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CN107759898B - 高遮光度聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

高遮光度聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高遮光度聚丙烯复合材料，其包括聚丙烯、聚烯烃类弹性体、钛白粉、云母粉、抗氧剂、成核剂和润滑剂，其中钛白粉的目数为350‑500目，云母粉的粒径为400‑500目，且云母粉和钛白粉的质量比为0.5‑2.0:1。本发明在聚丙烯材料中加入按一定质量比混合的钛白粉和云母粉，改善了聚丙烯材料的遮光性，使其能够达到目前市售遮光PC的水平，提高了灯具遮光件的性价比，此外还通过增加玻璃纤维，在保证不影响聚丙烯遮光性的前提下，大大提高了遮光聚丙烯材料的力学性能，拓展了聚丙烯材料在LED照明行业的应用，同时降低了该行业的材料成本。

Description

高遮光度聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法，尤其涉及一种高遮光度聚丙烯复合材料及其制备方法，属于复合高分子材料及其加工技术领域。
背景技术
聚丙烯(PP)是塑料产业中发展最为迅速的塑料品种之一，其具有力学性能好、比重轻、无毒、易加工、耐腐蚀等优点，且原料来源广、价格低廉，在家电、汽车以及包装等领域中已得到广泛应用。
聚丙烯(PP)在传统应用领域的开发已经很成熟，但在一些未曾涉足的领域还有挖掘的空间。如目前照明灯具行业的遮光板、遮光环部件通常采用的是遮光PC，但遮光PC的性价比不理想，因此在上述对物理性能要求不高的遮光部件上，可以对聚丙烯进行特殊改性后完全达到遮光PC同等的遮光效果，而高遮光度聚丙烯成本相比遮光PC有很大的优势。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种性价比良好的高遮光度聚丙烯复合材料及其制备方法，其能够满足聚丙烯材料在照明领域中于遮光方面的应用。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种高遮光度聚丙烯复合材料，包括下述按重量份计的各组分：
Figure BDA0001082602530000021
该配方优选为：
Figure BDA0001082602530000022
其中所述聚丙烯为熔融指数为0.5-100g/10min的均聚聚丙烯和熔融指数为0.1-60g/10min的共聚聚丙烯中的至少一种；所述聚烯烃类弹性体为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物和乙烯-丙烯共聚物中的至少一种；所述钛白粉的目数为350-500目；所述云母粉的粒径为400-500目，且该云母粉和钛白粉的质量比为0.5-2.0:1。
其更进一步的技术方案是：
所述钛白粉为表面经硅烷偶联剂表面改性的钛白粉；所述云母粉为表面经硅烷偶联剂表面改性的云母粉。
还包括2-8份玻璃纤维，该玻璃纤维优选为采用硅烷偶联剂进行表面改性的玻璃纤维。
所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂中的至少一种。
所述成核剂为山梨醇类、磷酸酯类、羧酸盐类和酰胺类成核剂中的至少一种。
所述润滑剂为硬脂酸类、酰胺类和芥酸酰胺类润滑剂中的至少一种。
本发明还公开了一种上述的高遮光度聚丙烯复合材料的制备方法，该方法包括下述步骤：
(1)将50-90份聚丙烯、2-10份聚烯烃类弹性体、5-35份钛白粉、5-35份云母粉、0.1-0.5份抗氧剂、0.05-0.3份成核剂和0.1-0.5份润滑剂在高速混合机中混合均匀，得到预混物；
(2)将预混物从双螺杆挤出机的喂料口加入，进行充分熔融并混合均匀后造粒，得到高遮光度聚丙烯复合材料。
其更进一步的技术方案是：
步骤(2)中将预混物在双螺杆挤出机中熔融并混合均匀后，还包括将2-8份玻璃纤维从专用模头中拉出后，依次经水冷却、切粒机造粒的步骤，得到高遮光度聚丙烯复合材料。
还包括对钛白粉、云母粉和玻璃纤维采用硅烷偶联剂进行表面改性的步骤。
本发明的有益技术效果是：本发明在聚丙烯材料中加入按一定质量比混合的钛白粉和云母粉，改善了聚丙烯材料的遮光性，使其能够达到目前市售遮光PC的水平，提高了灯具遮光件的性价比，此外还通过增加玻璃纤维，在保证不影响聚丙烯遮光性的前提下，大大提高了遮光聚丙烯材料的力学性能，拓展了聚丙烯材料在LED照明行业的应用，同时降低了该行业的材料成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例和对比实施例对本发明进行详细说明。下述实施例和对比例中所使用的各组分原料的参数如下所示，但本申请并不限于下述各组分原料的参数和牌号。
均聚聚丙烯1(均聚PP1)：熔体流动速率(MFR)为30g/10min(230℃，2.16kg)，密度为0.9g/cm3。
均聚聚丙烯2(均聚PP2)：熔体流动速率(MFR)为15g/10min(230℃，2.16kg)，密度为0.9g/cm3。
共聚聚丙烯1(共聚PP1)：熔体流动速率(MFR)为30g/10min(230℃，2.16kg)，密度为0.89g/cm3。
共聚聚丙烯2(共聚PP2)：熔体流动速率(MFR)为15g/10min(230℃，2.16kg)，密度0.89g/cm3。
乙烯-辛稀共聚物(POE)：熔体流动速率(MFR)为5g/10min(230℃，2.16kg)。
云母粉：生产厂家为苏州市申威非金属材料有限公司，且云母粉的目数为500目。
钛白粉：生产厂家河南漯河兴茂钛业公司，所述钛白粉的目数为450目。
玻璃纤维：巨石玻璃纤维。
芳基磷酸酯盐类成核剂：型号TMP-5，生产厂家为中山市华明泰化工材料有限公司。
抗氧剂1010：生产厂家为南京华立明化工有限公司。
抗氧剂168：生产厂家为南京华立明化工有限公司。
硬脂酸钙：生产厂家为中山市华明泰化工材料有限公司。
硅烷偶联剂：选用KH550、KH560或KH570中的一种，市售产品。
选用上述各组分的原料参照表1中所述配方用量分别制备高遮光度聚丙烯复合材料，制备步骤如下所述：
(1)将聚丙烯、聚烯烃类弹性体、钛白粉、云母粉、抗氧剂、成核剂和润滑剂在高速混合机中混合均匀，得到预混物；
(2)将预混物从双螺杆挤出机的喂料口加入，进行充分熔融并混合均匀后造粒，得到高遮光度聚丙烯复合材料。
其中钛白粉和云母粉可事先采用本领域常见技术手段用硅烷偶联剂(如KH550、KH560和KH570)进行表面改性。
表1具体实施例1-4各组分配方用量(单位：kg)
Figure BDA0001082602530000051
Figure BDA0001082602530000061
将上述具体实施例1至4制备所得的产品进行相关性能测试，其中拉伸测试按GB/T1040测试，热变形温度按照ASTM D648(0.45MPa)测试，缺口冲击按GB/T1843测试，透光率按照GB/T2410，反射率按照ISO 3906-1980(E)。测试得到的结果见下表2。其中选用目前市面上常见的遮光PC为对比例，同样进行上述性能测试，测试结果参见表2。
表2具体实施例1-4性能测试结果
Figure BDA0001082602530000062
由具体实施例1-4可以看出，实施例3单纯加入云母粉填充后材料的透光率只有45％，而实施例4单纯加入钛白粉，由于钛白粉本身遮盖力就很好，透光率较实施例3有了不少的提高可以达到33％，但距离遮光PC还有差距，但是当钛白粉和云母粉按照一定质量比例混合使用后，材料的遮光度大幅度提高到10％左右，遮光性能超越遮光PC。
选用前述各组分的原料参照表3中所述配方用量分别制备高遮光度聚丙烯复合材料，制备步骤如下所述：
(1)将聚丙烯、聚烯烃类弹性体、钛白粉、云母粉、抗氧剂、成核剂和润滑剂在高速混合机中混合均匀，得到预混物；
(2)将步骤(1)中所得预混物在双螺杆挤出机中熔融并混合均匀后，将玻璃纤维从专用模头中拉出后，依次经水冷却、切粒机造粒的步骤，得到高遮光度聚丙烯复合材料。
其中钛白粉、云母粉和玻璃纤维可事先采用本领域常见技术手段用硅烷偶联剂(如KH550、KH560和KH570)进行表面改性。
表3具体实施例5-8各组分配方用量(单位：kg)
原材料 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
均聚PP1 44.4 — 44.4 —
均聚PP2 — 44.4 — 44.4
共聚PP1 20 — 25 —
共聚PP2 — 20 — 20
POE 5 — 5 —
玻璃纤维 5 5 5 5
云母粉 20 20 10 10
钛白粉 10 10 20 20
抗氧剂1010 0.1 0.1 0.1 0.1
抗氧剂168 0.2 0.2 0.2 0.2
TMP-5 0.1 0.1 0.1 0.1
硬脂酸钙 0.2 0.2 0.2 0.2
将上述具体实施例5至8制备所得的产品进行相关性能测试，其中拉伸测试按GB/T1040测试，热变形温度按照ASTM D648(0.45MPa)测试，缺口冲击按GB/T1843测试，透光率按照GB/T2410，反射率按照ISO 3906-1980(E)。其中选用目前市面上常见的遮光PC为对比例，同样进行上述性能测试，测试结果参见表4。其中选用目前市面上常见的遮光PC为对比例，同样进行上述性能测试，测试结果参见表4。
表4具体实施例5-8性能测试结果
Figure BDA0001082602530000081
参看具体实施例1-2，材料的遮光性能达到遮光PC的水平，但力学性能距离遮光PC还有一定的差距。具体实施例5-8中加入了玻璃纤维进一步增强产品的机械性能，其能够调节遮光PP的收缩率，通过实施例5-8可以看到，加入玻璃纤维后遮光PP的机械性能更加接近PC，同时遮光度和反射率并没有很大的下降。
以上所述仅为本发明的优先实施方式。应当指出的是，在不脱离本发明原理的情况下，还可作出若干改进和变型，均视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种高遮光度聚丙烯复合材料，其特征在于：按重量份计的各组分为：
Figure FDA0002551679510000011
其中所述聚丙烯为熔融指数为0.5-100g/10min的均聚聚丙烯和熔融指数为0.1-60g/10min的共聚聚丙烯中的至少一种，所述熔融指数的测定条件为：温度230℃、负荷重量2.16kg；所述聚烯烃类弹性体为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物和乙烯-丙烯共聚物中的至少一种；所述钛白粉的目数为350-500目；所述云母粉的目数为400-500目，且该云母粉和钛白粉的质量比为0.5:1或2:1；
所述钛白粉为表面经硅烷偶联剂表面改性的钛白粉；所述云母粉为表面经硅烷偶联剂表面改性的云母粉；
所述玻璃纤维为采用硅烷偶联剂进行表面改性的玻璃纤维；
其中，所述硅烷偶联剂为KH550、560或570，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物，所述成核剂为芳基磷酸酯盐类成核剂，所述润滑剂为硬脂酸钙。
2.一种权利要求1所述的高遮光度聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：
(1)将50-90份聚丙烯、2-10份聚烯烃类弹性体、5-35份钛白粉、5-35份云母粉、0.1-0.5份抗氧剂、0.05-0.3份成核剂和0.1-0.5份润滑剂在高速混合机中混合均匀，得到预混物；
(2)将预混物从双螺杆挤出机的喂料口加入，进行充分熔融并混合均匀后造粒，得到高遮光度聚丙烯复合材料；
步骤(2)中将预混物在双螺杆挤出机中熔融并混合均匀后，还包括将2-8份玻璃纤维从专用模头中拉出后，依次经水冷却、切粒机造粒的步骤，得到高遮光度聚丙烯复合材料。
3.根据权利要求2所述的高遮光度聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：还包括对钛白粉、云母粉和玻璃纤维采用硅烷偶联剂进行表面改性的步骤。
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