CN110317407A - 一种耐刮擦pp复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种耐刮擦PP复合材料及其制备方法，其由以下组分按重量份制备而成：高结晶共聚聚丙烯75‑90份，聚四氟乙烯5‑15份，聚硅氧烷3‑5份，纳米粘土3‑5份，抗氧剂0.5‑1份经混合、挤出制得。本发明制备的耐刮擦PP复合材料，利用聚四氟乙烯和聚硅氧烷优异的润滑性，降低了聚丙烯材料的摩擦系数；同时利用纳米矿物填料对基体材料进行增强改性，使聚丙烯材料的表面强度得到了提升。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种耐刮擦PP复合材料及其制备方法。
背景技术
塑料的耐刮擦性能直接决定了其使用寿命和应用范围，因此对塑料进行耐刮擦改性是改性塑料行业中一个十分重要的研究方向。通过对塑料进行耐刮擦改性，使材料表面具有较低的摩擦力系数和较高的表面硬度，从而可以降低材料在使用过程中产生的磨损，同时还保持材料的外观美观。
聚四氟乙烯是一种表面光滑的材料，它的耐磨性和润滑性是现有固体材料中表现最为优异的，同时聚四氟乙烯又有良好的耐油、耐化学品和耐高低温的性能。因此聚四氟乙烯在化工、机械、电子、电器、军工、航天、环保和桥梁等国民经济领域中都具有十分广泛的应用。
纳米复合材料是以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相，以纳米尺寸的金属、半导体、刚性粒子和其他无机粒子、纤维、纳米碳管等改性剂为分散相，通过适当的制备方法将改性剂均匀性地分散于基体材料中，形成一相含有纳米尺寸材料的复合体系，这一体系材料称之为纳米复合材料。与传统的大粒径填料改性基体树脂相比，纳米复合材料的改性效率极高，且同时具备提高材料刚性、增强和增韧的效果，在军工、医药、汽车、电子等行业已经得到了大范围的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐刮擦PP复合材料及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种耐刮擦PP复合材料，其由以下组分按重量份制备而成：
进一步方案，所述高结晶共聚聚丙烯的熔体流动速率在230℃/2.16kg条件下为30.0-50.0g/10min。
所述聚四氟乙烯为低分子量的聚四氟乙烯微粉。
所述聚硅氧烷为中等分子量聚硅氧烷、高分子量聚硅氧烷或超高分子量聚硅氧烷中的一种或两种混合。
所述纳米粘土为经过硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂进行表面改性的粘土，其粒径为80-150nm。
所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)、三-(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(168)、硫代二丙酸双十八醇酯(DSTDP)中的两种或两种以上混合。
本发明另一个发明目的是提供上述一种耐刮擦PP复合材料的制备方法，将高结晶共聚聚丙烯75-90份，聚四氟乙烯5-15份，聚硅氧烷3-5份，纳米粘土3-5份，抗氧剂0.5-1份加入高混机进行混合5-15min后，加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，冷却切粒后得到耐刮擦PP复合材料粒料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是165-170℃、170-185℃、175-185℃、175-185℃、175-185℃、180-190℃、180-195℃、180-195℃、180-195℃、185-200℃。
本发明制备的耐刮擦PP复合材料，利用聚四氟乙烯和聚硅氧烷优异的润滑性，降低了聚丙烯材料的摩擦系数；利用纳米矿物填料对基体材料进行增强改性，使聚丙烯材料的表面强度得到了提升。
本发明的复合材料有着如下优势：
(1)本发明通过使用聚四氟乙烯和聚硅氧烷对聚丙烯材料进行复配改性，获得的复合材料具有较单一改性材料更为优异的表面润滑性；
(2)本发明制备的共混合金通过加入纳米粘土成分，提高了复合材料的表面硬度和抗冲击性能，与传统的无机填料相比较，纳米复合材料的添加量仅需3-5份即可产生明显效果，使产品的密度大大降低；同时纳米粘土的表面改性使其在基体材料中的分散均匀，性能也更加优异。
具体实施方式
实施例中所述高结晶共聚聚丙烯的熔体流动速率在230℃/2.16kg条件下为30.0-50.0g/10min。
实施例中所述聚四氟乙烯为低分子量的聚四氟乙烯微粉。
实施例中所述聚硅氧烷为中等分子量聚硅氧烷、高分子量聚硅氧烷或超高分子量聚硅氧烷中的一种或两种混合。
实施例1
按表1中组分及配比(重量份)称取原料
将各原料在高混机中混合15min混合均匀，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒得组合物，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为170℃、175℃、180℃、180℃、185℃、190℃、190℃、195℃、195℃、200℃，挤出螺杆长径比为65，挤出螺杆转速为400转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例2
按表1中组分及配比(重量份)称取原料
将各原料在高混机中混合15min混合均匀，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒得组合物，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为170℃、170℃、180℃、180℃、185℃、185℃、185℃、195℃、195℃、200℃，挤出螺杆长径比为65，挤出螺杆转速为400转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例3
按表1中组分及配比(重量份)称取原料
将各原料在高混机中混合10min混合均匀，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒得组合物，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为165℃、170℃、175℃、185℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、195℃，挤出螺杆长径比为65，挤出螺杆转速为400转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例4
按表1中组分及配比(重量份)称取原料
将各原料在高混机中混合10min混合均匀，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒得组合物，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为165℃、170℃、175℃、185℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、195℃，挤出螺杆长径比为65，挤出螺杆转速为400转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例5
按表1中组分及配比(重量份)称取原料
将各原料在高混机中混合5min混合均匀，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒得组合物，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为165℃、170℃、175℃、175℃、180℃、180℃、180℃、180℃、190℃、200℃，挤出螺杆长径比为65，挤出螺杆转速为400转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例6
按表1中组分及配比(重量份)称取原料
将各原料在高混机中混合5min混合均匀，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒得组合物，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为165℃、170℃、175℃、175℃、180℃、180℃、180℃、180℃、190℃、200℃，挤出螺杆长径比为65，挤出螺杆转速为400转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
表1
表2
注：ΔL值体现在交叉刮擦试验前后样品白度的变化，ΔL值越低，产品耐刮擦性能就越好。
对比例1
将高结晶共聚聚丙烯90份、聚硅氧烷5份、纳米粘土5份、抗氧剂0.1-1份在高混机中混合10min，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为165℃、170℃、175℃、185℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃、195℃，挤出螺杆长径比为65，挤出螺杆转速为400转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表3。
对比例2
将高结晶共聚聚丙烯80份、聚四氟乙烯15份、聚硅氧烷5份、抗氧剂0.1-1份在高混机中混合10min，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为170℃、175℃、180℃、180℃、185℃、190℃、190℃、195℃、195℃、200℃，挤出螺杆长径比为65，挤出螺杆转速为400转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表3。
对比例3
将高结晶共聚聚丙烯80份、聚四氟乙烯15份、纳米粘土5份、抗氧剂0.1-1份在高混机中混合10min，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为170℃、175℃、180℃、180℃、185℃、190℃、190℃、195℃、195℃、200℃，挤出螺杆长径比为65，挤出螺杆转速为400转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表3。
表3
对比表2、表3数据可以看出，本发明利用聚四氟乙烯、表面改性的纳米粘土和聚硅氧烷三种改性剂对高结晶聚丙烯进行改性，获得了表面硬度较高、耐刮擦性能优异的改性聚丙烯复合材料。从对比例的实验结果来看，聚四氟乙烯和聚硅氧烷对材料的刚性、韧性和表面硬度影响不大，但却与材料的耐刮擦性能关系显著；而表面改性的纳米粘土则对材料的基础物性和耐刮擦性能都产生了极大的影响。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种耐刮擦PP复合材料，其特征在于：其由以下组分按重量份制备而成：
高结晶共聚聚丙烯 75-90份，
聚四氟乙烯 5-15份，
聚硅氧烷 3-5份，
纳米粘土 3-5份，
抗氧剂 0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的一种耐刮擦PP复合材料，其特征在于：所述高结晶共聚聚丙烯的熔体流动速率在230℃/2.16kg条件下为30.0-50.0g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种耐刮擦PP复合材料，其特征在于：所述聚四氟乙烯为低分子量的聚四氟乙烯微粉。
4.根据权利要求1所述的一种耐刮擦PP复合材料，其特征在于：所述聚硅氧烷为中等分子量聚硅氧烷、高分子量聚硅氧烷或超高分子量聚硅氧烷中的一种或两种混合。
5.根据权利要求1所述的一种耐刮擦PP复合材料，其特征在于：所述纳米粘土为经过硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂进行表面改性的粘土，其粒径为80-150nm。
6.根据权利要求1所述的一种耐刮擦PP复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为四[β-(3，5- 二叔丁基4- 羟基苯基) 丙酸] 季戊四醇酯（1010）、三-(2，4- 二叔丁基苯基) 亚磷酸酯（168）、硫代二丙酸双十八醇酯（DSTDP）中的两种或两种以上混合。
7.如权利要求1所述的一种耐刮擦PP复合材料的制备方法，其特征在于：将高结晶共聚聚丙烯75-90份，聚四氟乙烯5-15份，聚硅氧烷3-5份，纳米粘土3-5份，抗氧剂0.5-1份加入高混机进行混合5-15min后，加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，冷却切粒后得到耐刮擦PP复合材料粒料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是165-170℃、170-185℃、175-185℃、175-185℃、175-185℃、180-190℃、180-195℃、180-195℃、180-195℃、185-200℃。
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