本發(fā)明涉及聚丙烯
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種超低線性膨脹系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：聚丙烯材料由于其價(jià)廉質(zhì)輕的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域中。但聚丙烯材料本身的線性膨脹系數(shù)較大，難以滿足精密制件的尺寸要求以及在溫度變化較大的使用環(huán)境中的尺寸穩(wěn)定性要求。為了解決這一問題，通常在聚丙烯材料中添加具有長徑比的傳統(tǒng)無機(jī)填料如滑石粉等來降低材料的線性膨脹系數(shù)。但此方法降低線性膨脹系數(shù)的程度有限，通常純聚丙烯原料的線性膨脹系數(shù)約為12*10-5/℃，當(dāng)滑石粉的填充量達(dá)到20%時(shí)，材料的線性膨脹系數(shù)可降低至8*10-5/℃，但填充量較大，會存在收縮率變化、材料性能的損失、密度增大等缺點(diǎn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種在很少填料添加量的情況下，就可大大降低聚丙烯材料的線性膨脹系數(shù)，且對材料的力學(xué)性能、密度影響較小的超低線性膨脹系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。一種超低線性膨脹系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料，由下述組分按重量份數(shù)制備而成：聚丙烯90-98份，Sc2W3O122-10份，偶聯(lián)劑0.1-0.5份，熱穩(wěn)定劑0.1-1份，潤滑劑0-1份，白油0-0.5份所述聚丙烯與Sc2W3O12的重量之和為100份。進(jìn)一步方案，所述聚丙烯的熔體流動(dòng)速率在壓力2.16kg，溫度230℃的條件下為0.1-100g/min。所述熱穩(wěn)定劑為酚類熱穩(wěn)定劑、胺類熱穩(wěn)定劑、亞磷酸酯類熱穩(wěn)定劑中的一種或多種，如熱穩(wěn)定劑1010（抗氧劑1010）、熱穩(wěn)定劑168（抗氧劑168）所述潤滑劑為金屬皂類潤滑劑、硬脂酸復(fù)合酯類潤滑劑和酰胺類潤滑劑中的一種或多種。金屬皂類潤滑劑可以選硬脂酸鈣、硬脂酸鋅等，硬脂酸復(fù)合酯類潤滑劑可以選硬脂酸乙二醇酯等，酰胺類潤滑劑可以選EBS、芥酸酰胺等。所述Sc2W3O12為十字架狀結(jié)構(gòu)粉體，其Sc2W3O12在25℃-800℃時(shí)的線性膨脹系數(shù)約為-4*10-6~-6*10-6。所述白油為工業(yè)級白油、精制級白油或化妝級白油。所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑。本發(fā)明的另一發(fā)明目的是提供上述一種超低線性膨脹系數(shù)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，將聚丙烯、偶聯(lián)劑、熱穩(wěn)定劑、潤滑劑、白油和Sc2W3O12加入螺桿擠出機(jī)中，進(jìn)行熔融共混、擠出造粒，得低線性膨脹系數(shù)聚丙烯材料；所述螺桿擠出機(jī)的長徑比為35-56:1，加工溫度為170-250℃。自然界中大多數(shù)材料都隨著外部環(huán)境溫度的改變產(chǎn)生熱脹冷縮，但也有極少數(shù)特殊材料會隨著環(huán)境溫度的變化出現(xiàn)熱縮冷漲，即具有負(fù)熱膨脹的性質(zhì)，本發(fā)明中的Sc2W3O12就是一種負(fù)熱膨脹材料，其作用溫度較寬，在-263℃至927℃的溫度范圍內(nèi)都表現(xiàn)為負(fù)線性膨脹性能，本身為十字架型結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性較佳，極少的添加量，即可大大降低聚丙烯材料的線性膨脹系數(shù)，改善材料的尺寸穩(wěn)定性。所以本發(fā)明的與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：1、Sc2W3O12作為無機(jī)填料添加到聚丙烯材料中對其進(jìn)行改性，可大大降低材料的線性膨脹系數(shù)；2、Sc2W3O12相對于傳統(tǒng)無機(jī)填充材料來降低材料線性膨脹系數(shù)，在很少添加量的情況下，就可大大降低聚丙烯材料的線性膨脹系數(shù)，對材料的力學(xué)性能影響較小，對密度的影響較??；3、本發(fā)明Sc2W3O12在添加量較少，一般僅為復(fù)合材料總質(zhì)量的5%左右時(shí)，即可使改性材料的線性膨脹系數(shù)達(dá)到數(shù)量級的變化，經(jīng)測試，可低至3*10-5/℃，這是普通無機(jī)填料無法達(dá)到的改性效果；4、本發(fā)明的制備方法操作簡單，材料性能容易保證?？蓱?yīng)用于航空航天、光學(xué)和通信等對材料尺寸變化要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域。具體實(shí)施方式下面實(shí)施例中酚類熱穩(wěn)定劑選用熱穩(wěn)定劑1010、熱穩(wěn)定劑168；潤滑劑選用硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸乙二醇酯、EBS、芥酸酰胺；硅烷偶聯(lián)劑選用KH-550、KH-570；鈦酸酯偶聯(lián)劑選用NDZ109、OL-T951白油選用：白油工業(yè)級白油36#、精制級白油32#、化妝級白油15#。實(shí)施例1將95公斤聚丙烯、0.5公斤酚類熱穩(wěn)定劑1010、0.5公斤潤滑劑EBS、5公斤Sc2W3O12、0.2公斤鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ109，0.2公斤白油36#在長徑比為40:1的雙螺桿擠出機(jī)中熔融混合分散，所有原料共混擠出造粒后，即得本實(shí)施例的聚丙烯復(fù)合物。制備時(shí)的加工溫度為200℃。實(shí)施例2將97公斤聚丙烯、0.5公斤酚類熱穩(wěn)定劑1010、0.5公斤潤滑劑硬脂酸鋅、0.3公斤潤滑劑硬脂酸鈣、3公斤Sc2W3O12、0.4公斤硅烷偶聯(lián)劑KH-550，0.3公斤白油32#在長徑比為56:1的雙螺桿擠出機(jī)中熔融混合分散，所有原料共混擠出造粒后，即得本實(shí)施例的聚丙烯復(fù)合物。制備時(shí)的加工溫度為220℃。實(shí)施例3將93公斤聚丙烯、0.1公斤酚類熱穩(wěn)定劑1010和0.1公斤熱穩(wěn)定劑168、0.2公斤硅烷偶聯(lián)劑KH-570，0.2公斤白油15#，7公斤Sc2W3O12在長徑比為35:1的雙螺桿擠出機(jī)中熔融混合分散，所有原料共混擠出造粒后，即得本實(shí)施例的聚丙烯復(fù)合物。制備時(shí)的加工溫度為170℃。實(shí)施例4將90公斤聚丙烯、0.1公斤酚類熱穩(wěn)定劑168、10公斤Sc2W3O12、0.5公斤鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ109，0.2公斤潤滑劑硬脂酸乙二醇酯0.5公斤白油36#，在長徑比為40:1的雙螺桿擠出機(jī)中熔融混合分散，所有原料共混擠出造粒后，即得本實(shí)施例的聚丙烯復(fù)合物。制備時(shí)的加工溫度為250℃。實(shí)施例5將98公斤聚丙烯、1公斤酚類熱穩(wěn)定劑1010、1公斤潤滑劑芥酸酰胺、2公斤Sc2W3O12、0.1公斤鈦酸酯偶聯(lián)劑OL-T951，在長徑比為40:1的雙螺桿擠出機(jī)中熔融混合分散，所有原料共混擠出造粒后，即得本實(shí)施例的聚丙烯復(fù)合物。制備時(shí)的加工溫度為190℃。將上述實(shí)施例1-5所制備的聚丙烯材料根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO11359-2-1999/ASTME831-2006方法測試線性熱膨脹系數(shù)。將樣品在23±2℃的溫度，50±5%濕度標(biāo)準(zhǔn)恒溫室溫環(huán)境中平衡24小時(shí)后切樣；測試時(shí)升溫速率5℃/min，預(yù)載力0.05N，環(huán)境氣體N2流量50mL/min。溫度范圍大于需要分析的溫度范圍，測量結(jié)束后用分析軟件截取需要分析的溫度段。測試結(jié)果如下表：其中20%滑石粉填充PP材料的制備是將80公斤聚丙烯、1公斤酚類熱穩(wěn)定劑1010、1公斤潤滑劑芥酸酰胺、20公斤滑石粉AH51210（生產(chǎn)商：遼寧艾海滑石有限公司）、0.1公斤硅烷偶聯(lián)劑KH-550，在長徑比為40:1的雙螺桿擠出機(jī)中熔融混合分散，所有原料共混擠出造粒后，即得本實(shí)施例的聚丙烯復(fù)合物。制備時(shí)的加工溫度為190℃。表1：線性膨脹系數(shù)測試表2：物理性能對比樣品編號密度拉伸強(qiáng)度彎曲強(qiáng)度彎曲模量懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度純PP材料0.8925311100920%滑石粉填充PP材料1.04233420536.4實(shí)施例10.93334225547.6實(shí)施例20.91324221437.3實(shí)施例30.96294328308.1實(shí)施例41.01354531477.4實(shí)施例50.90284116206.5從表1可看出，本發(fā)明所用的Sc2W3O12材料作為添加劑改性聚丙烯材料，可在填充量低于10%的情況下，大大降低材料的線性膨脹系數(shù)，較傳統(tǒng)無機(jī)礦物滑石粉填充相比，具有效果明顯、添加量低的優(yōu)點(diǎn)。制得的材料具有更好的尺寸穩(wěn)定性，可增大聚丙烯材料的應(yīng)用領(lǐng)域。上述的對實(shí)施例的描述是為便于該
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3