CN109438846A - 一种增强增韧聚乙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子材料技术领域，具体是一种增强增韧聚乙烯复合材料，解决了传统的聚丙烯材料难以同时满足空调零部件的拉伸强度、弯曲强度、断裂伸长率多方面需求的问题，其技术要点是：包括以下按照重量份的原料：聚丙烯50‑70份、滑石粉10‑25份、碳黑10‑15份、二氧化硅20‑30份、硬脂酸钙10‑15份、硼化镁10‑15份、分散剂2‑5份、抗氧剂1‑3份、偶联剂5‑10份。本发明还公开了所述增强增韧聚乙烯复合材料的制备方法。本发明制备的增强增韧聚乙烯复合材料力学性能表现良好，拉伸强度和弯曲强度高，能够满足市场需求，具有广阔的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体是一种增强增韧聚乙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯、无规聚丙烯和间规聚丙烯三种。聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，是目前所有塑料中最轻的品种之一。它对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0.01％，分子量约8万-15万。成型性好。广泛应用于家电、汽车等领域。
传统的聚丙烯材料难以同时满足空调零部件的拉伸强度、弯曲强度、断裂伸长率多方面的需求，在拉伸强度、弯曲强度、断裂伸长率方面有待改善，亟需提供一种增强增韧的聚乙烯复合材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增强增韧聚乙烯复合材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种增强增韧聚乙烯复合材料，包括以下按照重量份的原料：聚丙烯50-70份、滑石粉10-25份、碳黑10-15份、二氧化硅20-30份、硬脂酸钙10-15份、硼化镁10-15份、分散剂2-5份、抗氧剂1-3份、偶联剂5-10份。
作为本发明进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：聚丙烯55-65份、滑石粉10-20份、碳黑10-13份、二氧化硅25-30份、硬脂酸钙12-15份、硼化镁11-15份、分散剂3-5份、抗氧剂1-2份、偶联剂5-8份。
作为本发明再进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：聚丙烯60份、滑石粉15份、碳黑12份、二氧化硅26份、硬脂酸钙13份、硼化镁12份、分散剂4份、抗氧剂2份、偶联剂7份。
作为本发明再进一步的方案：所述聚丙烯为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的组合物，且均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的比例为1:1。
作为本发明再进一步的方案：所述分散剂为乙撑基双硬脂酰胺、三硬脂酸甘油酯中的一种或多种。
作为本发明再进一步的方案：所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
作为本发明再进一步的方案：所述偶联剂包括钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
所述增强增韧聚乙烯复合材料的制备方法，步骤如下：
1)按重量份取滑石粉、碳黑、二氧化硅、硬脂酸钙和硼化镁，混合，研磨后过筛得物料A，备用；
2)按重量份取分散剂和抗氧剂，备用；
3)按重量份取聚丙烯和偶联剂，并将其加入到高速混合器中混合20-30分钟，再将分散剂、抗氧剂和物料A加入高速混合器中，再混合50-60分钟，得物料B；
4)将步骤3)制得的物料B加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，即得增强增韧聚乙烯复合材料。
作为本发明再进一步的方案：步骤4)中，挤出工艺为：一区温度150℃，二区温度155℃，三区温度170℃，四区温度180℃，五区温度175℃，六区温度195℃，七区温度190℃，八区温度180℃，九区温度190℃，机头温度200℃，螺杆转速220转/分钟，压力20MPa。
所述的增强增韧聚乙烯复合材料在制备汽车内饰件产品中的用途。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明制备的增强增韧聚乙烯复合材料力学性能表现良好，拉伸强度和弯曲强度高，能够满足市场需求，具有广阔的市场前景，解决了传统的聚丙烯材料难以同时满足空调零部件的拉伸强度、弯曲强度、断裂伸长率多方面需求的问题。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种增强增韧聚乙烯复合材料，包括以下按照重量份的原料：聚丙烯50份、滑石粉10份、碳黑10份、二氧化硅20份、硬脂酸钙10份、硼化镁10份、分散剂2份、抗氧剂1份、偶联剂5份。
其中，所述聚丙烯为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的组合物，且均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的比例为1:1。所述分散剂为乙撑基双硬脂酰胺。所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
本实施例中，所述增强增韧聚乙烯复合材料的制备方法，步骤如下：
1)按重量份取滑石粉、碳黑、二氧化硅、硬脂酸钙和硼化镁，混合，研磨后过筛得物料A，备用；
2)按重量份取分散剂和抗氧剂，备用；
3)按重量份取聚丙烯和偶联剂，并将其加入到高速混合器中混合20分钟，再将分散剂、抗氧剂和物料A加入高速混合器中，再混合50分钟，得物料B；
4)将步骤3)制得的物料B加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，即得增强增韧聚乙烯复合材料。
其中，步骤4)中，挤出工艺为：一区温度150℃，二区温度155℃，三区温度170℃，四区温度180℃，五区温度175℃，六区温度195℃，七区温度190℃，八区温度180℃，九区温度190℃，机头温度200℃，螺杆转速220转/分钟，压力20MPa。
实施例2
一种增强增韧聚乙烯复合材料，包括以下按照重量份的原料：聚丙烯55份、滑石粉10份、碳黑10份、二氧化硅25份、硬脂酸钙12份、硼化镁11份、分散剂3份、抗氧剂1份、偶联剂5份。
其中，所述聚丙烯为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的组合物，且均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的比例为1:1。所述分散剂为三硬脂酸甘油酯中。所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。
本实施例中，所述增强增韧聚乙烯复合材料的制备方法，步骤如下：
1)按重量份取滑石粉、碳黑、二氧化硅、硬脂酸钙和硼化镁，混合，研磨后过筛得物料A，备用；
2)按重量份取分散剂和抗氧剂，备用；
3)按重量份取聚丙烯和偶联剂，并将其加入到高速混合器中混合22分钟，再将分散剂、抗氧剂和物料A加入高速混合器中，再混合53分钟，得物料B；
4)将步骤3)制得的物料B加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，即得增强增韧聚乙烯复合材料。
其中，步骤4)中，挤出工艺为：一区温度150℃，二区温度155℃，三区温度170℃，四区温度180℃，五区温度175℃，六区温度195℃，七区温度190℃，八区温度180℃，九区温度190℃，机头温度200℃，螺杆转速220转/分钟，压力20MPa。
实施例3
一种增强增韧聚乙烯复合材料，包括以下按照重量份的原料：聚丙烯60份、滑石粉15份、碳黑12份、二氧化硅26份、硬脂酸钙13份、硼化镁12份、分散剂4份、抗氧剂2份、偶联剂7份。
其中，所述聚丙烯为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的组合物，且均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的比例为1:1。所述分散剂为乙撑基双硬脂酰胺和三硬脂酸甘油酯的组合物，且乙撑基双硬脂酰胺和三硬脂酸甘油酯的比例为1:1.2。所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。所述偶联剂为钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂的组合物，且钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂的比例为1:1.5。
本实施例中，所述增强增韧聚乙烯复合材料的制备方法，步骤如下：
1)按重量份取滑石粉、碳黑、二氧化硅、硬脂酸钙和硼化镁，混合，研磨后过筛得物料A，备用；
2)按重量份取分散剂和抗氧剂，备用；
3)按重量份取聚丙烯和偶联剂，并将其加入到高速混合器中混合25分钟，再将分散剂、抗氧剂和物料A加入高速混合器中，再混合55分钟，得物料B；
4)将步骤3)制得的物料B加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，即得增强增韧聚乙烯复合材料。
其中，步骤4)中，挤出工艺为：一区温度150℃，二区温度155℃，三区温度170℃，四区温度180℃，五区温度175℃，六区温度195℃，七区温度190℃，八区温度180℃，九区温度190℃，机头温度200℃，螺杆转速220转/分钟，压力20MPa。
实施例4
一种增强增韧聚乙烯复合材料，包括以下按照重量份的原料：聚丙烯65份、滑石粉20份、碳黑13份、二氧化硅30份、硬脂酸钙15份、硼化镁15份、分散剂5份、抗氧剂2份、偶联剂8份。
其中，所述聚丙烯为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的组合物，且均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的比例为1:1。所述分散剂为乙撑基双硬脂酰胺。所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。
本实施例中，所述增强增韧聚乙烯复合材料的制备方法，步骤如下：
1)按重量份取滑石粉、碳黑、二氧化硅、硬脂酸钙和硼化镁，混合，研磨后过筛得物料A，备用；
2)按重量份取分散剂和抗氧剂，备用；
3)按重量份取聚丙烯和偶联剂，并将其加入到高速混合器中混合28分钟，再将分散剂、抗氧剂和物料A加入高速混合器中，再混合57分钟，得物料B；
4)将步骤3)制得的物料B加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，即得增强增韧聚乙烯复合材料。
其中，步骤4)中，挤出工艺为：一区温度150℃，二区温度155℃，三区温度170℃，四区温度180℃，五区温度175℃，六区温度195℃，七区温度190℃，八区温度180℃，九区温度190℃，机头温度200℃，螺杆转速220转/分钟，压力20MPa。
实施例5
一种增强增韧聚乙烯复合材料，包括以下按照重量份的原料：聚丙烯70份、滑石粉25份、碳黑15份、二氧化硅30份、硬脂酸钙15份、硼化镁15份、分散剂5份、抗氧剂3份、偶联剂10份。
其中，所述聚丙烯为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的组合物，且均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的比例为1:1。所述分散剂为三硬脂酸甘油酯。所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
本实施例中，所述增强增韧聚乙烯复合材料的制备方法，步骤如下：
1)按重量份取滑石粉、碳黑、二氧化硅、硬脂酸钙和硼化镁，混合，研磨后过筛得物料A，备用；
2)按重量份取分散剂和抗氧剂，备用；
3)按重量份取聚丙烯和偶联剂，并将其加入到高速混合器中混合30分钟，再将分散剂、抗氧剂和物料A加入高速混合器中，再混合60分钟，得物料B；
4)将步骤3)制得的物料B加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，即得增强增韧聚乙烯复合材料。
其中，步骤4)中，挤出工艺为：一区温度150℃，二区温度155℃，三区温度170℃，四区温度180℃，五区温度175℃，六区温度195℃，七区温度190℃，八区温度180℃，九区温度190℃，机头温度200℃，螺杆转速220转/分钟，压力20MPa。
对比例1
与实施例3相比，不含硬脂酸钙，其他与实施例3相同。
对比例2
与实施例3相比，不含硼化镁，其他与实施例3相同。
对比例3
与实施例3相比，不含硬脂酸钙和硼化镁，其他与实施例3相同。
对比例4
目前市场上的一般聚乙烯复合材料。
对实施例3、对比例1-3所制备的增强增韧聚乙烯复合材料和对比例4所述的聚乙烯复合材料进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1性能测试表
| 组别 | 拉伸强度(MPa) | 弯曲强度(MPa) | 断裂伸长率(％) |
| 实施例3 | 32.2 | 43.2 | 84 |
| 对比例1 | 28.2 | 43.6 | 81 |
| 对比例2 | 27.9 | 43.9 | 82 |
| 对比例3 | 25.6 | 42.6 | 80 |
| 对比例4 | 23.4 | 40.7 | 82 |
从以上结果中可以看出，本发明制备的增强增韧聚乙烯复合材料力学性能表现良好，拉伸强度和弯曲强度高，断裂伸长率都维持在80％左右，能够满足市场需求，具有广阔的市场前景。
另外，从实施例3与对比例1-3的数据对比中可以看出，本发明通过加入硬脂酸钙和硼化镁，硬脂酸钙和硼化镁相互配合，有利于提高聚乙烯复合材料的拉伸强度。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (10)
1.一种增强增韧聚乙烯复合材料，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：聚丙烯50-70份、滑石粉10-25份、碳黑10-15份、二氧化硅20-30份、硬脂酸钙10-15份、硼化镁10-15份、分散剂2-5份、抗氧剂1-3份、偶联剂5-10份。
2.根据权利要求1所述的增强增韧聚乙烯复合材料，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：聚丙烯55-65份、滑石粉10-20份、碳黑10-13份、二氧化硅25-30份、硬脂酸钙12-15份、硼化镁11-15份、分散剂3-5份、抗氧剂1-2份、偶联剂5-8份。
3.根据权利要求2所述的增强增韧聚乙烯复合材料，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：包括以下按照重量份的原料：聚丙烯60份、滑石粉15份、碳黑12份、二氧化硅26份、硬脂酸钙13份、硼化镁12份、分散剂4份、抗氧剂2份、偶联剂7份。
4.根据权利要求1-3任一所述的增强增韧聚乙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的组合物，且均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的比例为1:1。
5.根据权利要求1-3任一所述的增强增韧聚乙烯复合材料，其特征在于，所述分散剂为乙撑基双硬脂酰胺、三硬脂酸甘油酯中的一种或多种。
6.根据权利要求1-3任一所述的增强增韧聚乙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
7.根据权利要求1-3任一所述的增强增韧聚乙烯复合材料，其特征在于，所述偶联剂包括钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
8.一种如权利要求1-3任一所述的增强增韧聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1）按重量份取滑石粉、碳黑、二氧化硅、硬脂酸钙和硼化镁，混合，研磨后过筛得物料A，备用；
2）按重量份取分散剂和抗氧剂，备用；
3）按重量份取聚丙烯和偶联剂，并将其加入到高速混合器中混合20-30分钟，再将分散剂、抗氧剂和物料A加入高速混合器中，再混合50-60分钟，得物料B；
4）将步骤3）制得的物料B加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒，即得增强增韧聚乙烯复合材料。
9.根据权利要求8所述的增强增韧聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4）中，挤出工艺为：一区温度150℃，二区温度155℃，三区温度170℃，四区温度180℃，五区温度175℃，六区温度195℃，七区温度190℃，八区温度180℃，九区温度190℃，机头温度200℃，螺杆转速220转/分钟，压力20MPa。
10.如权利要求1-3任一所述的增强增韧聚乙烯复合材料在制备汽车内饰件产品中的用途。
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| CN108440832A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-08-24 | 青岛国恩科技股份有限公司 | 一种汽车内饰用聚丙烯复合材料及其制备方法 |
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