專利名稱：高抗沖低成本的PP-SBS-CaCO₃三元復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于聚丙烯復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高抗沖低成本的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯(PP)是一種應(yīng)用廣泛的通用塑料，廣泛用作給水管，如PP-R給水管、PPH給水管等。但此種水管材料價格高，沖擊韌性較差，經(jīng)常發(fā)生脆性破裂，提高韌性、降低成本是當(dāng)務(wù)之急。通常采用填充填料的方式來降低成本，常用的填料有碳酸鈣、硅酸鹽類(如云母、石棉、滑石粉)、氫氧化鋁、玻璃珠(如粉煤灰等)和木粉等；由于碳酸鈣價廉，色白，吸油性低，能增進(jìn)塑料色澤，改進(jìn)染色性，故廣泛用作PP填料；但研究結(jié)果表明，在聚合物中加入 碳酸鈣等剛性粒子時，通常在提高材料的剛性的同時，要降低材料的韌性，填充量越高，其作用越顯著。在另一些場合，人們采用彈性體增韌PP，以提高材料的韌性，改善其低溫沖擊性能，但又使剛性下降。因此，需要探索一種沖擊性能與剛性平衡，綜合機(jī)械性能優(yōu)良，并且成本低廉的聚丙烯復(fù)合材料體系，以擴(kuò)大聚丙烯復(fù)合材料的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種高抗沖低成本的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料及其制備方法，所得的三元復(fù)合材料沖擊性能與剛性平衡，綜合機(jī)械性能優(yōu)良，并且成本低廉。本發(fā)明公開了一種高抗沖低成本的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料，所述三元復(fù)合材料中，PP的重量百分?jǐn)?shù)為33. 39Γ56. 4%，SBS的重量百分?jǐn)?shù)為6. 79Γ11. 8%，CaCO3的重量百分?jǐn)?shù)為 31. 89Γ60. 0%。進(jìn)一步，所述PP為均聚聚丙烯、無規(guī)共聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯；
進(jìn)一步，所述SBS為苯乙烯丁二烯嵌段共聚物，其中聚苯乙烯鏈段與聚丁二烯鏈段的重量比為30^45:55^70 ；
進(jìn)一步，所述CaCO3為經(jīng)過偶聯(lián)劑表面處理的碳酸鈣微粒，所述碳酸鈣微粒呈紡錘形，長徑比為4以上。本發(fā)明還公開了上述高抗沖低成本的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟
1)將部分PP和SBS混合擠出造粒，制得PP-SBS共混母粒料；
2)再將其余PPXaCO3和步驟I)制得的PP-SBS共混母粒料混合擠出造粒，制得所述三元復(fù)合材料。進(jìn)一步，所述步驟I)制得的PP-SBS共混母粒料中，PP和SBS的重量百分?jǐn)?shù)各為50% ；
進(jìn)一步，所述步驟I)和步驟2)中，均采用反向平行雙螺桿擠出機(jī)，擠出溫度為188 192 °C，螺桿扭矩為 250(T3000Gm。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明采用PP-SBS-CaCO3三元共混復(fù)合的辦法，制得了PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料，其常溫缺口沖擊強(qiáng)度27. 3 53. 5KJ/m2，拉伸強(qiáng)度11. 4 13. 3MPa，邵氏硬度50. 2 59. 3Hd和密度I. 12 I. 43g/cm3，大大高于純PP的常溫缺口沖擊強(qiáng)度，而拉伸強(qiáng)度、邵氏硬度和密度也屬正常使用范圍；同時，三元復(fù)合材料的體積原料成本大大降低，由純PP的12. 35元/L，降至9. 66 11. 28元/L，體積原料成本降低8. 7% 22%。因此，本發(fā)明的三元復(fù)合材料沖擊性能與剛性平衡，綜合機(jī)械性能優(yōu)良，并且成本低廉，該材料適合制作雙壁波紋管和大口徑鋼塑復(fù)合管，或用作普通PP (如PPH、PPR)的增韌改性劑。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中
圖I為紡錘形碳酸鈣微粒的TEM照片(35000X)；
圖2為缺口沖擊強(qiáng)度-CaCO3含量曲線 圖3為拉伸強(qiáng)度-CaCO3含量曲線 圖4為邵氏硬度-CaCO3含量曲線 圖5為密度-CaCO3含量曲線 圖6為本發(fā)明的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)形態(tài)模型；
圖7為本發(fā)明實施例5的超薄切片透射電鏡照片。
具體實施例方式以下將參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。實施例I
實施例I的高抗沖低成本的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料中，PP的重量百分?jǐn)?shù)為56. 4%，SBS的重量百分?jǐn)?shù)為11. 8%，CaCO3的重量百分?jǐn)?shù)為31. 8%。本實施例的高抗沖低成本的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟
1)將部分PP和SBS混合擠出造粒，制得PP-SBS共混母粒料；
2)再將其余PPXaCO3和步驟I)制得的PP-SBS共混母粒料混合擠出造粒，制得所述三元復(fù)合材料。所述步驟I)制得的PP-SBS共混母粒料中，PP和SBS的重量百分?jǐn)?shù)各為50% ;所述步驟I)和步驟2)中，均采用反向平行雙螺桿擠出機(jī)，擠出溫度為188 192°C，螺桿扭矩為250(T3000Gm。所得三元復(fù)合材料的常溫缺口沖擊強(qiáng)度為53. 5KJ/m2，拉伸強(qiáng)度為13. OMPadPS硬度為51. OHd，密度為I. 12g/cm3。 實施例2
實施例2的高抗沖低成本的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料中，PP的重量百分?jǐn)?shù)為52. 1%，SBS的重量百分?jǐn)?shù)為10. 4%，CaCO3的重量百分?jǐn)?shù)為37. 5%。
本實施例的高抗沖低成本的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟
1)將部分PP和SBS混合擠出造粒，制得PP-SBS共混母粒料；
2)再將其余PPXaCO3和步驟I)制得的PP-SBS共混母粒料混合擠出造粒，制得所述三元復(fù)合材料。所述步驟I)制得的PP-SBS共混母粒料中，PP和SBS的重量百分?jǐn)?shù)各為50% ;所述步驟I)和步驟2)中，均采用反向平行雙螺桿擠出機(jī)，擠出溫度為188 192°C，螺桿扭矩為250(T3000Gm。所得三元復(fù)合材料的常溫缺口沖擊強(qiáng)度為46. 8KJ/m2，拉伸強(qiáng)度為12. 9MPa，邵氏硬度為50. 2Hd，密度為I. 17g/cm3。實施例3
實施例3的高抗沖低成本的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料中，PP的重量百分?jǐn)?shù)為47. 6%，SBS的重量百分?jǐn)?shù)為9. 5%，CaCO3的重量百分?jǐn)?shù)為42. 9%。本實施例的高抗沖低成本的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟
1)將部分PP和SBS混合擠出造粒，制得PP-SBS共混母粒料；
2)再將其余PPXaCO3和步驟I)制得的PP-SBS共混母粒料混合擠出造粒，制得所述三元復(fù)合材料。所述步驟I)制得的PP-SBS共混母粒料中，PP和SBS的重量百分?jǐn)?shù)各為50% ;所述步驟I)和步驟2)中，均采用反向平行雙螺桿擠出機(jī)，擠出溫度為188 192°C，螺桿扭矩為250(T3000Gm。所得三元復(fù)合材料的常溫缺口沖擊強(qiáng)度為50. 8KJ/m2，拉伸強(qiáng)度為13. 3MPa，邵氏硬度為50. 6Hd，密度為I. 23g/cm3。實施例4
實施例4的高抗沖低成本的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料中，PP的重量百分?jǐn)?shù)為41. 7%，SBS的重量百分?jǐn)?shù)為8. 3%，CaCO3的重量百分?jǐn)?shù)為50%。本實施例的高抗沖低成本的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟
1)將部分PP和SBS混合擠出造粒，制得PP-SBS共混母粒料；
2)再將其余PPXaCO3和步驟I)制得的PP-SBS共混母粒料混合擠出造粒，制得所述三元復(fù)合材料。所述步驟I)制得的PP-SBS共混母粒料中，PP和SBS的重量百分?jǐn)?shù)各為50% ;所述步驟I)和步驟2)中，均采用反向平行雙螺桿擠出機(jī)，擠出溫度為188 192°C，螺桿扭矩為250(T3000Gm。所得三元復(fù)合材料的常溫缺口沖擊強(qiáng)度為42. 5KJ/m2，拉伸強(qiáng)度為12. 3MPa，邵氏硬度為56. 7Hd，密度為I. 27g/cm3。實施例5
實施例5的高抗沖低成本的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料中，PP的重量百分?jǐn)?shù)為33. 3%，SBS的重量百分?jǐn)?shù)為6. 7%，CaCO3的重量百分?jǐn)?shù)為60%。
本實施例的高抗沖低成本的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟
1)將部分PP和SBS混合擠出造粒，制得PP-SBS共混母粒料；
2)再將其余PPXaCO3和步驟I)制得的PP-SBS共混母粒料混合擠出造粒，制得所述三元復(fù)合材料。所述步驟I)制得的PP-SBS共混母粒料中，PP和SBS的重量百分?jǐn)?shù)各為50% ;所述步驟I)和步驟2)中，均采用反向平行雙螺桿擠出機(jī)，擠出溫度為188 192°C，螺桿扭矩為250(T3000Gm。所得三元復(fù)合材料的常溫缺口沖擊強(qiáng)度為27. 3KJ/m2，拉伸強(qiáng)度為11. 4MPa，邵氏硬度為59. 3Hd，密度為I. 43g/cm3。 比較例I
比較例I的材料為不含SBS和CaCO3的純PP，其常溫缺口沖擊強(qiáng)度為10. 8KJ/m2，拉伸強(qiáng)度為34. OMPa，邵氏硬度為70Hd，密度為0. 91g/cm3。
比較例2
比較例2的復(fù)合材料中，PP的重量百分?jǐn)?shù)為83. 3%，SBS的重量百分?jǐn)?shù)為16. 7%，不含CaCO3。比較例2的復(fù)合材料由PP和SBS混合擠出造粒制得，擠出采用反向平行雙螺桿擠出機(jī)，擠出溫度為188 192°C，螺桿扭矩為250(T3000Gm。其常溫缺口沖擊強(qiáng)度為53. IKJ/m2，拉伸強(qiáng)度為13. 8MPa，邵氏硬度為47. 2Hd，密度為0. 93g/cm3。比較例3
比較例3的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料中，PP的重量百分?jǐn)?shù)為72. 5%，SBS的重量百 分?jǐn)?shù)為14. 5%，CaCO3的重量百分?jǐn)?shù)為13%。比較例3的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟
1)將部分PP和SBS混合擠出造粒，制得PP-SBS共混母粒料；
2)再將其余PPXaCO3和步驟I)制得的PP-SBS共混母粒料混合擠出造粒，制得所述三元復(fù)合材料。所述步驟I)制得的PP-SBS共混母粒料中，PP和SBS的重量百分?jǐn)?shù)各為50% ;所述步驟I)和步驟2)中，均采用反向平行雙螺桿擠出機(jī)，擠出溫度為188 192°C，螺桿扭矩為250(T3000Gm。所得三元復(fù)合材料的常溫缺口沖擊強(qiáng)度為50. 8KJ/m2，拉伸強(qiáng)度為13. 8MPa，邵氏硬度為47. 2Hd，密度為0. 99g/cm3。比較例4
比較例4的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料中，PP的重量百分?jǐn)?shù)為27. 74%，SBS的重量百分?jǐn)?shù)為5. 56%，CaCO3的重量百分?jǐn)?shù)為66. 7%。比較例4的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟
1)將部分PP和SBS混合擠出造粒，制得PP-SBS共混母粒料；
2)再將其余PPXaCO3和步驟I)制得的PP-SBS共混母粒料混合擠出造粒，制得所述三元復(fù)合材料。
所述步驟I)制得的PP-SBS共混母粒料中，PP和SBS的重量百分?jǐn)?shù)各為50% ;所述步驟I)和步驟2)中，均采用反向平行雙螺桿擠出機(jī)，擠出溫度為188 192°C，螺桿扭矩為250(T3000Gm。所得三元復(fù)合材料的常溫缺口沖擊強(qiáng)度為4. OKJ/m2，拉伸強(qiáng)度為9. 2MPa，邵氏硬度為62Hd，密度為L60g/cm3。本發(fā)明各個具體實施例和比較例的組分、成本及性能整理在表I中。表I實施例和比較例的組分、成本和性能
權(quán)利要求
1.一種高抗沖低成本的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料，其特征在于所述三元復(fù)合材料中，PP的重量百分?jǐn)?shù)為33. 39Γ56. 4%，SBS的重量百分?jǐn)?shù)為6. 79Γ11. 8%，CaCO3的重量百分?jǐn)?shù)為 31. 8% 60. 0%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高抗沖低成本的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料，其特征在于所述PP為均聚聚丙烯、無規(guī)共聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高抗沖低成本的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料，其特征在于所述SBS為苯乙烯丁二烯嵌段共聚物，其中聚苯乙烯鏈段與聚丁二烯鏈段的重量比為30^45:55^70 ο
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高抗沖低成本的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料，其特征在于所述CaCO3為經(jīng)過偶聯(lián)劑表面處理的碳酸鈣微粒，所述碳酸鈣微粒呈紡錘形，長徑比為4以上。
5.權(quán)利要求I至4任意一項所述的高抗沖低成本的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟 1)將部分PP和SBS混合擠出造粒，制得PP-SBS共混母粒料； 2)再將其余PPXaCO3和步驟I)制得的PP-SBS共混母粒料混合擠出造粒，制得所述三元復(fù)合材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高抗沖低成本的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述步驟I)制得的PP-SBS共混母粒料中，PP和SBS的重量百分?jǐn)?shù)各為50%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高抗沖低成本的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述步驟I)和步驟2)中，均采用反向平行雙螺桿擠出機(jī)，擠出溫度為188 192 °C，螺桿扭矩為 250(T3000Gm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高抗沖低成本的PP-SBS-CaCO3三元復(fù)合材料及其制備方法；所述三元復(fù)合材料中，PP的重量百分?jǐn)?shù)為33.3%~56.4%，SBS的重量百分?jǐn)?shù)為6.7%~11.8%，CaCO3的重量百分?jǐn)?shù)為31.8%~60.0%；所述三元復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟1)將部分PP和SBS混合擠出造粒，制得PP-SBS共混母粒料；2)再將其余PP、CaCO3和步驟1)制得的PP-SBS共混母粒料混合擠出造粒，制得所述三元復(fù)合材料。本發(fā)明的三元復(fù)合材料沖擊性能與剛性平衡，綜合機(jī)械性能優(yōu)良，并且成本低廉，該材料適合制作雙壁波紋管和大口徑鋼塑復(fù)合管，或用作普通PP(如PPH、PPR)的增韌改性劑。
文檔編號C08K9/00GK102719016SQ20121023702
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者付志敏, 李賢梅, 趙勁松 申請人:重慶顧地塑膠電器有限公司, 顧地科技股份有限公司