專利名稱：一種以回收聚丙烯為基體改性的復合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚丙烯復合材料，尤其是涉及一種以回收聚丙烯為基體，采用玻璃纖維和礦物增強的復合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯(PP)具有價廉、質(zhì)輕、耐腐蝕性、成型加工性好，被廣泛應(yīng)用于包裝、汽車零部件和建筑材料等領(lǐng)域，是三大通用塑料之一。隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，越來越多的塑料應(yīng)用到了生活的各個部分，隨著時間的推移，塑料制品不可避免遭受老化、破損和廢棄。聚丙烯是一種常見的高分子材料，具有較好的性能和廣泛的應(yīng)用范圍，其廢棄量也在逐年增加。近年來，因生活成本、生產(chǎn)成本及運營成本不斷上升，不少企業(yè)為尋求利益最大化，把目標放到了廢舊塑料的回收再改性上。目前，在廢舊塑料回收市場上，對回收料的等級劃分已漸趨規(guī)范，按聚合方法、填充量、力學性能、流動性等方式進行等級劃分。塑料企業(yè)根據(jù)所制備產(chǎn)品的性能要求，對廢舊塑料進行分析和甄別后進行購進。一般來講，回收的聚丙烯因老化、降解，其力學和機械性能已明顯衰減，再次造粒時，聚丙烯受螺桿剪切力和加工溫度影響，又加速了聚丙烯鏈段的破壞和降解。另外，回收的聚丙烯一般會有一定程度的填充量。此外，因其親水性及抗靜電性能差，噴涂、著色和粘合等二次加工性能差，與其它極性材料的相容性差等，為使廢舊回收的聚丙烯能達到所需制品的性能要求，必須對廢舊回收的聚丙烯進行改性。若能通過方便實用的改性方法提高其綜合性能，特別是力學性能，將使廢聚丙烯再生材料具有更好的應(yīng)用前景?；厥站郾┗静捎貌ＡЮw維、礦物或通過添加聚丙烯新料等進行增強改性。而玻璃纖維對聚丙烯增強、增韌的 改性取得了很好的效果，已具有廣泛的應(yīng)用前景，許多研究者對玻璃纖維改性聚丙烯進行了大量的研究。莊衛(wèi)國玻纖含量對玻纖增強聚丙烯拉伸性能的影響[J].精密成型工程，2010，2(2):20-22研究了不同玻纖含量改性聚丙烯對拉伸強度及結(jié)晶能力影響。連榮炳、徐名智等玻纖增強聚丙烯復合材料性能研究[J].塑料科技，2008，36(8):40-44研究了玻璃纖維、增韌劑SEBS及相容劑PP-g-MAH各組分對復合材料機械性能的影響。劉明春玻纖增強聚丙烯塑料廢料改性制作中空板原料的生產(chǎn)工藝:中國，200710025869.1 [P].2007-08-07提供了以一種對廢舊玻纖增強聚丙烯復合材料進行回收改性及再制備方法。中國專利公開號CN101735508A提供了一種高熔接痕強度增強聚丙烯材料，利用玻璃纖維和礦物填料對聚丙烯新料改性，從而提高增強聚丙烯的熔接痕強度。而上述研究及報道中未涉及利用玻璃纖維及礦物協(xié)同對廢舊回收聚丙烯進行改性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種以回收聚丙烯為基體改性的復合材料，通過利用玻璃纖維和礦物的協(xié)同對回收聚丙烯進行改性。
一種以回收聚丙烯為基體改性的復合材料，包含以下重量份的組分:
回收聚丙締100份；
聚乙烯6-12份；
礦物6-5份；
聚乙烯辛烯共彈性體(POE)8-丨2份；
玻璃纖維12-30份；
助劑4-10份。所述回收聚丙烯為聚丙烯均聚物的破碎料，破碎料直徑小于10mm，灰分為8 20%，密度為0.96-1.07g/cm3,以保證回收聚丙烯填充成分的穩(wěn)定。所述聚乙烯為低密度聚乙烯(LDPE)，其熔融指數(shù)在1.0-2.2g/10minil90°C /2.16kg內(nèi)。LDPE從分子結(jié)構(gòu)上講，其支鏈要比高密度聚乙烯(HDPE)多，有較好的延伸性和耐沖擊性，溶解度參數(shù)更接近PP，易于相容。同時LDPE會在一定程度上增加回收聚丙烯的流動性。所述礦物為硅灰石、粉煤灰、碳酸鈣、滑石粉的一種或幾種，細度應(yīng)在400 600目內(nèi)，礦物較細能更容易分散于聚丙烯中。硅灰石的加入可提高材料表面硬度；碳酸鈣的加入可增量降低成本，提高抗沖擊性能，改善印刷性；滑石粉的加入可增量降低成本、提高剛性和耐熱性，提高尺寸穩(wěn)定性；·粉煤灰的加入可減低成本，更因為其成分中含有大量的玻璃微珠，能顯著的提高材料的流動性。所述礦物可視所需復合材料的特性需求選擇一種或幾種。所述POE市售可購。加入POE改性可提高聚丙烯和聚乙烯的相容性，并提高材料的抗低溫沖擊性和透明性。玻璃纖維增強PP的物理化學性能取決于基體樹脂與玻璃纖維界面的結(jié)合力，通過玻璃纖維與PP的牢固粘結(jié)，使PP樹脂不能承載的負荷或能量轉(zhuǎn)移到支撐的纖維上，從而提高PP樹脂的力學性能，如可顯著提高材料的機械強度和耐熱性，且通過玻璃纖維增強的PP的水蒸汽性、耐化學腐蝕性和耐蠕變性都很好，在許多場合可以作為工程塑料使用，如風扇葉片、暖風機格柵、葉輪泵、燈罩、電爐和加熱器外殼等等。由于玻纖長度對制成的復合材料的性能有一定的影響，玻纖長度的增加可在一定程度上提高復合材料的拉伸強度、彎曲強度、沖擊強度等力學性能，但太長的玻璃纖維不容易在基體中分散，影響產(chǎn)品性能，作為優(yōu)選，所述玻璃纖維為短切玻璃纖維，長度為3mm，以更有利于以回收聚丙烯為基體改性的復合材料的力學性能。所述助劑包括以回收聚丙烯100份計的如下重量份的組分:潤滑劑0.3-0.6份；
偶聯(lián)劑0.2-0.5份；
相容劑3-6份；
抗氧劑0,4-1,0翁；
紫外吸收劑0.4-1.0#\潤滑劑、偶聯(lián)劑、相容劑、抗氧劑、紫外吸收劑的綜合使用，可明顯改善改性后的聚丙烯復合材料的各項性能，該等助劑的添加量可視所需改性后的復合材料的特性需求加以選擇。所述潤滑劑為聚乙烯蠟、硬脂酸鈣(CaSt)中的至少一種。外潤滑劑的加入可以減少熔體與料筒間的摩擦力提高材料的流動性、降低粘度；內(nèi)潤滑劑的加入使熔體易于分散，減少分子鏈的內(nèi)摩擦提高熔體流動性。本發(fā)明所述 相容劑為馬來酸酐接枝物(PP-g-MAH)、丙烯酸接枝物(PP-g-MAA)中的至少一種。用馬來酸酐接枝物、丙烯酸接枝物可有效改善聚合物共混相容性差的問題，大大地改變了聚丙烯材料的極性，增強聚合物基體與玻璃纖維的粘結(jié)性。為提高玻璃纖維與PP樹脂的界面粘合力，可加入偶聯(lián)劑對玻璃纖維進行處理，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑中的至少一種。作為優(yōu)選，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)齊U。由于硅烷偶聯(lián)劑與PP和玻纖都有一定程度的親和性，即其分子的一端(親水基)為可水解基團，水解后的娃輕基可與玻纖表面的娃輕基發(fā)生縮合反應(yīng)，與玻纖表面形成化學鍵，實現(xiàn)良好的界面結(jié)合；而另一端(親油基)與PP形成物理結(jié)合，從而使二者界面的結(jié)合力加強，提高了玻纖增強PP的力學性能。所述硅烷偶聯(lián)劑為KH-550，市售可購。所述鋁酸酯偶聯(lián)劑為DL-411，市售可購。DL-411的加入提高了礦物與聚合物基體的粘結(jié)性，又使礦物能很好的在基體中分散開來。鋁酸酯偶聯(lián)劑和硅烷偶聯(lián)劑的復合使用，能對材料的性能起到很好的改善。經(jīng)相容劑與偶聯(lián)劑改性后，礦物、聚合物基體和玻璃纖維三者之間在界面上形成S1-O-Si化學鍵，獲得很強的界面結(jié)合力，這樣就大大地提高了分散相的粘度，從而提高聚丙烯的力學性能。為了延長聚丙烯材料的壽命，抑制或延緩聚合物的氧化降解，在聚丙烯的改性過程中需要加入抗氧劑，而不同結(jié)構(gòu)的聚合物具有不同的抗氧化能力，在本發(fā)明中，所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑DLTP中的至少一種。所述紫外吸收劑為UV-531、UV-327中的至少一種。UV-531能夠強烈地吸收波長為270-330納米的紫外線，與聚丙烯的相容性好，揮發(fā)性小。UV-327能強烈吸收波長為270-380納米的紫外線，化學性質(zhì)穩(wěn)定，揮發(fā)性極小。本發(fā)明還提供一種以回收聚丙烯為基體改性的復合材料的制備方法。一種以回收聚丙烯為基體改性的復合材料的制備方法，包括:(I)采用單螺桿擠出機將回收聚丙烯進行熔融造粒，并在模頭加設(shè)325目網(wǎng)篩過濾雜質(zhì)，得到粗造粒料，單螺桿擠出機加工溫度區(qū)間為180-200°C ；(2)對粗造粒料進行灰分檢測，再將粗造粒料、礦物、聚乙烯、助劑等按照比例混合，調(diào)整灰分，置入高速攪拌鍋攪勻；
(3)將攪勻后的混合料從主喂料口加入雙螺桿擠出機，玻璃纖維加料采用側(cè)喂料形式，調(diào)整主、側(cè)喂料轉(zhuǎn)速，控制玻璃纖維下料量，加工溫度區(qū)間為190-210°C ；( 4 )拉條、冷卻造粒。所述步驟(2)中，將灰分調(diào)整至某一特定數(shù)值，如將灰分調(diào)整到20%,其辦法為:根據(jù)粗造粒檢測的灰分值和材料的用途，通過計算設(shè)定灰分值所需添加礦物、聚乙烯、相容劑的量，來調(diào)整灰分。本發(fā)明具有以下幾個顯著的特點:(I)在利用回收聚丙烯的情況下，通過礦物及玻璃纖維協(xié)同增強，提高了材料的強度和剛性，同時也提升了材料的耐磨性和抗沖擊性，與聚丙烯新料相比，在性能上和成本上具有選擇優(yōu)勢；(2)本發(fā)明以回收聚丙烯作為主要原材料，具有資源可利用性，符合當下節(jié)能減耗、低碳環(huán)保的時代主題；(3)本發(fā)明的適用范圍廣泛，可用于建材、濾清器及汽車零部件材料，具有一定的材料取代性。
具體實施例方式實施例1應(yīng)用于建筑材料(園林、市政工程用塑料聯(lián)鎖型地磚、綠化帶格柵板)，其外形如ZL201030203468.3和ZL201030203469.8所示。本實施例采用聚丙烯破碎料PR01，其物理性能如下表I所示，又因為該聯(lián)鎖地磚為大型制品，故添加少量粉煤灰和碳酸鈣以改善或穩(wěn)定材料的流動性。表I聚丙烯破碎料PROl物理性能
權(quán)利要求
1.一種以回收聚丙烯為基體改性的復合材料，其特征在于，包含以下重量份的組分回收聚丙烯100份；聚乙烯6-12份；礦物6-15份；聚乙烯辛晞共彈性體8-12份；破璃纖維12-30份；助劑4-O份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的以回收聚丙烯為基體改性的復合材料，其特征在于，所述回收聚丙烯為破碎料，破碎料直徑小于10mm，灰分為8 20%，密度為O. 96-1. 07g/cm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的以回收聚丙烯為基體改性的復合材料，其特征在于，所述聚乙烯為低密度聚乙烯，熔融指數(shù)在I. 0-2. 2g/10minil90°C /2. 16kg內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的以回收聚丙烯為基體改性的復合材料，其特征在于，所述礦物為硅灰石、粉煤灰、碳酸鈣、滑石粉的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的以回收聚丙烯為基體改性的復合材料，其特征在于，所述助劑包括以回收聚丙烯100份計的如下重量份的組分潤滑劑0.3-0.6份；偶聯(lián)劑0.2-0.5 #;相容劑3-6份；抗氧劑0.4-1.0份；紫外吸收劍0.4-1.0份^
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的以回收聚丙烯為基體改性的復合材料，其特征在于，所述潤滑劑為聚乙烯蠟、硬脂酸鈣中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的以回收聚丙烯為基體改性的復合材料，其特征在于，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的以回收聚丙烯為基體改性的復合材料，其特征在于，所述相容劑為馬來酸酐接枝物、丙烯酸接枝物中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的以回收聚丙烯為基體改性的復合材料，其特征在于，所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑DLTP中的至少一種；所述紫外吸收劑為UV-531、UV-327中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的以回收聚丙烯為基體改性的復合材料的制備方法，其特征在于，包括 (1)采用單螺桿擠出機將回收聚丙烯進行熔融造粒，并在模頭加設(shè)325目網(wǎng)篩過濾雜質(zhì)，得到粗造粒料，單螺桿擠出機加工溫度區(qū)間為180-200°C ； (2)對粗造粒料進行灰分檢測，再將粗造粒料、礦物、聚乙烯、助劑等按照比例混合，調(diào)整灰分，置入高速攪拌鍋攪勻； (3)將攪勻后的混合料從主喂料口加入雙螺桿擠出機內(nèi)，玻璃纖維加料采用側(cè)喂料形式，調(diào)整主、側(cè)喂料轉(zhuǎn)速，控制玻璃纖維下料量，加工溫度區(qū)間為190-210°C ； (4)拉條、冷卻造粒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以回收聚丙烯為基體改性的復合材料，包含100份回收聚丙烯；6-12份聚乙烯；6-15份礦物；8-12份聚乙烯辛烯共彈性體；12-30份玻璃纖維；4-10份助劑。本發(fā)明還公開了一種以回收聚丙烯為基體改性的復合材料的制備方法，利用單螺桿擠出機對回收聚丙烯熔融造粒，再將聚丙烯粗造粒料、礦物、聚乙烯等混勻從雙螺桿擠出機主喂料口加入，將玻璃纖維從側(cè)喂料口加入，最后拉條造粒。本發(fā)明通過利用玻璃纖維和礦物的協(xié)同對回收聚丙烯進行改性，提高了材料的強度和剛性，同時也提升了材料的耐磨性和抗沖擊性，而且以回收聚丙烯作為主要原材料，具有資源可利用性。
文檔編號C08L23/06GK103254500SQ20131011214
公開日2013年8月21日 申請日期2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月1日
發(fā)明者陳光劍, 黃志杰, 陳玉瑩, 宋玉興, 陳永波 申請人:浙江俊爾新材料股份有限公司, 上?？栃虏牧嫌邢薰?br>