[發明專利]一種易分散、易加工的聚丙烯復合材料的制備方法

無效

• 申請號: 201110158511.2
• 申請日: 2011-06-14
• 公開（公告）號: CN102827419A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 楊鑫;鮑紅光;馬俊杰;翟春熙;劉申
• 申請（專利權）人: 黑龍江鑫達企業集團有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L23/14;C08K13/06;C08K9/06;C08K3/26;C08K7/08;C08K3/36;C08J3/22
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技術領域：

本發明涉及改性聚丙烯技術領域，是一種易分散、易加工的聚丙烯復合材料的制備方法。

背景技術：

將納米級的粒子通過共混、插層等手段均勻地分散到PP基體中，利用其納米尺寸效應、比表面積大以及較強的界面作用力，將納米粒子的剛性、尺寸穩定性和熱穩定性與聚合物的韌性、加工性及介電性能完美地結合起來，可獲得優異的綜合性能。比如，納米粒子對PP可達到同時增韌增強的目的，并使材料的阻隔性、阻燃性、熱變形溫度和耐老化性提高。另外硫酸鋇晶須同其它短纖維比較，有極高的機械強度，且價格在晶須行業中最低，應用范圍非常廣泛，因此我們選擇價格低廉的納米CaCO₃、高濃度硅溶膠及硫酸鋇晶須。本發明方法改善了單一組分納米粒子填充聚丙烯時納米粒子易團聚的缺點，同時克服了以往納米級填充物在下料過程中輸送困難、易堵料口及“架橋”的缺點。本制備方法工藝流程簡單，操作方便，通過此種方法制備的聚丙烯復合材料成本低、力學性能優良，具有非常好的市場前景。

發明內容：

首先對納米粒子進行表面處理，將聚丙烯、硫酸鋇晶須、納米CaCO₃粒子、高濃度硅溶膠及助劑共混擠出造粒得到納米填充母料，然后按照聚合物加工成型的方法將納米填充母料、聚丙烯樹脂和助劑在雙螺桿擠出機中擠出造粒并干燥即得本發明方法所制備的聚丙烯復合材料。本發明在納米粒子對PP增強增韌的同時，改善了納米粒子在成型加工過程中易團聚的缺點，使得納米粒子更均勻的包覆聚丙烯，同時提高了復合材料的耐磨、耐刮擦性能。此種方法制備的改性聚丙烯復合材料成本低、力學性能優良，對于拓展聚丙烯的應用領域、增加其使用價值有著非常重要的現實意義。

技術方案：

按照重量分數計算，本發明一種易分散、易加工的聚丙烯復合材料，是由聚丙烯100份、硫酸鋇晶須1～10份、納米CaCO₃1～20份，高濃度硅溶膠1～10份，助劑0.5～5份組成，經過大量的實驗證明：納米粒子和高濃度硅溶膠的加入量超過30份時，分散性差、容易團聚，隨著其加入量的增加，改性聚丙烯的沖擊強度隨之下降；納米粒子加入量低于1份時，力學性能提高的不明顯。硫酸鋇晶須加入量超過10％時，力學性能無明顯提高，并且材料韌性下降。

優選地，聚丙烯復合材料是由聚丙烯100份、納米CaCO₃復合粒子10份、高濃度硅溶膠5份和硫酸鋇晶須5份并加入助劑制備而成。

前述聚丙烯復合材料中的高濃度硅溶膠中納米SiO₂的含量為38％～45％、CaCO₃的粒徑為25nm～100nm、硫酸鋇晶須的長徑比為60。

優選地，高濃度硅溶膠中納米SiO₂的含量為38％、CaCO₃的粒徑為40nm。經研究表明，隨著高濃度硅溶膠中納米SiO₂含量的增加，溶膠不穩定，且易凝膠；隨著納米CaCO₃粒子粒徑的增大，聚丙烯復合材料的沖擊強度降低。

本發明還提供了一種易分散、易加工的聚丙烯復合材料的制備方法：將聚丙烯、硫酸鋇晶須、納米CaCO₃粒子、高濃度硅溶膠及助劑共混擠出造粒得到納米填充母料，然后按照聚合物加工成型的方法將納米填充母料、聚丙烯樹脂和助劑在雙螺桿擠出機中擠出造粒并干燥即得本發明方法所制備的聚丙烯復合材料。

其中，雙螺桿擠出機的螺桿溫度為：I區185℃～190℃、II區190℃～195℃、III區195℃～200℃、IV區195℃～200℃、V區200℃～205℃、IV區200℃～205℃、VII區200℃～205℃、機頭溫度205℃～215℃，螺桿轉速為180～220轉/分。

優選地，雙螺桿擠出機的螺桿溫度為：I區190℃、II區195℃、III區200℃、IV區200℃、V區205℃、VI區205℃、VII區200℃、機頭溫度215℃，螺桿轉速為200轉/分。

隨著無機填料的微細化，粒子的比表面積增大，無機填料與基體的接觸面積增大，因而無機填料與聚合物發生物理或化學結合的可能性大，復合材料受沖擊時會產生更多的微裂紋和吸收更多的沖擊能。但無機填料的用量過大，粒子過于接近，微裂紋易發展成宏觀開裂，體系性能變差。由于納米微粒的粒徑小，極性強，而PP極性弱，兩者相容性差，加之微粒的表面能高、易團聚，難以達到均勻分散，所以無機填料在與PP共混之前要用偶聯劑對粒子表面進行處理，將偶聯劑均勻地包覆在粒子表面以防止其團聚，從而提高分散效果。

具體各組分配比：