專利名稱：一種高韌性聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改性聚丙烯復(fù)合材料，特別涉及到一種用無(wú)機(jī)填料改性的高韌性聚丙烯復(fù)合材料。
通常，在熱塑性塑料中加入無(wú)機(jī)剛性粒子能顯著提高復(fù)合材料的強(qiáng)度和模量，但同時(shí)導(dǎo)致材料韌性的降低，或者在熱塑性塑料中加入橡膠類彈性體能顯著提高材料的韌性，但卻使材料的剛度、強(qiáng)度、熱形變溫度等大幅度降低，同時(shí)成本高，為了彌補(bǔ)上述兩種復(fù)合材料的不足，從1984年起，國(guó)外出現(xiàn)了用非彈性體代替橡膠增韌塑料的途徑。
付強(qiáng)和王貴恒在Polym.Int.39(1993)309，報(bào)導(dǎo)了用表面處理的CaCO3增韌高密度聚乙烯獲得了高韌性的聚乙烯復(fù)合材料，但不能用表面處理的CaCO3增韌聚丙烯來(lái)獲得高填充高韌性的聚丙烯復(fù)合材料。
為了克服上述已有技術(shù)中成本高，復(fù)合材料的模量、抗張強(qiáng)度和熱形變溫度低的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了采用經(jīng)過(guò)表面處理的無(wú)機(jī)剛性粒子來(lái)填充聚丙烯，獲得了一種價(jià)格低廉，高填充，高韌性的聚丙烯復(fù)合材料。
本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)成是以丙烯-乙烯共聚聚丙烯作為基體，無(wú)機(jī)剛性粒子作為填充劑，硅烷偶聯(lián)劑和非離子表面活性劑作為無(wú)機(jī)剛性粒子的表面處理劑。其組份和配比按重量份如下丙烯-乙烯共聚聚丙烯90-40無(wú)機(jī)剛性粒子 10-60硅烷偶聯(lián)劑 0.2-1.2非離子表面活性劑 2.5-15上述的共聚聚丙烯為丙烯-乙烯無(wú)規(guī)共聚聚丙烯或丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯，上述無(wú)機(jī)剛性粒子為滑石粉，高嶺土，二氧化鈦，二氧化硅，碳酸鈣，硅灰石或氧化鋁，其無(wú)機(jī)剛性粒子直徑為0.1-20μm，上述的硅烷偶聯(lián)劑為KH-550，KH-560或KH-570，上述非離子表面活性劑為聚乙二醇型表面活性劑如OP-4～OP-10或多元醇型表面活性劑。
高韌性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法是將上述無(wú)機(jī)剛性粒子10-60，硅烷偶聯(lián)劑0.2-1.2，非離子表面活性劑2.5-15(重量份)在高速混合器中混合均勻后，再在雙螺桿擠出機(jī)中與丙烯-乙烯共聚聚丙烯90-40(重量份)在170℃-230℃，經(jīng)熔融復(fù)合擠出造粒而成。
本發(fā)明的無(wú)機(jī)剛性粒子能在丙烯-乙烯共聚聚丙烯基質(zhì)中均勻分散，界面結(jié)合良好，可使復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度提高到500J/m，在不添加任何橡膠的情況下，可使復(fù)合材料達(dá)到脆-韌轉(zhuǎn)變，且成本低，易加工。
實(shí)施例1-5將無(wú)機(jī)剛性粒子，硅烷偶聯(lián)劑，非離子表面活性劑，按表1中的配方經(jīng)高速混合器中混合5-10min.后，在雙螺桿擠出機(jī)中與丙烯-乙烯共聚聚丙烯樹(shù)脂復(fù)合，擠出機(jī)機(jī)筒溫度從進(jìn)口到出口分別為170-210-225-230℃，其力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。表1為高韌性聚丙烯復(fù)合材料的組份和配比(重量份)復(fù)合物 實(shí)施例1 實(shí)施例2 實(shí)施例3 實(shí)施例4 實(shí)施例5丙烯-乙烯 90 80 70 60 50共聚聚丙烯高嶺土 10 20 30 40 50硅烷偶聯(lián)劑 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0OP-4- 2.5 57.5 10 12.5OP-10表2為高韌性聚丙烯復(fù)合材料的力學(xué)性能復(fù)合物 實(shí)施例1 實(shí)施例2 實(shí)施例3 實(shí)施例4 實(shí)施例5σy(MPa) 30.328.825.9 21.917.8ε(％) 507 787 707 551 528Is(J/m) 136.2 343 482.7479.7 460.6σf(MPa) 24.423.821.3 19.817.2εf(GPa) 0.270.260.24 0.220.19實(shí)施例(6-10)將丙烯-乙烯共聚聚丙烯樹(shù)脂與未經(jīng)表面處理劑處理的高嶺土按表3中的配比經(jīng)混合均勻后，在雙螺桿擠出機(jī)中復(fù)合，其力學(xué)性能見(jiàn)表4表3為丙烯-乙烯共聚聚丙烯樹(shù)脂與高嶺土復(fù)合材料的組份和配比(重量份)復(fù)合物 實(shí)施例6 實(shí)施例7 實(shí)施例8 實(shí)施例9 實(shí)施例10丙烯-乙烯 9080 7060 50共聚聚丙烯高嶺土1020 3040 50表4為丙烯-乙烯共聚聚丙烯樹(shù)脂與高嶺土復(fù)合材料的力學(xué)性能復(fù)合物 實(shí)施例6 實(shí)施例7 實(shí)施例8 實(shí)施例9 實(shí)施例10σy(MPa) 31.4 30.831.9 31.4 30.8ε(％) 617 507 263 138 52Is(J/m) 131.387.761.3 44.1 37.2σf(MPa) 26.6 30.030.8 35.0 33.8εf(GPa) 0.29 0.330.34 0.39 0.3權(quán)利要求
1.一種高韌性聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的復(fù)合材料包括如下組份和配比(重量份)丙烯-乙烯 90-40共聚聚丙烯無(wú)機(jī)剛性粒子 10-60硅烷偶聯(lián)劑0.2-1.2非離子表面活性劑 2.5-15
2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的一種高韌性聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的共聚聚丙烯為丙烯-乙烯無(wú)規(guī)共聚聚丙烯或丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的一種高韌性聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的無(wú)機(jī)剛性粒子是粒子直徑為0.1-20μm的高嶺土。
4.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的一種高韌性聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的無(wú)機(jī)剛性粒子是粒子直徑為0.1-20μm的二氧化鈦。
5.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的一種高韌性聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的硅烷偶聯(lián)劑為KH-550、KH-560或KH-570。
6.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的一種高韌性聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的非離子表面活性劑為聚乙二醇型表面活性劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)6所述的一種高韌性聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的聚乙二醇型表面活性劑為OP-4～OP-10。
8.一種高韌性聚丙烯復(fù)合材料的制法，其特征在于按重量份將無(wú)機(jī)剛性粒子10-60，硅烷偶聯(lián)劑0.2-1.2，非離子表面活性劑2.5-15，在高速混合器中混合均勻后，再在雙螺桿擠出機(jī)中與丙烯-乙烯共聚聚丙烯90-40(重量份)在170-230℃，經(jīng)熔融復(fù)合擠出，造粒制成。
全文摘要
一種高韌性聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法屬于用無(wú)機(jī)填料改性的高韌性聚丙烯復(fù)合材料領(lǐng)域，該復(fù)合材料包括丙烯—乙烯共聚聚丙烯，粒子直徑為0.1-20μm的無(wú)機(jī)剛性粒子高嶺土，硅烷偶聯(lián)劑和非離子表面活性劑，上述各組分經(jīng)高速混合器混合均勻和雙螺桿擠出機(jī)熔融復(fù)合擠出，造粒制成。本發(fā)明的高韌性聚丙烯復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度可達(dá)到500J/m，且成本低，易加工。
文檔編號(hào)C08L23/00GK1150161SQ95117450
公開(kāi)日1997年5月21日 申請(qǐng)日期1995年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月10日
發(fā)明者歐玉春, 方曉萍, 于中振, 馮宇鵬 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所