-2％，處理溫度為90-120℃，鋁酸酯用量為超細碳酸鈣填料重量的0.5-1.5％，處理溫度為90-120℃。

所述聚丙烯樹脂為均聚等規聚丙烯樹脂。

所述超細碳酸鈣填料的大小為6500目。

所述超細碳酸鈣填料和彈性體材料的重量比為2∶1。

所述彈性體材料為乙烯、丙烯或其它小分子烯類單體的共聚物。

所述彈性體材料為乙丙橡膠、乙烯辛烯共聚物。

所述彈性體材料的粒子大小與聚丙烯樹脂的粒子大小相當，即兩種材料粒子大小的數量級相接近。

本發明的一種聚丙烯復合材料的制備方法，按照下述步驟進行：

(1)超細碳酸鈣填料的表面處理：將大小為6000-7000目的超細碳酸鈣填料先經過硬脂酸表面偶聯處理后再以鋁酸酯進行表面處理，硬脂酸用量為超細碳酸鈣填料重量的0.2-2％，處理溫度為90-120℃；鋁酸酯的用量為超細碳酸鈣填料重量的0.5-1.5％，處理溫度為90-120℃；

(2)將100重量份的聚丙烯樹脂、7-15重量份的彈性體材料、14-30重量份的經偶聯和雜化處理的超細碳酸鈣填料直接放入高速混合機中初混，室溫條件下混合均勻，再移入雙螺桿擠出機中混煉均勻，造粒，混煉溫度為210-230℃。

所述聚丙烯樹脂為均聚等規聚丙烯樹脂。

所述超細碳酸鈣填料的大小為6500目。

所述超細碳酸鈣填料和彈性體材料的重量比為2∶1。

所述彈性體材料為乙烯、丙烯或其它小分子烯類單體的共聚物。

所述彈性體材料為乙丙橡膠、乙烯辛烯共聚物。

所述彈性體材料的粒子大小與聚丙烯樹脂的粒子大小相當，即兩種材料粒子大小的數量級相接近。

本發明選用特定顆粒大小的超細碳酸鈣填料，并采用鋁酸酯對其進行表面偶聯和雜化處理，在彈性體及聚丙烯樹脂熔體中均勻分散而不產生團聚，且能夠對復合材料產生有效補強作用，增加復合材料中基于聚丙烯樹脂的分子鏈相互纏結而形成網絡結構。在聚丙烯中分別加入彈性體材料和經過處理的超細碳酸鈣填料，在一步法熔融共混復合過程中經材料內部的自組織過程，由彈性體包覆經表面處理的超細碳酸鈣粒子，進而增韌聚丙烯樹脂，得到具有剛韌平衡特點的聚丙烯改性復合材料。和現有技術相比，本發明涉及到的聚丙烯填充改性復合材料的成本與原聚丙烯樹脂相當，工藝實施技術條件為常規條件，改性復合材料的剛性與改性前的聚丙烯樹脂相當，室溫沖擊強度和低溫沖擊強度也改善明顯。

具體實施方式

下面結合實施例進一步說明本發明的技術方案。