一種抗壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種抗壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料及其制備方法，該抗壓、耐熱復(fù)合材料由聚烯烴樹脂100份、紅柱石粉10~35份、偶聯(lián)劑0~10份、抗氧劑0.4~1.5份以及潤滑劑0.3~1.5份組份。本發(fā)明大幅提高了聚烯烴材料的抗壓強(qiáng)度和耐熱性，所制備復(fù)合材料性能優(yōu)越且操作工藝簡單，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】[0001] 一種抗壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及高分子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種抗壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料及其制備 方法。
[0003]

【背景技術(shù)】
[0004] 紅柱石是一種天然的晶體材料，在惡劣條件下性能良好，適用于高溫、機(jī)械強(qiáng)度和 強(qiáng)化學(xué)沖擊等領(lǐng)域。紅柱石耐高溫，其在常壓下加熱至1350°c以后開始不可逆的晶體轉(zhuǎn)化， 轉(zhuǎn)化后則具有更高的耐火性能，耐火度可達(dá)1800°C以上，且耐驟冷驟熱，機(jī)械強(qiáng)度大，抗熱 沖擊力強(qiáng)，抗渣性強(qiáng)，荷重轉(zhuǎn)化點(diǎn)高，并具有極高的化學(xué)穩(wěn)定性和極強(qiáng)的抗化學(xué)腐蝕性。所 以紅柱石是目前已知的優(yōu)質(zhì)耐火材料之一，它除用作冶煉工業(yè)的高級(jí)耐火材料，技術(shù)陶瓷 工業(yè)的原料以外，還可冶煉高強(qiáng)度輕質(zhì)硅鋁合金，制作金屬纖維以及超音速飛機(jī)和宇宙飛 船的導(dǎo)向型之用。
[0005] 由于塑料制品具有重量輕、性能穩(wěn)定、價(jià)格便宜、電絕緣性好等優(yōu)點(diǎn)被人們廣泛采 用。但隨著社會(huì)生活水平的提高了，對(duì)塑料制品的強(qiáng)度、耐熱性等提出更高的要求，為滿足 塑料制品日益苛刻的使用條件，創(chuàng)新性的采用常用于鋼鐵和陶瓷行業(yè)的紅柱石改性聚烯烴 樹脂，與添加滑石粉等傳統(tǒng)填料相比，其抗壓強(qiáng)度和耐熱性得到顯著提高，同時(shí)降低了生產(chǎn) 成本。本發(fā)明制備的抗壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料具有高抗壓強(qiáng)度和耐熱等特點(diǎn)，可廣泛用于 聚烯烴產(chǎn)品領(lǐng)域。
[0006]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種抗壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料及其制備方法。該材料大幅 提高了聚烯烴材料的抗壓強(qiáng)度和耐熱性，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種抗壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料，由下列組份按重量份制備而成： 聚烯烴樹脂：100份， 紅柱石粉：1(T35份， 偶聯(lián)劑：(n〇份， 抗氧劑：〇. 4~1. 5份， 潤滑劑：〇. 3~1. 5份。
[0009] 所述的聚烯烴樹脂為聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯樹脂。
[0010] 所述的紅柱石粉為顆粒狀，其粒徑為5(T200nm。
[0011] 所述的抗氧劑為由受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯抗氧劑組成，優(yōu)選為由受阻酚類抗 氧劑四[0- (3,5_二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯(抗氧劑1010)和亞磷酸酯 類抗氧劑三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯(抗氧劑168)組成，其中抗氧劑1010和抗氧劑 168是本領(lǐng)域公知的抗氧劑。
[0012] 所述的潤滑劑為次乙基雙硬脂酰胺、乙烯-丙烯酸共聚物或季戊四醇硬脂酸酯中 的至少一種。
[0013] 一種制備上述的聚烯烴復(fù)合材料方法，包含以下步驟： (1) 將紅柱石粉置于偶聯(lián)劑溶液中進(jìn)行表面處理35~50分鐘后，烘干； (2) 按配比，將經(jīng)表面處理后的紅柱石粉與聚烯烴樹脂、偶聯(lián)劑、抗氧劑及潤滑劑置于 高速混合機(jī)分散1(T25分鐘； (3) 將分散后的原料加入擠出機(jī)中，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得抗 壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料。
[0014] 所述步驟（1)的中偶聯(lián)劑溶液為氨丙基三乙氧基硅烷（KH550)或馬來酸酐接 枝聚丙烯（MAPP)的質(zhì)量比為1〇%~50%的甲醇溶液或乙醇溶液。
[0015] 所述步驟（3)中擠出機(jī)的主機(jī)轉(zhuǎn)速為35CT450轉(zhuǎn)/分、切粒機(jī)頻率15?35Hz;從 喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為 150°C?160°C、180?19(TC、2Kr230°C、2Kr230°C、220?230°C、 210?225°C和 21(T220°C。
[0016] 本發(fā)明具有以下有益效果： 1、本發(fā)明采用常用于鋼鐵和陶瓷工業(yè)的紅柱石來改性聚烯烴復(fù)合材料，利用紅柱石 的高耐熱性與高機(jī)械性能來改善聚烯燒烴的抗壓和耐熱性能，使其滿足日益苛刻的使用條 件。
[0017] 2、本發(fā)明制得的聚烯烴復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和耐熱性得到大幅提高，在23°C、50% 濕度環(huán)境下分別采用ASTMD695和ASTMD648檢測抗壓強(qiáng)度和耐熱性，測得聚烯烴復(fù)合材 料的抗壓強(qiáng)度和熱變形溫度能達(dá)到76MPa、156°C，較未改性的聚烯烴材料相比分別提高了 68. 9%和73. 3% ;較傳統(tǒng)填料滑石粉改性聚烯烴材料相比分別提高了 52. 0%和64. 2%。
[0018] 3、由于紅柱石粉的成本低，約為碳酸鈣和硫酸鋇的價(jià)格的五分之一，所以本發(fā)明 采用紅柱石粉改性材料，降低了本發(fā)明的生產(chǎn)成本。
[0019] 4、本發(fā)明的生產(chǎn)工藝簡單，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0020] 具體實(shí)施方法 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本
【發(fā)明內(nèi)容】
進(jìn)行進(jìn)一步的說明，但所述實(shí)施例并非是對(duì)本發(fā)明 實(shí)質(zhì)精神的簡單限定，任何基于本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神所作出的簡單變化或等同替換均應(yīng)屬于本 發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
[0021]本發(fā)明的具體實(shí)施例如下： 實(shí)施例1 (1)按以下比例配備原料： 聚丙烯樹脂100份， 紅柱石粉10份， 抗氧劑1010為〇. 3份， 抗氧劑168為0. 1份， 次乙基雙硬脂酰胺0.3份。
[0022] (2)將上述制備原料置于高速混合機(jī)分散10分鐘； (3)將分散后的原料加入擠出機(jī)中，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得抗 壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料。其中擠出機(jī)從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為150°C、180°C、21(rC、 210°C、220°C、210°C和210°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速350轉(zhuǎn)/分，切粒機(jī)頻率15Hz。
[0023] 實(shí)施例2 (1)按以下比例配備原料： 聚丙烯樹脂100份， 紅柱石粉20份， 偶聯(lián)劑KH550為3份， 抗氧劑1010為〇. 5份， 抗氧劑168為0. 3份， 次乙基雙硬脂酰胺0.8份。
[0024] (2)將紅柱石粉置于10%KH550的甲醇溶液中進(jìn)行表面處理35分鐘后烘干； (3) 將上述制備原料置于高速混合機(jī)分散15分鐘； (4) 將分散后的原料加入擠出機(jī)中，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得抗 壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料。其中擠出機(jī)從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為155°C、185°C、215°C、 215°C、225°C、215°C和215°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速380轉(zhuǎn)/分，切粒機(jī)頻率25Hz。
[0025] 實(shí)施例3 (1)按以下比例配備原料： 聚丙烯樹脂100份， 紅柱石粉25份， 偶聯(lián)劑KH550為8份， 抗氧劑1010為〇. 8份， 抗氧劑168為0. 4份， 次乙基雙硬脂酰胺1.2份。
[0026] (2)將紅柱石粉置于30%的KH550甲醇溶液中進(jìn)行表面處理35分鐘后，烘干； (3) 將上述原料置于高速混合機(jī)分散20分鐘； (4) 將分散后的原料加入擠出機(jī)中，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得抗 壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料。其中擠出機(jī)從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為155°C、185°C、220°C、 220°C、225°C、220°C和215°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速420轉(zhuǎn)/分，切粒機(jī)頻率30Hz。
[0027] 實(shí)施例4 (1)按以下比例配備原料： 聚丙烯樹脂100份， 紅柱石粉35份， 偶聯(lián)劑MAPP為10份， 抗氧劑1010為〇. 9份， 抗氧劑168為0. 6份， 次乙基雙硬脂酰胺〇. 5份， 季戊四醇硬脂酸酯1份。
[0028] (2)將紅柱石粉置于50%的MAPP乙醇溶液中進(jìn)行表面處理40分鐘后烘干； (3) 將上述原料置于高速混合機(jī)分散25分鐘； (4) 將分散后的原料加入擠出機(jī)中，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得抗 壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料。其中擠出機(jī)從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為160°C、190°C、23(rC、 230°C、230°C、225°C和220°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速450轉(zhuǎn)/分，切粒機(jī)頻率35Hz。
[0029] 實(shí)施例5 (1)按以下比例配備原料： 聚乙烯樹脂100份， 紅柱石粉10份， 抗氧劑1010為〇. 3份， 抗氧劑168為0. 1份， 乙烯-丙烯酸共聚物0.3份。
[0030] (2)將上述原料置于高速混合機(jī)分散10分鐘； (3)將分散后的原料通過擠出機(jī)，從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為150°C、180°C、210°C、 210°C、22(TC、21(rC和2KTC，主機(jī)轉(zhuǎn)速350轉(zhuǎn)/分，切粒機(jī)頻率15Hz。原料經(jīng)熔融、塑化、 擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得抗壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料。
[0031] 實(shí)施例6 (1)按以下比例配備原料： 聚乙烯樹脂100份， 紅柱石粉20份， 偶聯(lián)劑KH550為3份， 抗氧劑1010為〇. 5份， 抗氧劑168為0. 3份， 乙烯-丙烯酸共聚物0.8份。
[0032] (2)將紅柱石粉置于10%KH550的甲醇溶液中進(jìn)行表面處理40分鐘后烘干； (3) 將上述原料置于高速混合機(jī)分散15分鐘； (4) 將分散后的原料加入擠出機(jī)中，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得抗 壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料。其中擠出機(jī)從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為155°C、185°C、215°C、 215 °C、225 °C、215 °C和215 °C，主機(jī)轉(zhuǎn)速380轉(zhuǎn)/分，切粒機(jī)頻率25Hz。
[0033] 實(shí)施例7 (1)按以下比例配備原料： 聚乙烯樹脂100份， 紅柱石粉 25份， 偶聯(lián)劑KH550 8份， 抗氧劑1010為〇. 8份， 抗氧劑168為0. 4份， 乙烯-丙烯酸共聚物1. 2份。
[0034] (2)將紅柱石粉置于30%KH550的甲醇溶液中進(jìn)行表面處理40分鐘后烘干； (3) 將上述原料置于高速混合機(jī)分散20分鐘； (4) 將分散后的原料加入擠出機(jī)中，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得抗 壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料。其中擠出機(jī)從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為155°C、185°C、220°C、 220°C、225°C、220°C和215°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速420轉(zhuǎn)/分，切粒機(jī)頻率30Hz。
[0035] 實(shí)施例8 (1)按以下比例配備原料： 聚乙烯樹脂100份， 紅柱石粉35份， 偶聯(lián)劑MAPP為10份， 抗氧劑1010為〇. 9份， 抗氧劑168為0. 6份， 乙烯-丙烯酸共聚物1. 〇份 乙基雙硬脂酰胺0.5份。
[0036] (2)將紅柱石粉置于50%MAPP的乙醇溶液中進(jìn)行表面處理35分鐘后烘干； (3) 將上述原料置于高速混合機(jī)分散25分鐘； (4) 將分散后的原料加入擠出機(jī)中，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得抗 壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料。其中擠出機(jī)從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為160°C、190°C、23(rC、 230°C、230°C、225°C和220°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速450轉(zhuǎn)/分，切粒機(jī)頻率35Hz。
[0037] 實(shí)施例9 (1)按以下比例配備原料： 聚氯乙烯樹脂100份， 紅柱石粉10份， 抗氧劑1010為〇. 3份， 抗氧劑168為0. 1份， 季戊四醇硬脂酸酯0.3份。
[0038] (2)將上述原料置于高速混合機(jī)分散10分鐘； (3)將分散后的原料加入擠出機(jī)中，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得抗 壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料。其中擠出機(jī)從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為150°C、180°C、21(rC、 210°C、220°C、210°C和210°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速350轉(zhuǎn)/分，切粒機(jī)頻率15Hz。
[0039] 實(shí)施例10 (1)按以下比例配備原料： 聚氯乙烯樹脂100份， 紅柱石粉20份， 偶聯(lián)劑KH550為3份， 抗氧劑1010為〇. 5份， 抗氧劑168為0. 3份， 季戊四醇硬脂酸酯0.8份。
[0040] (2)將紅柱石粉置于10%KH550的甲醇溶液中進(jìn)行表面處理45分鐘后烘干； (3) 將上述原料置于高速混合機(jī)分散15分鐘； (4) 將分散后的原料加入擠出機(jī)，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得抗壓、 耐熱聚烯烴復(fù)合材料。其中擠出機(jī)從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為155°C、185°C、215°C、 215°C、225°C、215°C和215°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速380轉(zhuǎn)/分，切粒機(jī)頻率25Hz。
[0041] 實(shí)施例11 (1)按以下比例配備原料： 聚氯乙烯樹脂100份， 紅柱石粉25份， 偶聯(lián)劑KH550為8份， 抗氧劑1010為〇. 8份， 抗氧劑168為0. 4份， 季戊四醇硬脂酸酯1.2份。
[0042] (2)將紅柱石粉置于30%KH550的甲醇溶液中進(jìn)行表面處理45分鐘后烘干； (3) 將上述原料置于高速混合機(jī)分散20分鐘； (4) 將分散后的原料加入擠出機(jī)中，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得抗 壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料。其中擠出機(jī)從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為155°C、185°C、220°C、 220°C、225°C、220°C和215°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速420轉(zhuǎn)/分，切粒機(jī)頻率30Hz。
[0043] 實(shí)施例12 (1)按以下比例配備原料： 聚氯乙烯樹脂100份， 紅柱石粉35份， 偶聯(lián)劑MAPP為10份， 抗氧劑1010為〇. 9份， 抗氧劑168為0. 6份， 季戊四醇硬脂酸酯1.5份。
[0044] (2)將紅柱石粉置于50%MAPP的乙醇溶液中進(jìn)行表面處理50分鐘后烘干； (3) 將上述制備原料置于高速混合機(jī)分散25分鐘； (4) 將分散后的原料加入擠出機(jī)中，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得抗 壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料。其中擠出機(jī)從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為160°C、190°C、23(rC、 230°C、230°C、225°C和220°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速450轉(zhuǎn)/分，切粒機(jī)頻率35Hz。
[0045] 對(duì)照實(shí)施例1 (1)按以下比例配備原料： 聚丙烯樹脂100份， 抗氧劑1010為〇. 8份， 抗氧劑168為0. 4份， 次乙基雙硬脂酰胺1.2份。
[0046] (2)將上述制備原料置于高速混合機(jī)分散20分鐘； (3)將分散后的原料加入擠出機(jī)中，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得聚丙 烯復(fù)合材料。其中擠出機(jī)從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為150°C、175 °C、205 °C、215 °C、215 °C、 210°C和205°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速350轉(zhuǎn)/分，切粒機(jī)頻率15Hz。
[0047] 所制得的普通聚丙烯材料性能見表1。
[0048] 對(duì)照實(shí)施例2 (1)按以下比例配備原料： 聚丙烯樹脂100份， 偶聯(lián)劑5份， 滑石粉15份， 抗氧劑1010為〇. 8份， 抗氧劑168為0. 4份， 次乙基雙硬脂酰胺1.2份。
[0049] (2)將滑石粉置于30%KH550的甲醇溶液中進(jìn)行表面處理25分鐘后烘干； (3) 將上述原料置于高速混合機(jī)分散20分鐘； (4) 將分散后的原料加入擠出機(jī)中，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得聚丙 烯復(fù)合材料。其中擠出機(jī)從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為150°C、175 °C、205 °C、215 °C、215 °C、 210°C和205°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速350轉(zhuǎn)/分，切粒機(jī)頻率15Hz。
[0050] 所制得的滑石粉改性聚丙烯材料性能見表1。
[0051] 將上述實(shí)施例1-12制備的聚烯烴復(fù)合材料樣品與對(duì)照實(shí)施例1-2制備的普通聚 丙烯材料與滑石粉改性聚丙烯材料樣品均在23°C、50%濕度環(huán)境下調(diào)節(jié)后，分別采用ASTM D695和ASTMD648檢測其抗壓強(qiáng)度和耐熱性。具體數(shù)據(jù)見下表一： 表一：抗壓強(qiáng)度和耐熱性

【權(quán)利要求】
1. 一種抗壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料，其特征在于：由下列組份按重量份制備而成： 聚烯烴樹脂：100份， 紅柱石粉：1(Γ35份， 偶聯(lián)劑：(Γι〇份， 抗氧劑：〇. 4~1. 5份， 潤滑劑：〇. 3~1. 5份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料，其特征在于：所述的聚烯烴 樹脂為聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯樹脂。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料，其特征在于：所述的紅柱石 粉為顆粒狀，其粒徑為5(T200nm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料，其特征在于：所述的抗氧劑 為由受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯抗氧劑組成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料，其特征在于：所述的潤滑劑 為次乙基雙硬脂酰胺、乙烯-丙烯酸共聚物或季戊四醇硬脂酸酯中的至少一種。
6. -種制備如權(quán)利要求1所述的聚烯烴復(fù)合材料方法，其特征在于：包含以下步驟： (1) 將紅柱石粉置于偶聯(lián)劑溶液中進(jìn)行表面處理35~50分鐘后，烘干； (2) 按配比，將經(jīng)表面處理后的紅柱石粉與聚烯烴樹脂、偶聯(lián)劑、抗氧劑及潤滑劑置于 高速混合機(jī)分散ΚΓ25分鐘； (3) 將分散后的原料加入擠出機(jī)中，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得抗 壓、耐熱聚烯烴復(fù)合材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述制備聚烯烴復(fù)合材料方法方法，其特征在于：所述步驟（1)的中 偶聯(lián)劑溶液為氨丙基三乙氧基硅烷或馬來酸酐接枝聚丙烯的質(zhì)量比為109Γ50%的甲醇 溶液或乙醇溶液。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述制備聚烯烴復(fù)合材料方法方法，其特征在于：所述步驟（3)中 擠出機(jī)的主機(jī)轉(zhuǎn)速為35(Γ450轉(zhuǎn)/分、切粒機(jī)頻率15~35Hz ;從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為 150?16(TC、18(Tl9(TC、2KT23(TC、2KT23(TC、220?23(TC、21(Γ225?和 2KT22(TC。
【文檔編號(hào)】C08K9/06GK104277321SQ201310276778
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月3日
【發(fā)明者】楊桂生, 李裊 申請(qǐng)人:合肥杰事杰新材料股份有限公司