一種葉蠟石改性塑料的復(fù)合材料及其制備方法和葉蠟石的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種葉蠟石改性塑料的復(fù)合材料及其制備方法，復(fù)合材料由100份塑料樹脂、10~35份葉蠟石、0~10份偶聯(lián)劑、0~1.5份抗氧劑、0~2份潤滑劑制備而成。本發(fā)明還公開了葉蠟石在塑料改性中的應(yīng)用。本發(fā)明創(chuàng)新性的采用葉蠟石作為改性塑料的填料，其同時起到填料和阻燃劑的作用，使其阻燃性達(dá)到Ｖ０級，并可以大幅提高復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和熱變形溫度。
【專利說明】一種葉蠟石改性塑料的復(fù)合材料及其制備方法和葉蠟石的 應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及塑料改性【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種葉蠟石改性塑料的復(fù)合材料、制備 方法及葉蠟石在塑料改性中的應(yīng)用。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003]目前塑料的用途越來越廣泛，為了改善或增加塑料的功能，使其在電、磁、光、熱、 耐老化、阻燃、機(jī)械性能等方面達(dá)到特殊環(huán)境條件下使用的功能，為了降低塑料的使用成 本，提高或改善其綜合性能，以滿足不同的需要，塑料常要通過物理的、化學(xué)的或機(jī)械的方 法進(jìn)行改性才能適應(yīng)各種實(shí)際要求。其中在塑料中加入一定量的填料是降低塑料價格，改 善其性能的重要方法。但目前塑料改性的粉體填充體系最常用的有碳酸鈣、硫酸鋇、云母粉 以及其他常見粉體材料，其主要作用是降低塑料的使用成本，對其性能方面沒有任何的改 善。此外在需要阻燃要求的體系中需要額外加入阻燃劑，一方面增加了材料改性成本，另一 方面還會導(dǎo)致塑料機(jī)械性能有所下降。
[0004] 葉蠟石為晶體結(jié)構(gòu)，屬層狀硅酸鹽礦物，其晶體結(jié)構(gòu)是每一結(jié)構(gòu)單位層由上下二 層（Si-0)四面體層中間夾一層（A1_0,0H)八面體層組成。中國葉蠟石礦資源豐富，開發(fā)利 用方面主要產(chǎn)品為陶瓷級、耐火材料級、玻璃級、雕刻級。
[0005] 本發(fā)明中將葉臘石作為填料應(yīng)用于塑料中可以提高熱變形溫度和彎曲強(qiáng)度，同時 起到阻燃劑作用，并且能夠降低成本。
[0006]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供了一種葉蠟石改性塑料的復(fù)合材料、制備方法，達(dá)到提高改 性塑料的熱變形溫度和彎曲強(qiáng)度。
[0008] 本發(fā)明的第三個目的是提供一種葉蠟石作為填料和阻燃劑在塑料改性中的應(yīng)用， 葉蠟石填充塑料后還可以起到阻燃作用，降低改性塑料的生產(chǎn)成本。
[0009] -種葉蠟石改性塑料的復(fù)合材料，由下列組份按重量份制備而成： 塑料樹脂1〇〇份 葉蠟石KT35份 偶聯(lián)劑 （T10份 抗氧劑 0~1. 5份 潤滑劑 〇~2份。
[0010] 上述方案的優(yōu)選方案是，所述塑料樹脂為聚烯烴和聚酰胺（PA)。所述的聚烯烴優(yōu) 選為聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯，所述的聚酰胺優(yōu)選為PA6、PA66、PA6 10和PA6 12。
[0011] 所述葉蠟石為粉末狀顆粒，其粒徑為500?1500目。
[0012] 所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑四[0- (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊 四醇酯(抗氧劑1010)和亞磷酸酯抗氧劑亞磷酸酯抗氧劑三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸 酯(抗氧劑168)。
[0013] 所述潤滑劑為次乙基雙硬脂酰胺、乙烯-丙烯酸共聚物和季戊四醇硬脂酸酯中的 至少一種。
[0014] 所述偶聯(lián)劑為氨丙基三乙氧基硅烷（KH550)或馬來酸酐接枝聚丙烯（MAPP)。
[0015] 本發(fā)明第二個技術(shù)方案是提供一種制備上述葉蠟石改性塑料復(fù)合材料的方法，包 括以下步驟： (1) 按以下比例配備原料：塑料樹脂100份、葉蠟石1(T35份、偶聯(lián)劑(T10份、抗氧劑 (T1.5份以及潤滑劑(T2份； (2) 將偶聯(lián)劑溶于甲醇或乙醇配制成質(zhì)量比為209T50%的偶聯(lián)劑溶液； (3) 將葉蠟石置于（2)中的偶聯(lián)劑溶液中進(jìn)行表面處理15~35min后，烘干； (4) 將經(jīng)（2)處理的葉蠟石與塑料樹脂、抗氧劑、潤滑劑一起置于高速混合機(jī)攪拌分散 10?25min; (5) 將分散后的原料通過擠出機(jī)，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得 葉蠟石改性塑料復(fù)合材料；所述擠出機(jī)從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為150°C~180°C、 180°C?235°C、210°C?240°C、210°C?245°C、220°C?245°C、210°C?245°C和 210°C?240°C，主 機(jī)轉(zhuǎn)速350rpm?450rpm，切粒機(jī)頻率15Hz?35Hz。
[0016] 本發(fā)明的第三個技術(shù)方案是提供一種葉蠟石在塑料改性中的應(yīng)用，所述葉蠟石作 為塑料改性中的填料和阻燃劑的用途。
[0017] 本發(fā)明中葉蠟石為層狀鋁硅酸鹽礦物，晶型呈扁長板狀，其每一結(jié)構(gòu)單位層由上 下二層（Si-o)四面體層中間夾一層（A1-0,0H)八面體層組成。葉蠟石加工性優(yōu)異，遮蓋性、 熱穩(wěn)定性好，常用白度為50%?90%。本發(fā)明中葉蠟石經(jīng)篩選、研磨和精制等步驟制得細(xì)度 為500?1500目的粉末狀顆粒。
[0018] 本發(fā)明的葉蠟石改性塑料復(fù)合材料中葉蠟石可直接作為填料進(jìn)行使用，但經(jīng)偶聯(lián) 劑表面處理后其填充、阻燃的效果更佳。
[0019] 本發(fā)明的葉蠟石可應(yīng)用于其他塑料樹脂的改性過程中，用作填充劑與阻燃劑，但 最優(yōu)的是應(yīng)用于聚烯烴和聚酰胺，其改性效果更為顯著。
[0020] 所以本發(fā)明具有下述有益效果： (1)本發(fā)明創(chuàng)新性的采用葉蠟石作為改性塑料的填料，其同時起到填料和阻燃劑的作 用，采用UL94標(biāo)準(zhǔn)檢測改性后的復(fù)合材料的阻燃性，使其阻燃性達(dá)到V0級，并降低改性 塑料的生產(chǎn)成本。。
[0021] (2)本發(fā)明采用葉蠟石作為改性塑料的填充料，可以大幅提高材料的彎曲強(qiáng)度和 熱變形溫度，改善塑料復(fù)合材料的綜合性能，提高其適應(yīng)范圍。采用采ASTMD790、ASTM D648檢測改性后的復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度與耐熱性，較普通填料如碳酸鈣、硫酸鋇來改性塑 料最大可提高48. 6%和73. 7%。
[0022] (3)本發(fā)明的生產(chǎn)方法工藝簡單，所制備復(fù)合材料性能優(yōu)越，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0023] (4)由于葉蠟石礦資源豐富，價格比碳酸鈣、硫酸鋇低，可以降低本發(fā)明的生產(chǎn)成 本。
[0024] 具體實(shí)施方法 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本
【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)。
[0025] 本發(fā)明中聚烯烴樹脂有聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等。聚酰胺主要指PA6、PA66、PA6 10和PA6 12等。下面實(shí)施例部分主要以聚丙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、尼龍6樹脂為例進(jìn)行 說明，其他的也有相同的效果。
[0026] 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 1〇〇份， 葉蠟石 1〇份， 抗氧劑1010 0.3份， 抗氧劑168 0. 2份 潤滑劑次乙基雙硬脂酰胺0.5份。
[0027] (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、220°C、210°C和210°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速350rpm，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，制得葉蠟石改性聚丙烯復(fù)合材料。
[0028] 所制得的葉蠟石改性聚丙烯復(fù)合材料性能見表1。
[0029] 實(shí)施例2 (1)按以下比例配備原料： 聚丙烯樹脂 1〇〇份， 葉蠟石 25份， 偶聯(lián)劑KH550 5份， 潤滑劑乙烯-丙烯酸共聚物1份。
[0030] (2)將偶聯(lián)劑KH550溶于甲醇配制成質(zhì)量比為35%的偶聯(lián)劑溶液； (3) 將葉蠟石置于KH550溶液中進(jìn)行表面處理25min后烘干； (4) 將上述制備原料置于高速混合機(jī)分散20分鐘； (5) 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155°C、185°C、215°C、 215 °C、225 °C、215 °C和215 °C，主機(jī)轉(zhuǎn)速400rpm，切粒機(jī)頻率25Hz。原料經(jīng)熔融、塑化、擠出、 冷卻、切粒和包裝后，制得葉蠟石改性聚丙烯復(fù)合材料。
[0031] 所制得的葉蠟石改性聚丙烯復(fù)合材料性能見表1。
[0032] 實(shí)施例3 (1)按以下比例配備原料： 聚丙烯樹脂 1〇〇份， 葉蠟石 35份， 偶聯(lián)劑KH550 10份， 抗氧劑1010 1份， 抗氧劑168 0. 5份 潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯2份。
[0033] (2)將偶聯(lián)劑KH550溶于甲醇中配制成質(zhì)量比為50%的KH550溶液； (3) 將葉蠟石置于50%KH550溶液中進(jìn)行表面處理35min后烘干； (4) 將上述制備原料置于高速混合機(jī)分散25分鐘； (5) 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160°C、190°C、220°C、 220°C、230°C、220°C和220°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速450rpm，切粒機(jī)頻率35Hz。原料經(jīng)熔融、塑化、擠出、 冷卻、切粒和包裝后，制得葉蠟石改性聚丙烯復(fù)合材料。
[0034] 所制得的葉蠟石改性聚丙烯復(fù)合材料性能見表1。
[0035] 實(shí)施例4 (1) 按以下比例配備原料： 尼龍6樹脂 100份， 葉蠟石 1〇份， 偶聯(lián)劑MAPP 2份， 抗氧劑1010 0.3份， 抗氧劑168 0. 2份 (2) 將偶聯(lián)劑MAPP溶于乙醇中配制成質(zhì)量比為20%的MAPP溶液； (3) 將葉蠟石置于20%MAPP溶液中進(jìn)行表面處理15min后烘干； (4) 將上述制備原料置于高速混合機(jī)分散10分鐘； (5) 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180°C、235°C、240°C、 245°C、245°C、245°C和240°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速350rpm，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，制得葉蠟石改性尼龍6復(fù)合材料。
[0036] 所制得的葉蠟石改性尼龍6復(fù)合材料性能見表1。
[0037] 實(shí)施例5 (1)按以下比例配備原料： 聚苯乙烯樹脂 100份， 葉蠟石 25份， 偶聯(lián)劑MAPP 5份， 抗氧劑1010 0.6份， 抗氧劑168 0. 4份 潤滑劑乙烯-丙烯酸共聚物 1份。
[0038] (2)將偶聯(lián)劑MAPP溶于乙醇中配制成質(zhì)量比為35%的MAPP溶液； (3) 將葉蠟石置于35%MAPP溶液中進(jìn)行表面處理25min后烘干； (4) 將上述制備原料置于高速混合機(jī)分散20分鐘； (5)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175°C、230°C、235°C、 240°C、240°C、240°C和235°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速400rpm，切粒機(jī)頻率25Hz。原料經(jīng)熔融、塑化、擠出、 冷卻、切粒和包裝后，制得葉蠟石改性尼龍6復(fù)合材料。
[0039] 所制得的葉蠟石改性尼龍6復(fù)合材料性能見表1。
[0040] 實(shí)施例6 (1)按以下比例配備原料： 尼龍6樹脂 100份， 葉蠟石 35份， 偶聯(lián)劑MAPP10份， 抗氧劑1010 1份， 抗氧劑168 0. 5份 潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯1份 潤滑劑乙烯-丙烯酸共聚物1份。
[0041] (2)將偶聯(lián)劑MAPP溶于乙醇中配制成質(zhì)量比為50%的MAPP溶液； (3) 將葉蠟石置于50%MAPP溶液中進(jìn)行表面處理35min后烘干； (4) 將上述制備原料置于高速混合機(jī)分散25分鐘； (5) 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170°C、225°C、230°C、 235°C、235°C、235°C和230°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速450rpm，切粒機(jī)頻率35Hz。原料經(jīng)熔融、塑化、擠出、 冷卻、切粒和包裝后，制得葉蠟石改性尼龍6復(fù)合材料。
[0042] 所制得的葉蠟石改性尼龍6復(fù)合材料性能見表1。
[0043] 實(shí)施例7 (1)按以下比例配備原料： 尼龍6 10樹脂 100份， 葉蠟石 35份， 偶聯(lián)劑MAPP10份， 抗氧劑1010 1份， 抗氧劑168 0. 5份 潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯1份 潤滑劑乙烯-丙烯酸共聚物1份。
[0044] (2)將偶聯(lián)劑MAPP溶于乙醇中配制成質(zhì)量比為50%的MAPP溶液； (3) 將葉蠟石置于50%MAPP溶液中進(jìn)行表面處理35min后烘干； (4) 將上述制備原料置于高速混合機(jī)分散25分鐘； (5) 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170°C、225°C、230°C、 235°C、235°C、235°C和230°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速450rpm，切粒機(jī)頻率35Hz。原料經(jīng)熔融、塑化、擠出、 冷卻、切粒和包裝后，制得葉蠟石改性尼龍6復(fù)合材料。
[0045] 所制得的葉蠟石改性尼龍6復(fù)合材料性能見表1。
[0046] 實(shí)施例8 (1)按以下比例配備原料： 尼龍6 12樹脂 100份， 葉蠟石 35份， 偶聯(lián)劑MAPP10份， 抗氧劑1010 1份， 抗氧劑168 0. 5份 潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯1份 潤滑劑乙烯-丙烯酸共聚物1份。
[0047] (2)將偶聯(lián)劑MAPP溶于乙醇中配制成質(zhì)量比為50%的MAPP溶液； (3) 將葉蠟石置于50%MAPP溶液中進(jìn)行表面處理35min后烘干； (4) 將上述制備原料置于高速混合機(jī)分散25分鐘； (5) 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170°C、225°C、230°C、 235°C、235°C、235°C和230°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速450rpm，切粒機(jī)頻率35Hz。原料經(jīng)熔融、塑化、擠出、 冷卻、切粒和包裝后，制得葉蠟石改性尼龍6復(fù)合材料。
[0048] 所制得的葉蠟石改性尼龍6復(fù)合材料性能見表1。
[0049] 對照實(shí)施例1 (1)按以下比例配備原料： 聚丙烯樹脂 100份， 碳酸鈣 25份， 偶聯(lián)劑KH550 5份， 抗氧劑1010 0.5份， 抗氧劑168 0. 3份 潤滑劑乙烯-丙烯酸共聚物1份。
[0050] (2)將碳酸鈣置于35%KH550的甲醇溶液配制的偶聯(lián)劑中進(jìn)行表面處理25min后 烘干； (3) 將上述制備原料置于高速混合機(jī)分散20分鐘； (4) 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155°C、185°C、215°C、 215 °C、225 °C、215 °C和215 °C，主機(jī)轉(zhuǎn)速400rpm，切粒機(jī)頻率25Hz。原料經(jīng)熔融、塑化、擠出、 冷卻、切粒和包裝后，制得碳酸鈣改性聚丙烯復(fù)合材料。
[0051] 所制得的碳酸鈣改性聚丙烯復(fù)合材料性能見表1。
[0052] 對照實(shí)施例2 (1)按以下比例配備原料： 尼龍6樹脂 100份， 硫酸鋇 25份， 偶聯(lián)劑MAPP 5份， 抗氧劑1010 0.5份， 抗氧劑168 0. 3份 潤滑劑乙烯-丙烯酸共聚物1份。
[0053] (2)將硫酸鋇置于350%MAPP的乙醇溶液配制的偶聯(lián)劑中進(jìn)行表面處理25min后 烘干； (3) 將上述制備原料置于高速混合機(jī)分散20分鐘； (4) 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175°C、230°C、235°C、 240°C、240°C、240°C和235°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速400rpm，切粒機(jī)頻率25Hz。原料經(jīng)熔融、塑化、擠出、 冷卻、切粒和包裝后，制得硫酸鋇改性尼龍6復(fù)合材料。
[0054] 所制得的硫酸鋇改性尼龍6復(fù)合材料性能見表1。
[0055] 將上述實(shí)施例1-6與對照實(shí)施例1-2所制備的改性復(fù)合材料樣品在23°C、50%濕 度環(huán)境下調(diào)節(jié)后，分別采用ASTMD790、ASTMD648和UL94檢測其彎曲強(qiáng)度、耐熱性和阻燃 性，具體見下表一。
[0056] 表一：改性塑料的性能_

【權(quán)利要求】
1. 一種葉蠟石改性塑料的復(fù)合材料，其特征在于：由下列組份按重量份制備而成： 塑料樹脂100份 葉蠟石 1(Γ35份 偶聯(lián)劑 （Γ10份 抗氧劑 0~1. 5份 潤滑劑 〇~2份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種葉蠟石改性塑料的復(fù)合材料，其特征在于：所述塑料樹 脂為聚烯烴和聚酰胺。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種葉蠟石改性塑料的復(fù)合材料，其特征在于：所述葉蠟石 為粉末狀顆粒，其粒徑為500?1500目。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種葉蠟石改性塑料的復(fù)合材料，其特征在于：所述抗氧劑 為受阻酚類抗氧劑四[β-(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亞磷酸酯抗 氧劑三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種葉蠟石改性塑料的復(fù)合材料，其特征在于：所述潤滑劑 為次乙基雙硬脂酰胺、乙烯-丙烯酸共聚物和季戊四醇硬脂酸酯中的至少一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種葉蠟石改性塑料的復(fù)合材料，其特征在于：所述偶聯(lián)劑 為氨丙基三乙氧基硅烷或馬來酸酐接枝聚丙烯。
7. -種制備如權(quán)利要求1所述的葉蠟石改性塑料的復(fù)合材料的方法，其特征在于：包 括以下步驟： (1) 按以下比例配備原料：塑料樹脂100份、葉蠟石ΚΓ35份、偶聯(lián)劑(Γ10份、抗氧劑 (Γ1.5份以及潤滑劑(Γ2份； (2) 將偶聯(lián)劑溶于甲醇或乙醇配制成質(zhì)量比為209Γ50%的偶聯(lián)劑溶液； (3) 將葉蠟石置于（2)中的偶聯(lián)劑溶液中進(jìn)行表面處理15~35min后，烘干； (4) 將經(jīng)（2)處理的葉蠟石與塑料樹脂、抗氧劑、潤滑劑一起置于高速混合機(jī)攪拌分散 10?25min ; (5) 將分散后的原料通過擠出機(jī)，經(jīng)熔融、塑化、擠出、冷卻、切粒和包裝后，制得 葉蠟石改性塑料復(fù)合材料；所述擠出機(jī)從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為150°C ~180°C、 180°C ?235°C、210°C ?240°C、210°C ?245°C、220°C ?245°C、210°C ?245°C和 210°C ?240°C，主 機(jī)轉(zhuǎn)速350rpm?450rpm，切粒機(jī)頻率15Hz?35Hz。
8. -種葉蠟石在塑料改性中的應(yīng)用，其特征在于：所述葉蠟石作為塑料改性中的填料 和阻燃劑的用途。
【文檔編號】C08K3/34GK104277277SQ201310276802
【公開日】2015年1月14日 申請日期: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 申請人:合肥杰事杰新材料股份有限公司