本發(fā)明涉及高分子
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種用于熔融擠壓成型的透明聚烯烴復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：熔融擠壓成型技術(shù)，是一種以絲狀材料為原料，采用加熱熔融的方式將材料成型的快速成型技術(shù)。熔融擠壓成型技術(shù)以計(jì)算機(jī)控制加熱噴頭，根據(jù)產(chǎn)品截面結(jié)構(gòu)在水平面內(nèi)移動(dòng)，通過(guò)對(duì)熱塑性絲狀材料的加熱和熔融，擠壓并涂覆在工作臺(tái)上，材料冷卻為制件的一個(gè)薄層。隨后通過(guò)工作臺(tái)高度的調(diào)整，薄層逐漸堆砌為三維制件。該技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，操作方便，適用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期的建模工作及部分功能測(cè)試。常用于熔融擠壓成型技術(shù)的熱塑性材料多為純樹(shù)脂基體，因此存在成型速度慢、制件硬度低及力學(xué)性能差等不足，在大體積制件或結(jié)構(gòu)件的制作方面存在一定的局限性。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于改善熔融擠壓成型技術(shù)常用材料的成型速度慢、硬度低和力學(xué)強(qiáng)度差等不足，提供了一種由透明粉改性的用于熔融擠壓成型的透明聚烯烴樹(shù)脂的復(fù)合材料，改性后的復(fù)合材料在成行速度、硬度和力學(xué)強(qiáng)度等方面有較大提高，同時(shí)較好地保持了制件的透明度。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種用于熔融擠壓成型的聚烯烴復(fù)合材料，由以下組分按重量份制備而成：聚烯烴100份，透明粉5～45份，偶聯(lián)劑1～5份，抗氧劑0.5～5份，熱穩(wěn)定劑0.5～5份，潤(rùn)滑劑0.5～5份。進(jìn)一步，所述的樹(shù)脂基體優(yōu)選為聚乙烯（PE）和共聚聚丙烯（PP）。所述的透明粉的尺寸為5-50μm。透明粉是一種非金屬礦物，采用優(yōu)質(zhì)天然礦石原料經(jīng)過(guò)特殊加工而制成，其主要成份為二氧化硅和氧化鎂。其透明度高，白度好，折射1.54,密度2.3,吸油25,無(wú)毒無(wú)味，耐酸耐用腐蝕。具有高透明性：填充料本身的折光率與絕大多數(shù)合成樹(shù)脂的折光率非常接近，所以填料的填量不影響成品的透明度；能提高產(chǎn)品的表面光滑性和耐磨耐刮性；低吸油量：填充量大，有利于降低產(chǎn)品的制造成本。所述的偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。所述的抗氧劑為四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯。所述的熱穩(wěn)定劑為硬脂酸鈣或硬脂酸鋇。所述的潤(rùn)滑劑為次乙基雙硬脂酰胺或季戊四醇硬脂酸酯。本發(fā)明的另一個(gè)發(fā)明目的是提供上述用于熔融擠壓成型的聚烯烴復(fù)合材料的制備方法，包含以下步驟：（1）按配備比將聚烯烴100份、透明粉5～45份、偶聯(lián)劑1～5份、抗氧劑0.5～5份、熱穩(wěn)定劑0.5～5份以及潤(rùn)滑劑0.5～5份，置于高速混合機(jī)分散10～30分鐘；（2）將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為170℃～180℃、180℃～190℃、190℃～200℃、210℃～220℃、220℃～230℃、220℃～230℃和225℃～235℃。原料經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得用于熔融擠壓成型的復(fù)合材料。本發(fā)明的有益效果有：1、本發(fā)明選用聚烯烴樹(shù)脂為原料，創(chuàng)新性地采用透明性高且填充性好的透明粉為改性材料，制備了一種用于熔融擠壓成型的聚烯烴復(fù)合材料。將本發(fā)明制備的聚烯烴復(fù)合材料經(jīng)熔融擠壓工藝成型為所需制件，該復(fù)合材料較純樹(shù)脂材料而言，經(jīng)熔融擠壓工藝中具有成型速度快、硬度大和彎曲強(qiáng)度高等特點(diǎn)。2、本發(fā)明采用的透明粉是一種以二氧化硅和氧化鎂為主的礦物粉末，具有硬度高、易分散和較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)具有高透明性。由于其折光率與聚烯烴樹(shù)脂的折光率非常接近，所以其使用多少都不會(huì)影響復(fù)合材料的透明度。所以該復(fù)合材料制成的制件具有很好的透明性，可直接應(yīng)用和推廣于熔融擠壓成型領(lǐng)域制備透明制件。具體實(shí)施方法下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本
發(fā)明內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)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(jiǎn)單限定，任何基于本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神所作出的簡(jiǎn)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)。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：聚乙烯100份，透明粉5份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷1份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.2份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.3份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣0.5份，潤(rùn)滑劑次乙基雙硬脂酰胺0.5份，將按以上比例配備的原料置于高速混合機(jī)分散10分鐘。（2）將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為170℃、180℃、190℃、210℃、220℃、220℃和225℃。原料經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得用于熔融擠壓成型的復(fù)合材料。（3）將（2）中復(fù)合材料經(jīng)熔融擠壓工藝成型為所需制件。所得制件性能見(jiàn)表一。實(shí)施例2（1）按以下比例配備原料：聚乙烯100份，透明粉15份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷2份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.6份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯1份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣2份，潤(rùn)滑劑次乙基雙硬脂酰胺2份，將按以上比例配備的原料置于高速混合機(jī)分散10分鐘。（2）將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為170℃、180℃、190℃、210℃、220℃、220℃和225℃。原料經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得用于熔融擠壓成型的復(fù)合材料。（3）將（2）中復(fù)合材料經(jīng)熔融擠壓工藝成型為所需制件。所得制件性能見(jiàn)表一。實(shí)施例3（1）按以下比例配備原料：聚乙烯100份，透明粉25份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷3份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯1.2份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯1.8份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣3份，潤(rùn)滑劑次乙基雙硬脂酰胺3份，將按以上比例配備的原料置于高速混合機(jī)分散15分鐘。（2）將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為170℃、180℃、190℃、210℃、220℃、220℃和225℃。原料經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得用于熔融擠壓成型的復(fù)合材料。（3）將（2）中復(fù)合材料經(jīng)熔融擠壓工藝成型為所需制件。所得制件性能見(jiàn)表一。實(shí)施例4（1）按以下比例配備原料：聚乙烯100份，透明粉35份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷4份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯1.5份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯2.5份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣4份，潤(rùn)滑劑次乙基雙硬脂酰胺4份，將按以上比例配備的原料置于高速混合機(jī)分散15分鐘。（2）將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為170℃、180℃、190℃、210℃、220℃、220℃和225℃。原料經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得用于熔融擠壓成型的復(fù)合材料。（3）將（2）中復(fù)合材料經(jīng)熔融擠壓工藝成型為所需制件。所得制件性能見(jiàn)表一。實(shí)施例5（1）按以下比例配備原料：聚乙烯100份，透明粉45份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷5份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯2份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯3份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣5份，潤(rùn)滑劑次乙基雙硬脂酰胺5份，將按以上比例配備的原料置于高速混合機(jī)分散30分鐘。（2）將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為170℃、180℃、190℃、210℃、220℃、220℃和225℃。原料經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得用于熔融擠壓成型的復(fù)合材料。（3）將（2）中復(fù)合材料經(jīng)熔融擠壓工藝成型為所需制件。所得制件性能見(jiàn)表一。實(shí)施例6（1）按以下比例配備原料：共聚聚丙烯100份，透明粉5份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷1份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.2份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.3份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇0.5份，潤(rùn)滑劑季戊四醇硬脂酸酯0.5份，將按以上比例配備的原料置于高速混合機(jī)分散10分鐘。（2）將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為180℃、190℃、200℃、220℃、230℃、230℃和235℃。原料經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得用于熔融擠壓成型的復(fù)合材料。（3）將（2）中復(fù)合材料經(jīng)熔融擠壓工藝成型為所需制件。所得制件性能見(jiàn)表一。實(shí)施例7（1）按以下比例配備原料：共聚聚丙烯100份，透明粉15份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷2份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.6份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯1份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇2份，潤(rùn)滑劑季戊四醇硬脂酸酯2份，將按以上比例配備的原料置于高速混合機(jī)分散10分鐘。（2）將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為180℃、190℃、200℃、220℃、230℃、230℃和235℃。原料經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得用于熔融擠壓成型的復(fù)合材料。（3）將（2）中復(fù)合材料經(jīng)熔融擠壓工藝成型為所需制件。所得制件性能見(jiàn)表一。實(shí)施例8（1）按以下比例配備原料：共聚聚丙烯100份，透明粉25份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷3份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯1.2份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯1.8份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇3份，潤(rùn)滑劑季戊四醇硬脂酸酯3份，將按以上比例配備的原料置于高速混合機(jī)分散15分鐘。（2）將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為180℃、190℃、200℃、220℃、230℃、230℃和235℃。原料經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得用于熔融擠壓成型的復(fù)合材料。（3）將（2）中復(fù)合材料經(jīng)熔融擠壓工藝成型為所需制件。所得制件性能見(jiàn)表一。實(shí)施例9（1）按以下比例配備原料：共聚聚丙烯100份，透明粉35份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷4份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯1.5份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯2.5份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇4份，潤(rùn)滑劑季戊四醇硬脂酸酯4份，將按以上比例配備的原料置于高速混合機(jī)分散15分鐘。（2）將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為180℃、190℃、200℃、220℃、230℃、230℃和235℃。原料經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得用于熔融擠壓成型的復(fù)合材料。（3）將（2）中復(fù)合材料經(jīng)熔融擠壓工藝成型為所需制件。所得制件性能見(jiàn)表一。實(shí)施例10（1）按以下比例配備原料：共聚聚丙烯100份，透明粉45份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷5份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯2份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯3份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇5份，潤(rùn)滑劑季戊四醇硬脂酸酯5份，將按以上比例配備的原料置于高速混合機(jī)分散30分鐘。（2）將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為180℃、190℃、200℃、220℃、230℃、230℃和235℃。原料經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得用于熔融擠壓成型的復(fù)合材料。（3）將（2）中復(fù)合材料經(jīng)熔融擠壓工藝成型為所需制件。所得制件性能見(jiàn)表一。對(duì)照實(shí)施例1（1）按以下比例配備原料：聚乙烯100份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.2份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.3份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣0.5份，潤(rùn)滑劑次乙基雙硬脂酰胺0.5份，將按以上比例配備的原料置于高速混合機(jī)分散10分鐘。（2）將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為170℃、180℃、190℃、210℃、220℃、220℃和225℃。原料經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得用于熔融擠壓成型的樹(shù)脂。（3）經(jīng)熔融擠壓工藝成型為所需制件。所得制件性能見(jiàn)表一。對(duì)照實(shí)施例2（1）按以下比例配備原料：共聚聚丙烯100份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.2份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.3份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇0.5份，潤(rùn)滑劑季戊四醇硬脂酸酯0.5份，將按以上比例配備的原料置于高速混合機(jī)分散10分鐘。（2）將分散后的原料通過(guò)擠出機(jī)，從喂料到機(jī)頭各區(qū)溫度分別為180℃、190℃、200℃、220℃、230℃、230℃和235℃。原料經(jīng)熔融、塑化、擠出、牽引后，制得用于熔融擠壓成型的樹(shù)脂。（3）經(jīng)熔融擠壓工藝成型為所需制件。所得制件性能見(jiàn)表一。實(shí)施例1-10與對(duì)照實(shí)施例1-2制備的制件在23℃、50%濕度環(huán)境下調(diào)節(jié)后，分別采用ASTMD785和ASTMD790檢測(cè)制件的洛氏硬度和彎曲強(qiáng)度，同時(shí)記錄它們?nèi)廴跀D壓成型的成型速度。表一：性能成型速度(cm3/h)洛氏硬度(R)彎曲強(qiáng)度(MPa)實(shí)施例1235727實(shí)施例2276630實(shí)施例3317531實(shí)施例4347932實(shí)施例5368131實(shí)施例6297742實(shí)施例7348647實(shí)施例8379351實(shí)施例94111253實(shí)施例104211652對(duì)照實(shí)施例1205023對(duì)照實(shí)施例2257035從表一可看出，本發(fā)明制備的聚烯烴復(fù)合材料用于熔融擠壓成型時(shí)，其具有成型速度快、硬度大和機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)表一中數(shù)據(jù)可知，本發(fā)明制備的經(jīng)透明粉改性的聚乙烯復(fù)合材料，其成型速度最快為36cm3/h，較改性前（對(duì)照實(shí)例1）提高80%；洛氏硬度最大為81，較改性前（對(duì)照實(shí)例1）提高62%；彎曲強(qiáng)度最大為32MPa，較改性前（對(duì)照實(shí)例1）提高39%。本發(fā)明制備的透明粉改性共聚聚丙烯復(fù)合材料，成型速度最快為42cm3/h，較改性前（對(duì)照實(shí)例2）提高68%；洛氏硬度最大為116，較改性前（對(duì)照實(shí)例2）提高66%；彎曲強(qiáng)度最大為53MPa，較改性前（對(duì)照實(shí)例2）提高51%。此外本發(fā)明涉及的復(fù)合材料制備工藝簡(jiǎn)單，可直接應(yīng)用和推廣于熔融擠壓成型領(lǐng)域制備透明制件。上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3