專利名稱：一種增強(qiáng)聚丙烯組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改性聚丙烯組合物及其制備方法，具體涉及云母和玻璃纖維共同改性的聚丙烯組合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
云母是一種高形態(tài)化的薄片狀硅酸鋁礦物，其彈性模量高、硬度低、電氣性能好，制品撓曲率低，是一種優(yōu)良的無機(jī)填充劑。用云母改性聚丙烯(PP)，材料的綜合性能明顯提高，與金屬相比其密度和價格更低，因此，可廣泛用于制作汽車儀表盤、前燈保護(hù)圈、擋板罩、車門護(hù)欄、電機(jī)風(fēng)扇等部件。同樣，以玻璃纖維增強(qiáng)的PP也是一種高強(qiáng)度復(fù)合材料，在汽車制造業(yè)、石油化工、電器制造業(yè)等領(lǐng)域有著廣闊的用途。但它與熱固性復(fù)合材料相比也存在剛性不夠、表面差等缺點。云母增強(qiáng)PP材料有很多優(yōu)點，但在材料制備過程中因云母與PP相容性差，需要對云母進(jìn)行處理或加入一些相容劑，常采用的方法包括加入接枝聚丙烯、低分子化合物(CN1500829、ZL86102385、ZL99113928.3)、橡膠彈性體(US 5286776、US4983647)等。為了進(jìn)一步提高PP的強(qiáng)度，在多篇專利中還報道了云母和玻璃纖維共同增強(qiáng)PP的方法(ZL01108594.0、CN1479765、CN1277975A、US4983647、US5238989、US5082888)。但得到的復(fù)合材料的力學(xué)性能仍不盡理想，滿足不了人們對復(fù)合材料日益提高的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)度聚丙烯組合物，另一目的是提供了一種上述組合物的制備方法。
本發(fā)明提供的增強(qiáng)聚丙烯組合物由質(zhì)量百分比為80～95％聚丙烯基料和5～20％玻璃纖維組成，所述的聚丙烯基料質(zhì)量百分組成為聚丙烯 50～75％改性云母15～25％接枝聚丙烯 5～10％
乙烯辛烯共聚物 5～15％其中，改性云母是經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑和羧基膠乳共同處理得到的。
本發(fā)明的羧基膠乳是以脂肪族共軛二烯烴和芳香族乙烯基化合物為反應(yīng)主單體，不飽和羧酸為功能單體，采用乳液聚合方式得到的。特別是以丁二烯、苯乙烯為主單體，丙烯酸為功能單體得到的，其固含為40～65％，PH8～9，粒徑120-160nm的羧基丁苯膠乳。所述的硅烷偶聯(lián)劑選自乙烯基三乙氧基硅烷(如A-151)、乙烯基三甲氧基硅烷(如A-171)、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(如A-172)、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(如A-174，KH-570)的中任意一種。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了具體的制備方法(一)云母的改性處理將水和云母按質(zhì)量比為4∶1的比例配成溶液，攪拌條件下每100份云母中先加入1.5～2.5份硅烷偶聯(lián)劑，攪拌10～30min后再加入羧基膠乳5～10份，繼續(xù)攪拌30～60min后經(jīng)抽濾、烘干待用；(二)聚丙烯組合物的制備以質(zhì)量百分比計，將15～25％的改性云母、50～75％聚丙烯、5～10％接枝聚丙烯、5～15％ POE、常規(guī)量的潤滑劑、抗氧劑高速共混后得到聚丙烯基料，再與玻璃纖維在180℃～230℃條件下共擠出、造粒得到所需的材料，其中聚丙烯基料與玻璃纖維氈的質(zhì)量百分比為聚丙烯基料 80～95％玻璃纖維 5～20％本發(fā)明所述的聚丙烯可以是任何一種或幾種商購的共聚或均聚聚丙烯粒狀和/或粉狀產(chǎn)品，其熔體流動速率選擇在2～18g/10min較佳；云母用于填充，其粒徑為400-1250目(徑厚比在60-120)較好；接枝聚丙烯中的接枝單體可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員常用到的各種單體，如馬來酸酐、丙烯酸、亞苯基雙馬來酰亞胺等，優(yōu)選馬來酸酐，接枝率為1～10wt％；玻璃纖維為堿性連續(xù)無規(guī)玻璃纖維束或者堿性長無規(guī)單絲玻璃纖維。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，突出的地方在于在云母的處理過程中采用了雙包膜技術(shù)(即先加入偶聯(lián)劑再加入羧基膠乳)。由于云母的懸浮溶液呈弱堿性，加入的羧基被一定量的堿中和后離子化，與偶聯(lián)劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在云母表面再一次形成包膜。二次包膜的結(jié)構(gòu)特征，可以在無機(jī)粒子表面形成一層彈性膜，當(dāng)復(fù)合材料受到外力沖擊時，由于彈性膜的緩沖作用，可使應(yīng)力得以分散。再與其它增韌組分發(fā)揮協(xié)同作用，會使材料的性能明顯提高，由此得到的聚丙烯組合物可廣泛替代ABS等工程材料，用于制作汽車、電器等部件。
說明書附1對比例1單純用偶聯(lián)劑處理后的不同放大倍率下的云母電鏡照片圖2實施例中用偶聯(lián)劑/羧基丁苯膠乳共同處理后的不同放大倍率下的云母電鏡照片具體實施方式
表1原料規(guī)格表

實施例1(一)云母改性將商購的云母進(jìn)行篩選，以1250目云母粉(徑厚比在60-120)為原料，將水和云母按4∶1(質(zhì)量比)的比例配成懸浮液低速攪拌，再每100份云母中加入2份硅烷偶聯(lián)劑高速攪拌15min后，再加入羧基丁苯膠乳9份高速攪拌45min后，抽濾、在烘箱內(nèi)烘干(80～90℃)待用；改性后的云母照片見附圖2，從圖中可以清晰地看到羧基丁苯膠乳接連到云母上，使無機(jī)粉體與樹脂之間形成較強(qiáng)結(jié)合力的同時，由于二次包膜的結(jié)構(gòu)特征，可以在無機(jī)粒子表面形成一層彈性膜，當(dāng)復(fù)合材料受到外力沖擊時，由于彈性膜的緩沖作用，可使應(yīng)力得以分散，從而提高了復(fù)合材料的柔韌性、耐沖擊性。
(二)聚丙烯組合物的制備將聚丙烯粉料(F401)3kg；聚丙烯(1700)6kg；接枝聚丙烯1kg；乙烯辛烯共聚物1kg；改性云母2kg；37.5mL白油；1010抗氧劑9g在高速混合器中進(jìn)行高混。
再將8.5kg的基體材料與1.5kg的堿性長玻璃纖維在φ34平行雙螺桿擠出機(jī)上擠出、造粒得到復(fù)合材料。擠出造粒條件見表2，得到的組合物的性能見表3。
表2擠出造粒設(shè)定溫度

對比例1省略云母用羧基丁苯膠乳處理的過程，采用與實施例1相同的配方和步驟，得到的改性云母電鏡照片見附

圖1，得到材料性能見表3。
表3材料的物理性能

權(quán)利要求
1.一種增強(qiáng)聚丙烯組合物，由質(zhì)量百分比為80～95％聚丙烯基料和5～20％玻璃纖維組成，其特征在于所述的聚丙烯基料質(zhì)量百分組成為聚丙烯50～75％改性云母 15～25％接枝聚丙烯5～10％乙烯辛烯共聚物5～15％改性云母是經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑和羧基膠乳共同處理得到的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯組合物，其特征在于羧基膠乳是以脂肪族共軛二烯烴和芳香族乙烯基化合物為反應(yīng)主單體，不飽和羧酸為功能單體，采用乳液聚合方式得到的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚丙烯組合物，其特征在于羧基膠乳是以丁二烯、苯乙烯為主單體，丙烯酸為功能單體得到的，固含為40～65％，PH 8～9，粒徑120-160nm的羧基丁苯膠乳。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚丙烯組合物，其特征在于硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚丙烯組合物，其特征在于聚丙烯是一種或幾種粒狀和/或粉狀的聚丙烯，其熔體流動速率2～18g/10min。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚丙烯組合物，其特征在于接枝聚丙烯中的接枝單體可以是馬來酸酐、丙烯酸、亞苯基雙馬來酰亞胺等。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚丙烯組合物，其特征在于接枝聚丙烯中的接枝單體是馬來酸酐，接枝率為1～10wt％。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚丙烯組合物，其特征在于玻璃纖維為堿性連續(xù)無規(guī)玻璃纖維束或者堿性長無規(guī)單絲玻璃纖維。
9.生產(chǎn)權(quán)利要求1至8所述之一的聚丙烯組合物的方法，其特征在于具體的制備過程為(一)云母的改性處理將水和云母按質(zhì)量比為4∶1的比例配成溶液，攪拌條件下每100份云母中先加入1.5～2.5份硅烷偶聯(lián)劑，攪拌10～30min后再加入羧基膠乳5～10份，繼續(xù)攪拌30～60min后經(jīng)抽濾、烘干待用；(二)復(fù)合材料的制備以質(zhì)量百分比計，將15～25％的改性云母、50～75％聚丙烯、5～10％接枝聚丙烯、5～15％乙烯辛烯共聚物高速共混后得到聚丙烯基料，再與玻璃纖維在180℃～230℃條件下共擠出、造粒得到所需的材料，其中聚丙烯基料與玻璃纖維氈的質(zhì)量百分比為聚丙烯基料80～95％玻璃纖維 5～20％。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于復(fù)合材料的制備過程中還加入抗氧劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其特征在于復(fù)合材料的制備過程中還加入潤滑劑。
全文摘要
一種增強(qiáng)聚丙烯組合物，由質(zhì)量百分比為80～95％聚丙烯基料和5～20％玻璃纖維組成，所述的聚丙烯基料質(zhì)量百分組成為50～75％聚丙烯，15～25％改性云母，5～10％接枝聚丙烯，5～15％乙烯辛烯共聚物，本發(fā)明的特征在于改性云母采用了硅烷偶聯(lián)劑和羧基膠乳共同處理的方法，在云母表面形成了二次彈性包膜，用作聚丙烯復(fù)合材料的填充劑，在復(fù)合材料受到外力沖擊時，進(jìn)一步使應(yīng)力得以分散，由此得到的聚丙烯組合物可廣泛替代ABS等工程材料，用于制作汽車、電器等部件。本發(fā)明還公開了上述組合物的制備方法。
文檔編號C08K9/00GK1908052SQ200510088769
公開日2007年2月7日 申請日期2005年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月2日
發(fā)明者楊世元, 竺棟榮, 許惠芳, 殷茜, 王彤, 周超英, 葉紅衛(wèi), 伍劍 申請人:中國石油天然氣股份有限公司