本發(fā)明屬于塑料改性，特別是涉及一種高抗沖擊聚丙烯-碳酸鈣復(fù)合托盤料及制備方法。

背景技術(shù)：

1、塑料托盤目前已被大量應(yīng)用于工業(yè)轉(zhuǎn)用、物流運(yùn)輸、倉庫倉儲(chǔ)、配送中心、智能分揀、貨運(yùn)站等。根據(jù)塑料托盤的應(yīng)用場景，要求具有良好的強(qiáng)度、抗沖擊性、高模量支撐性、耐磨性、耐候性和抗老化性能。托盤面不易黏附油污，易于清洗，滿足重復(fù)使用。

2、聚丙烯(pp)由于具有優(yōu)異的性能，成為塑料托盤廣泛應(yīng)用的材料。聚丙烯(pp)相比高密度聚乙烯(hdpe)，具有高強(qiáng)度、高剛度、高硬度、高韌性，抗彎曲疲勞度好。因此聚丙烯(pp)材質(zhì)托盤逐步替換hdpe材質(zhì)的托盤。

3、但是，聚丙烯材質(zhì)的托盤的收縮率較大，在低溫時(shí)抗沖擊性能降低，長期負(fù)載使用后易出現(xiàn)翹曲變形。為此，現(xiàn)有技術(shù)將碳酸鈣共混在聚丙烯中，不但解決收縮大的問題，而且可以提升材料的硬度、韌性和模量。通常的，技術(shù)人員在嘗試將碳酸鈣加入聚丙烯制備托盤料時(shí)，當(dāng)碳酸鈣加入量在15-20％區(qū)間，共混的聚丙烯韌性、彎曲模量出現(xiàn)一定的上升，但難滿足高載荷時(shí)托盤的抗沖擊、高模量需求。在繼續(xù)提升碳酸鈣的含量，當(dāng)碳酸鈣加入量超過20％，達(dá)到30％時(shí)，材料的抗沖擊性能、彎曲強(qiáng)度和彎曲模量出現(xiàn)下降。顯然的，在較高碳酸鈣共混量的聚丙烯材質(zhì)中難以同時(shí)滿足高抗沖性和高模量，用于制作的托盤在受到高載荷的沖擊時(shí)容易變形或開裂。因此，現(xiàn)有技術(shù)單一依靠增加碳酸鈣的用量顯然無法達(dá)到高載荷托盤料的需求。

4、碳酸鈣作為價(jià)格低廉、品質(zhì)穩(wěn)定的填充劑材料，在降低托盤料成本時(shí)具有顯著的效果。我們期望在聚丙烯中加入更多的碳酸鈣達(dá)到降低成本的目的。如何保證在高碳酸鈣加入量時(shí)材料同時(shí)具有良好的抗沖擊性和抵抗形變不被壓裂果翹曲，成為技術(shù)難題。基于此背景，我們開發(fā)的高抗沖擊聚丙烯-碳酸鈣復(fù)合托盤料，目的是在碳酸鈣加入量達(dá)到30％，仍然確保材料優(yōu)異的抗沖擊性和高模量，滿足托盤在高載荷時(shí)不變形、不被壓裂，從而用于制備高品質(zhì)的塑料托盤，使其具有更長的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對目前較高碳酸鈣量共混聚丙烯用于托盤料抗沖擊性能、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量降低的實(shí)際問題，本發(fā)明提出一種高抗沖擊聚丙烯-碳酸鈣復(fù)合托盤料。特別是，通過預(yù)分散引入短切玻璃纖維，大幅提升材料的抗沖擊性能和彎曲強(qiáng)度、彎曲模量，確保了材料制備的托盤在高載荷沖擊時(shí)不被壓裂、不易變形翹曲。進(jìn)一步提供所述托盤料的制備方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供如下具體的技術(shù)方案。

3、一種高抗沖擊聚丙烯-碳酸鈣復(fù)合托盤料的制備方法，其技術(shù)特征是：具體制備方法如下：

4、(1)按照重量份稱量，將短切玻璃纖維100份、硬脂酸3-5份、乙撐雙硬脂酰胺1-2份加入一級(jí)密閉高速攪拌機(jī)中高速攪拌5-10min，使短切剝離纖維充分解束，然后加入15-20份聚丙烯蠟加熱高速攪拌，使短切纖維與聚丙烯蠟充分分散熔合，放料至二級(jí)密閉冷鍋低速攪拌冷卻凝固，得到顆粒狀預(yù)分散短切玻璃纖維，放料至密閉儲(chǔ)料倉備用；

5、(2)按照重量份稱量，將聚丙烯80-90份、改性碳酸鈣60-65份、預(yù)分散短切玻璃纖維35-40份、沉淀硫酸鋇3-5份、三元乙丙橡膠3-5份、堿式硫酸鎂晶須2-3份、聚四氟乙烯0.5-1份、0.2-0.3份抗氧劑1010、0.1-0.2份抗氧劑168、色料0-3份加入高速混合機(jī)混均，然后送入往復(fù)式單螺桿混煉擠出機(jī)混煉擠出，經(jīng)多孔?？?、拉條、水冷、風(fēng)干、切粒，調(diào)整切粒長度8mm，得到一種高抗沖擊聚丙烯-碳酸鈣復(fù)合托盤料。

6、作為優(yōu)選，步驟(1)中所述短切玻璃纖維為長度5-6mm的無堿短切玻璃纖維，成品短切玻璃纖維為成百上千根單絲組成的纖維束，作為進(jìn)一步優(yōu)選，其單絲直徑為5-13um。通過輔助硬脂酸、乙撐雙硬脂酰胺在高速攪拌下纖維束分散為單絲，避免結(jié)束時(shí)纖維團(tuán)聚纏繞。

7、作為優(yōu)選，步驟(1)中所述一級(jí)密閉高速攪拌機(jī)全程密閉以防止短纖粉塵，加料通過管路從儲(chǔ)料倉輸送，自動(dòng)稱量配料；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述一級(jí)密閉高速機(jī)以200-300rpm轉(zhuǎn)速高速分散。

8、作為優(yōu)選，步驟(1)中所述二級(jí)密閉冷鍋的夾層內(nèi)設(shè)計(jì)冷卻水，使預(yù)分散短切玻璃纖維冷卻成塊，并在攪拌下逐步形成顆粒狀。如此，可以較好的防止短纖粉塵產(chǎn)生。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述二級(jí)密閉冷鍋以60-80rpm的轉(zhuǎn)速低速攪拌。

9、作為優(yōu)選，步驟(1)中所述聚丙烯蠟的熔點(diǎn)為130-150℃。控制加熱溫度使聚丙烯蠟熔化并與分散的單絲熔合，從而利于后期再分散使用。

10、作為優(yōu)選，步驟(2)中所述改性碳酸鈣的粒徑為3000-5000目，由相容性助劑進(jìn)行預(yù)處理的改性超細(xì)碳酸鈣。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述改性碳酸鈣為粒徑3000-5000目的重質(zhì)碳酸鈣與鋁酸脂偶聯(lián)劑以質(zhì)量比100:0.8經(jīng)氣流粉碎機(jī)進(jìn)行表面改性處理得到。

11、作為優(yōu)選，步驟(2)中所述聚丙烯選擇均聚聚丙烯與共聚聚丙烯以質(zhì)量比3：1復(fù)合。均聚聚丙烯具有良好的剛性和強(qiáng)度，維持托盤的剛度和模量，共聚聚丙烯具有良好的韌性。

12、進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟(2)中所述聚丙烯選擇熔體指數(shù)5-10g/10min?，F(xiàn)有技術(shù)中，通常采用高熔指的聚丙烯來降低擠出粘度，實(shí)現(xiàn)玻璃纖維的分散和減弱剪切，從而降低玻璃纖維的長度損失。而高熔指的聚丙烯強(qiáng)度較低，抗彎曲能力較弱。本發(fā)明通過短切玻璃纖維的預(yù)分散，可在低熔指聚丙烯體系中良好分散玻璃纖維。

13、作為優(yōu)選，步驟(2)中所述沉淀硫酸鋇粒徑小于10um，用于提高托盤的注塑流動(dòng)性和表面耐磨性、硬度。

14、作為優(yōu)選，步驟(2)中所述聚四氟乙烯粒徑小于10um，具有自潤滑、自潔性，輔助提升托盤的耐磨性和耐刮擦性能以及防止油污灰塵黏附。

15、作為優(yōu)選，步驟(2)中所述色料根據(jù)據(jù)具體需要加入色粉或者色母。進(jìn)一步優(yōu)選的，對抗靜電需求的托盤，加入色料選擇炭黑；對藍(lán)色托盤選擇耐高溫酞青藍(lán)。

16、作為優(yōu)選，步驟(2)中所述往復(fù)式單螺桿混煉擠出機(jī)優(yōu)選螺桿直徑70mm、長徑比為20：1；往復(fù)式單螺桿混煉擠出機(jī)能夠在連續(xù)旋轉(zhuǎn)的同時(shí),有規(guī)律的進(jìn)行軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)在低壓力、低剪切作用下對物料的分散混合和分布混合，不但增強(qiáng)了混煉效果，而且防止玻璃纖維被過度剪切變短。

17、作為優(yōu)選，步驟(2)中所述往復(fù)式單螺桿混煉擠出機(jī)的工作溫度設(shè)置為：一區(qū)溫度為160-180℃、二區(qū)溫度為190-200℃、三區(qū)溫度為210-220℃、四區(qū)溫度為190-200℃、五區(qū)溫度為170-180℃；在四區(qū)設(shè)計(jì)真空脫揮口，抽真空裝置可脫除加工過程中產(chǎn)生的氣體和一些揮發(fā)性氣體。

18、進(jìn)一步，本發(fā)明提供由上述方法制備得到的一種高抗沖擊聚丙烯-碳酸鈣復(fù)合托盤料。傳統(tǒng)的將短切玻璃纖維用于增強(qiáng)聚丙烯，主要采用在同向雙螺桿擠出機(jī)的剪切下進(jìn)行分散，然則，在粘性的熱塑性塑料中纖維束很難分散為單絲，大部分為多根單絲的聚集束，而且纖維受到雙螺桿擠出機(jī)的過度剪切致使纖維長度被剪短，纖維的長度大都被剪切至0.5mm以下，這對增加材料的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、抗開裂極為不利。尤其是，在高碳酸鈣填充聚丙烯時(shí)，高填充造成剪切力加劇，玻璃纖維容易被過度剪短。顯然的，現(xiàn)有技術(shù)在玻璃纖維的剪切分散和防止纖維被過度剪短方面很難兼具。鑒于托盤料要求具有高彎曲強(qiáng)度、高模量的抗彎曲形變能力，同時(shí)抗沖擊開裂，本發(fā)明通過預(yù)先使短切纖維分散為單絲，采用聚丙烯蠟固定預(yù)制成短切玻璃纖維分散顆粒，采用往復(fù)式單螺桿混煉擠出機(jī)，在低壓力、低剪切作用下對玻璃纖維再分散，不但增強(qiáng)了混煉效果，而且防止玻璃纖維被過度剪切變短。短切玻璃纖維以較長的單絲均勻分散在聚丙烯中，對材料的抗沖擊性、彎曲模量具有顯著的提升。

19、目前傳統(tǒng)的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯，將短切玻璃纖維在雙螺桿擠出時(shí)加入聚丙烯改進(jìn)機(jī)械性能，需要雙螺桿擠出機(jī)設(shè)計(jì)多組強(qiáng)剪切嚙合快才能夠分散短切玻璃纖維，但玻璃纖維出現(xiàn)剪切過度，增強(qiáng)效果有限。如對比例1中當(dāng)玻璃纖維用量調(diào)整為接近32％時(shí)拉伸強(qiáng)度性能最佳，但彎曲模量、沖擊強(qiáng)度較低。

20、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比顯著的區(qū)別在于：

21、(1)通過預(yù)先使短切纖維分散為單絲，采用聚丙烯蠟固定預(yù)制成短切玻璃纖維分散顆粒，其有利于再分散在聚丙烯中，避免了目前玻璃纖維難以分散的問題，其保留了較長的纖維長度。

22、(2)本發(fā)明采用往復(fù)式單螺桿混煉擠出機(jī)，在低剪切作用下對玻璃纖維再分散，防止玻璃纖維被過度剪切變短，材料抗沖擊性、彎曲模量具有顯著的提升。

23、(3)本發(fā)明在高碳酸鈣添加量時(shí)輔助使用沉淀硫酸鋇、聚四氟乙烯提升托盤注塑流動(dòng)性以及表面耐磨性、硬度和防污效果，滿足托盤的長期使用要求。

24、(4)本發(fā)明制備工藝簡單易控，原料供應(yīng)穩(wěn)定，適合規(guī)?；a(chǎn)。