本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以硬脂酸為增容劑的聚丙烯/高嶺土復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

聚丙烯(PP)是由丙烯單體通過聚合反應(yīng)制備的聚合物，具有低廉的價(jià)格、優(yōu)異的加工性能和耐化學(xué)腐蝕性，因而成為發(fā)展最為快速的塑料品種之一，目前其產(chǎn)量僅次于聚乙烯和聚氯乙烯，但PP材料的耐沖擊性能不佳；高嶺土(Kaolin)又稱陶土，是一種常見的無機(jī)黏土，其具有良好的可塑性、較高的黏結(jié)性能且易于分散，因此在化工生產(chǎn)行業(yè)中常以納米尺寸的高嶺土作為填充材料來對聚合物進(jìn)行改性。

丙烯屬于非極性單體，因而其聚合產(chǎn)物PP的極性較小，但高嶺土具有較大的極性，若直接將高嶺土填充入PP材料中，會(huì)因?yàn)閮烧邩O性相差大導(dǎo)致相容性差而出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，PP與高嶺土出現(xiàn)明顯界面，最終導(dǎo)致材料綜合性能急劇下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種以硬脂酸為增容劑的PP/高嶺土復(fù)合材料，

本發(fā)明技術(shù)方案一種以硬脂酸為增容劑的聚丙烯/高嶺土復(fù)合材料，包括如下如下組分：

高嶺土

聚丙烯

硬脂酸

所述高嶺土、聚丙烯、硬脂酸的質(zhì)量比為1～10∶100∶1.5。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述的一種以硬脂酸為增容劑的聚丙烯/高嶺土復(fù)合材料，所述高嶺土、聚丙烯、硬脂酸的質(zhì)量比為2～5∶100∶1.5。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種以硬脂酸為增容劑的PP/高嶺土復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明所述的一種以硬脂酸為增容劑的聚丙烯/高嶺土復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)原料預(yù)混：按照高嶺土、聚丙烯、硬脂酸的質(zhì)量比1～10∶100∶1.5稱取原料，在90℃條件下對原料進(jìn)行預(yù)混；

(2)擠出造粒：打開同向雙螺旋桿擠出機(jī)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱完成后，將預(yù)混后的原料喂入擠出機(jī)進(jìn)行熔融共混，擠出樣條，將擠出的樣條水浴冷卻后切粒，得到粒狀物；

(3)干燥：將粒狀物置于電熱恒溫?zé)犸L(fēng)干燥箱內(nèi)進(jìn)行干燥處理，得到粒狀復(fù)合材料。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述的一種以硬脂酸為增容劑的聚丙烯/高嶺土復(fù)合材料的制備方法，所述高嶺土、聚丙烯、硬脂酸的質(zhì)量比為2～5∶100∶1.5。

本發(fā)明技術(shù)有益效果：

本發(fā)明通過添加硬脂酸提高高嶺土與PP間的相容性，改善材料內(nèi)部團(tuán)聚現(xiàn)象，使得復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、沖擊性能、壓縮性能等力學(xué)性能有了較大的提高，同時(shí)采用硬脂酸增容后的復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性優(yōu)于純PP材料，本發(fā)明制備方法操作簡單、成本低廉，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為不同填充量的高嶺土對復(fù)合材料最大載荷的影響曲線，其中L₁為添加硬脂酸后復(fù)合材料的最大載荷曲線，L₂為未添加硬脂酸時(shí)復(fù)合材料的最大載荷曲線，

圖2為不同填充量的高嶺土對復(fù)合材料抗沖擊強(qiáng)度的影響曲線，其中L₁為添加硬脂酸后復(fù)合材料的抗沖擊強(qiáng)度曲線，L₂為未添加硬脂酸時(shí)復(fù)合材料的抗沖擊強(qiáng)度曲線，

圖3(a)為不同填充量的高嶺土對復(fù)合材料壓縮應(yīng)力的影響曲線，其中L₁為添加硬脂酸后復(fù)合材料的壓縮應(yīng)力曲線，L₂為未添加硬脂酸時(shí)復(fù)合材料的壓縮應(yīng)力曲線，

圖3(b)為不同填充量的高嶺土對復(fù)合材料壓縮模量的影響曲線，其中L₁為添加硬脂酸后復(fù)合材料的壓縮模量曲線，L₂為未添加硬脂酸時(shí)復(fù)合材料的壓縮模量曲線，

圖4為采用硬脂酸增容后不同填充量的高嶺土對復(fù)合材料熱失重的影響曲線。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明所述的一種以硬脂酸為增容劑的聚丙烯/高嶺土復(fù)合材料，包括如下如下組分：

高嶺土

聚丙烯

硬脂酸

所述高嶺土、聚丙烯、硬脂酸的質(zhì)量比為1～10∶100∶1.5。

所述高嶺土、聚丙烯、硬脂酸的質(zhì)量比進(jìn)一步優(yōu)選為2～5∶100∶1.5。

本發(fā)明所述的一種以硬脂酸為增容劑的聚丙烯/高嶺土復(fù)合材料采用如下方法制備：

(1)原料預(yù)混：按照高嶺土、聚丙烯、硬脂酸的質(zhì)量比1～10∶100∶1.5稱取原料，在90℃條件下對原料進(jìn)行預(yù)混；

(2)擠出造粒：打開同向雙螺旋桿擠出機(jī)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱完成后，將預(yù)混后的原料喂入擠出機(jī)進(jìn)行熔融共混，擠出樣條，將擠出的樣條水浴冷卻后切粒，得到粒狀物；

(3)干燥：將粒狀物置于電熱恒溫?zé)犸L(fēng)干燥箱內(nèi)進(jìn)行干燥處理，得到粒狀復(fù)合材料。

所述高嶺土、聚丙烯、硬脂酸的質(zhì)量比進(jìn)一步優(yōu)選為2～5∶100∶1.5。

為便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明技術(shù)方案，現(xiàn)結(jié)合具體實(shí)施例及說明書附圖對本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。

本發(fā)明實(shí)施例中所用原料：

PP購自上海磊騰實(shí)業(yè)有限公司，型號為T30S；

高嶺土購自上海優(yōu)錦化工有限公司，工業(yè)級；

硬脂酸購自上海鋒翰化工有限公司，工業(yè)級。

本發(fā)明實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)儀器為：

高速混合機(jī)，張家港市華美機(jī)械公司，型號為SHR-10；

同向雙螺旋桿擠出機(jī)組，南京杰恩特機(jī)電有限公司，型號為SHJ；

電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司，型號為DHG-90TOA；

注塑機(jī)，東莞市銘輝塑膠機(jī)械有限公司，型號為MH-351；

材料拉伸壓縮試驗(yàn)機(jī)，深圳三思試驗(yàn)設(shè)備科技有限公司，型號為WES-60；

數(shù)顯式懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī)，江蘇明珠試驗(yàn)機(jī)械有限公司，型號為ZWJ-0350；

毛細(xì)管流變儀，Capillary Rheoaeter公司，型號為RH2000；

熱重分析儀，PerkinEimer公司，型號為STA8000。

實(shí)施例一

(1)稱取4g高嶺土粉末、1.5g硬脂酸、400g純PP在90℃下高速混合，得到預(yù)混物；

(2)開啟同向雙螺旋桿擠出機(jī)預(yù)熱，預(yù)熱完成后將預(yù)混物喂入擠出機(jī)，擠出樣條，將樣條引入水冷池，水浴冷卻后切粒，得到粒狀物；

(3)將粒狀物置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥，得到粒狀復(fù)合材料。

將粒狀復(fù)合材料制成拉伸樣條、抗沖擊樣條及壓縮樣條，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)、抗沖擊性能試驗(yàn)及壓縮試驗(yàn)。所述拉伸樣條與抗沖擊樣條均為150×10×4mm的啞鈴型，所述壓縮樣條為30×10.4×10.4mm的長方體型。

測試粒狀復(fù)合材料的耐熱性能。

實(shí)施例二

(1)稱取8g高嶺土粉末、1.5g硬脂酸、400g純PP在90℃下高速混合，得到預(yù)混物；

(2)開啟同向雙螺旋桿擠出機(jī)預(yù)熱，預(yù)熱完成后將預(yù)混物喂入擠出機(jī)，擠出樣條，將樣條引入水冷池，水浴冷卻后切粒，得到粒狀物；

(3)將粒狀物置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥，得到粒狀復(fù)合材料。

將粒狀復(fù)合材料制成拉伸樣條、抗沖擊樣條及壓縮樣條，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)、抗沖擊性能試驗(yàn)及壓縮試驗(yàn)。所述拉伸樣條與抗沖擊樣條均為150×10×4mm的啞鈴型，所述壓縮樣條為30×10.4×10.4mm的長方體型。

測試粒狀復(fù)合材料的耐熱性能。

實(shí)施例三

(1)稱取20g高嶺土粉末、1.5g硬脂酸、400g純PP在90℃下高速混合，得到預(yù)混物；

(2)開啟同向雙螺旋桿擠出機(jī)預(yù)熱，預(yù)熱完成后將預(yù)混物喂入擠出機(jī)，擠出樣條，將樣條引入水冷池，水浴冷卻后切粒，得到粒狀物；

(3)將粒狀物置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥，得到粒狀復(fù)合材料。

將粒狀復(fù)合材料制成拉伸樣條、抗沖擊樣條及壓縮樣條，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)、抗沖擊性能試驗(yàn)及壓縮試驗(yàn)。所述拉伸樣條與抗沖擊樣條均為150×10×4mm的啞鈴型，所述壓縮樣條為30×10.4×10.4mm的長方體型。

測試粒狀復(fù)合材料的耐熱性能。

實(shí)施例四

(1)稱取40g高嶺土粉末、1.5g硬脂酸、400g純PP在90℃下高速混合，得到預(yù)混物；

(2)開啟同向雙螺旋桿擠出機(jī)預(yù)熱，預(yù)熱完成后將預(yù)混物喂入擠出機(jī)，擠出樣條，將樣條引入水冷池，水浴冷卻后切粒，得到粒狀物；

(3)將粒狀物置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥，得到粒狀復(fù)合材料。

將粒狀復(fù)合材料制成拉伸樣條、抗沖擊樣條及壓縮樣條，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)、抗沖擊性能試驗(yàn)及壓縮試驗(yàn)。所述拉伸樣條與抗沖擊樣條均為150×10×4mm的啞鈴型，所述壓縮樣條為30×10.4×10.4mm的長方體型。

測試粒狀復(fù)合材料的耐熱性能。

對比例一

(1)稱取4g高嶺土粉末及400g純PP在90℃下高速混合，得到預(yù)混物；

(2)開啟同向雙螺旋桿擠出機(jī)預(yù)熱，預(yù)熱完成后將預(yù)混物喂入擠出機(jī)，擠出樣條，將樣條引入水冷池，水浴冷卻后切粒，得到粒狀物；

(3)將粒狀物置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥，得到粒狀復(fù)合材料。

將粒狀復(fù)合材料制成拉伸樣條、抗沖擊樣條及壓縮樣條，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)、抗沖擊性能試驗(yàn)及壓縮試驗(yàn)。所述拉伸樣條與抗沖擊樣條均為150×10×4mm的啞鈴型，所述壓縮樣條為30×10.4×10.4mm的長方體型。

測試粒狀復(fù)合材料的耐熱性能。

對比例二

(1)稱取8g高嶺土粉末及400g純PP在90℃下高速混合，得到預(yù)混物；

(2)開啟同向雙螺旋桿擠出機(jī)預(yù)熱，預(yù)熱完成后將預(yù)混物喂入擠出機(jī)，擠出樣條，將樣條引入水冷池，水浴冷卻后切粒，得到粒狀物；

(3)將粒狀物置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥，得到粒狀復(fù)合材料。

將粒狀復(fù)合材料制成拉伸樣條、抗沖擊樣條及壓縮樣條，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)、抗沖擊性能試驗(yàn)及壓縮試驗(yàn)。所述拉伸樣條與抗沖擊樣條均為150×10×4mm的啞鈴型，所述壓縮樣條為30×10.4×10.4mm的長方體型。

測試粒狀復(fù)合材料的耐熱性能。

對比例三

(1)稱取20g高嶺土粉末及400g純PP在90℃下高速混合，得到預(yù)混物；

(2)開啟同向雙螺旋桿擠出機(jī)預(yù)熱，預(yù)熱完成后將預(yù)混物喂入擠出機(jī)，擠出樣條，將樣條引入水冷池，水浴冷卻后切粒，得到粒狀物；

(3)將粒狀物置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥，得到粒狀復(fù)合材料。

將粒狀復(fù)合材料制成拉伸樣條、抗沖擊樣條及壓縮樣條，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)、抗沖擊性能試驗(yàn)及壓縮試驗(yàn)。所述拉伸樣條與抗沖擊樣條均為150×10×4mm的啞鈴型，所述壓縮樣條為30×10.4×10.4mm的長方體型。

測試粒狀復(fù)合材料的耐熱性能。

對比例四

(1)稱取40g高嶺土粉末及400g純PP在90℃下高速混合，得到預(yù)混物；

(2)開啟同向雙螺旋桿擠出機(jī)預(yù)熱，預(yù)熱完成后將預(yù)混物喂入擠出機(jī)，擠出樣條，將樣條引入水冷池，水浴冷卻后切粒，得到粒狀物；

(3)將粒狀物置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥，得到粒狀復(fù)合材料。

將粒狀復(fù)合材料制成拉伸樣條、抗沖擊樣條及壓縮樣條，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)、抗沖擊性能試驗(yàn)及壓縮試驗(yàn)。所述拉伸樣條與抗沖擊樣條均為150×10×4mm的啞鈴型，所述壓縮樣條為30×10.4×10.4mm的長方體型。

測試粒狀復(fù)合材料的耐熱性能。

對比例五

將400g純PP喂入預(yù)熱后的同向雙螺旋桿擠出機(jī)，擠出樣條，水浴冷卻后切粒，并在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥，得到粒狀純PP材料。

將粒狀純PP材料制成拉伸樣條、抗沖擊樣條及壓縮樣條，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)、抗沖擊性能試驗(yàn)及壓縮試驗(yàn)。所述拉伸樣條與抗沖擊樣條均為150×10×4mm的啞鈴型，所述壓縮樣條為30×10.4×10.4mm的長方體型。

測試粒狀純PP材料的耐熱性能。

將實(shí)施例一～實(shí)施例四、對比例一～對比例五獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別繪制成為不同填充量的高嶺土對復(fù)合材料最大載荷的影響曲線，如圖1所示；不同填充量的高嶺土對復(fù)合材料抗沖擊強(qiáng)度的影響曲線，如圖2所示；不同填充量的高嶺土對復(fù)合材料壓縮應(yīng)力的影響曲線，如圖3(a)所示，不同填充量的高嶺土對復(fù)合材料壓縮模量的影響曲線，如圖3(b)所示；采用硬脂酸增容后不同填充量的高嶺土對復(fù)合材料熱失重的影響曲線，如圖4所示。

參見圖1至圖4，添加硬脂酸作為增容劑之后的復(fù)合材料的拉伸性能、抗沖擊性能、壓縮性能及熱穩(wěn)定性能獲得明顯改善。

本發(fā)明技術(shù)方案在上面結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。