專利名稱:一種高韌性聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種改性聚丙烯復(fù)合材料,特別涉及到一種用無機填料改性的高韌性聚丙烯復(fù)合材料。
通常,在熱塑性塑料中加入無機剛性粒子能顯著提高復(fù)合材料的強度和模量,但同時導(dǎo)致材料韌性的降低,或者在熱塑性塑料中加入橡膠類彈性體能顯著提高材料的韌性,但卻使材料的剛度、強度、熱形變溫度等大幅度降低,同時成本高,為了彌補上述兩種復(fù)合材料的不足,從1984年起,國外出現(xiàn)了用非彈性體代替橡膠增韌塑料的途徑。
付強和王貴恒在Polym.Int.39(1993)309,報導(dǎo)了用表面處理的CaCO3增韌高密度聚乙烯獲得了高韌性的聚乙烯復(fù)合材料,但不能用表面處理的CaCO3增韌聚丙烯來獲得高填充高韌性的聚丙烯復(fù)合材料。
為了克服上述已有技術(shù)中成本高,復(fù)合材料的模量、抗張強度和熱形變溫度低的缺點,本發(fā)明提供了采用經(jīng)過表面處理的無機剛性粒子來填充聚丙烯,獲得了一種價格低廉,高填充,高韌性的聚丙烯復(fù)合材料。
本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)成是以丙烯-乙烯共聚聚丙烯作為基體,無機剛性粒子作為填充劑,硅烷偶聯(lián)劑和非離子表面活性劑作為無機剛性粒子的表面處理劑。其組份和配比按重量份如下丙烯-乙烯共聚聚丙烯90-40無機剛性粒子 10-60硅烷偶聯(lián)劑 0.2-1.2非離子表面活性劑 2.5-15上述的共聚聚丙烯為丙烯-乙烯無規(guī)共聚聚丙烯或丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯,上述無機剛性粒子為滑石粉,高嶺土,二氧化鈦,二氧化硅,碳酸鈣,硅灰石或氧化鋁,其無機剛性粒子直徑為0.1-20μm,上述的硅烷偶聯(lián)劑為KH-550,KH-560或KH-570,上述非離子表面活性劑為聚乙二醇型表面活性劑如OP-4~OP-10或多元醇型表面活性劑。
高韌性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法是將上述無機剛性粒子10-60,硅烷偶聯(lián)劑0.2-1.2,非離子表面活性劑2.5-15(重量份)在高速混合器中混合均勻后,再在雙螺桿擠出機中與丙烯-乙烯共聚聚丙烯90-40(重量份)在170℃-230℃,經(jīng)熔融復(fù)合擠出造粒而成。
本發(fā)明的無機剛性粒子能在丙烯-乙烯共聚聚丙烯基質(zhì)中均勻分散,界面結(jié)合良好,可使復(fù)合材料的缺口沖擊強度提高到500J/m,在不添加任何橡膠的情況下,可使復(fù)合材料達到脆-韌轉(zhuǎn)變,且成本低,易加工。
實施例1-5將無機剛性粒子,硅烷偶聯(lián)劑,非離子表面活性劑,按表1中的配方經(jīng)高速混合器中混合5-10min.后,在雙螺桿擠出機中與丙烯-乙烯共聚聚丙烯樹脂復(fù)合,擠出機機筒溫度從進口到出口分別為170-210-225-230℃,其力學(xué)性能測試結(jié)果見表2。表1為高韌性聚丙烯復(fù)合材料的組份和配比(重量份)復(fù)合物 實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5丙烯-乙烯 90 80 70 60 50共聚聚丙烯高嶺土 10 20 30 40 50硅烷偶聯(lián)劑 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0OP-4- 2.5 57.5 10 12.5OP-10表2為高韌性聚丙烯復(fù)合材料的力學(xué)性能復(fù)合物 實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5σy(MPa) 30.328.825.9 21.917.8ε(%) 507 787 707 551 528Is(J/m) 136.2 343 482.7479.7 460.6σf(MPa) 24.423.821.3 19.817.2εf(GPa) 0.270.260.24 0.220.19實施例(6-10)將丙烯-乙烯共聚聚丙烯樹脂與未經(jīng)表面處理劑處理的高嶺土按表3中的配比經(jīng)混合均勻后,在雙螺桿擠出機中復(fù)合,其力學(xué)性能見表4表3為丙烯-乙烯共聚聚丙烯樹脂與高嶺土復(fù)合材料的組份和配比(重量份)復(fù)合物 實施例6 實施例7 實施例8 實施例9 實施例10丙烯-乙烯 9080 7060 50共聚聚丙烯高嶺土1020 3040 50表4為丙烯-乙烯共聚聚丙烯樹脂與高嶺土復(fù)合材料的力學(xué)性能復(fù)合物 實施例6 實施例7 實施例8 實施例9 實施例10σy(MPa) 31.4 30.831.9 31.4 30.8ε(%) 617 507 263 138 52Is(J/m) 131.387.761.3 44.1 37.2σf(MPa) 26.6 30.030.8 35.0 33.8εf(GPa) 0.29 0.330.34 0.39 0.3權(quán)利要求
1.一種高韌性聚丙烯復(fù)合材料,其特征在于所述的復(fù)合材料包括如下組份和配比(重量份)丙烯-乙烯 90-40共聚聚丙烯無機剛性粒子 10-60硅烷偶聯(lián)劑0.2-1.2非離子表面活性劑 2.5-15
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種高韌性聚丙烯復(fù)合材料,其特征在于所述的共聚聚丙烯為丙烯-乙烯無規(guī)共聚聚丙烯或丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種高韌性聚丙烯復(fù)合材料,其特征在于所述的無機剛性粒子是粒子直徑為0.1-20μm的高嶺土。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種高韌性聚丙烯復(fù)合材料,其特征在于所述的無機剛性粒子是粒子直徑為0.1-20μm的二氧化鈦。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種高韌性聚丙烯復(fù)合材料,其特征在于所述的硅烷偶聯(lián)劑為KH-550、KH-560或KH-570。
6.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種高韌性聚丙烯復(fù)合材料,其特征在于所述的非離子表面活性劑為聚乙二醇型表面活性劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求書6所述的一種高韌性聚丙烯復(fù)合材料,其特征在于所述的聚乙二醇型表面活性劑為OP-4~OP-10。
8.一種高韌性聚丙烯復(fù)合材料的制法,其特征在于按重量份將無機剛性粒子10-60,硅烷偶聯(lián)劑0.2-1.2,非離子表面活性劑2.5-15,在高速混合器中混合均勻后,再在雙螺桿擠出機中與丙烯-乙烯共聚聚丙烯90-40(重量份)在170-230℃,經(jīng)熔融復(fù)合擠出,造粒制成。
全文摘要
一種高韌性聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法屬于用無機填料改性的高韌性聚丙烯復(fù)合材料領(lǐng)域,該復(fù)合材料包括丙烯—乙烯共聚聚丙烯,粒子直徑為0.1-20μm的無機剛性粒子高嶺土,硅烷偶聯(lián)劑和非離子表面活性劑,上述各組分經(jīng)高速混合器混合均勻和雙螺桿擠出機熔融復(fù)合擠出,造粒制成。本發(fā)明的高韌性聚丙烯復(fù)合材料的缺口沖擊強度可達到500J/m,且成本低,易加工。
文檔編號C08L23/00GK1150161SQ95117450
公開日1997年5月21日 申請日期1995年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月10日
發(fā)明者歐玉春, 方曉萍, 于中振, 馮宇鵬 申請人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所