一種高強輕質(zhì)空心玻璃微珠增強增韌pp材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種HGB增強增韌PP材料及其制備方法，應(yīng)用于太陽能電池硅片承載 器、太陽能電池硅片清洗花籃等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚丙烯是由丙?。–H3_CH=CH2)單體聚合而成，按結(jié)構(gòu)不同，聚丙煉主要可分為無 規(guī)、等規(guī)和間規(guī)三大類。聚丙烯是一種非極性塑料，具有良好化學(xué)穩(wěn)定性與較高的結(jié)晶度， 室溫下只有強氧化性酸(如硝酸、發(fā)煙硫酸）對聚丙烯有腐蝕作用，其它溶劑均不能使聚丙 烯溶解，僅有低分子質(zhì)量的芳香烴、脂肪烴和氯化烴對其有軟化或溶脹作用。聚丙烯質(zhì)輕， 密度為〇. 9(T〇. 91g/cm3,是通用塑料中較輕的一種；具有良好的耐熱性，長期使用溫度可 高達(dá)10(ri20°C ;此外，聚丙烯的電絕緣性能優(yōu)良，高頻絕緣性很好，吸水率較低。
[0003] 但聚丙烯低溫甚至室溫下的抗沖擊性能不佳，低溫下易脆裂是聚丙烯的主要缺 點；其彎曲強度以及拉伸強度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一些常見的工程塑料。聚丙烯在成型和使用過程 中容易受到光、氧、熱的作用而產(chǎn)生老化現(xiàn)象，聚丙烯在大氣中放置12天就會老化變脆，在 室內(nèi)放置4個月就會變質(zhì)，通常需要添加紫外線吸收劑、抗氧化劑、炭黑和氧化鋅等來提高 聚丙烯制品的耐候性。
[0004] 高強輕質(zhì)空心玻璃微珠（HollowGlassBeads，HGB)被譽為"空間時代材料"的， 是一種正球形、空心、內(nèi)含氣體的多功能微細(xì)玻璃體，它具有許多其它填料無法比擬的理化 性質(zhì)，具有熔點高、電絕緣性好、密度低、流動性好、收縮率小、穩(wěn)定性強，具有耐磨、表面光 滑、勻稱等優(yōu)點，能隔熱、隔音、耐高溫、抗收縮，在樹脂中具有良好的分散性，正因為這一系 列的優(yōu)點使其成為一種很好的改性材料。但由于無機(jī)粒子與高聚物呈熱力學(xué)不相容，因此， 要想使復(fù)合材料達(dá)到較好的性能，就必須使得無極填料與有機(jī)高聚物之間形成相容性較好 的相容體系，兩相界面才能有效的分配和傳遞應(yīng)力應(yīng)變兩相的界面相容性，因此對對無機(jī) 粒子表面進(jìn)行改性十分必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明對HGB表面進(jìn)行改性，解決了 HGB與PP兩相的不相容問題，使得HGB與PP 之間形成了相容性較好的相容體系，提供了一種HGB增強增韌PP材料及其制備方法。
[0006] 技術(shù)方案： 步驟一：將HGB在10(Tl2(rC條件下真空干燥2~4 h，再將無水乙醇與蒸餾水按質(zhì)量比 9 : 1配成溶液，然后加入空心微珠體積4飛倍的硅烷偶聯(lián)劑，攪拌混合均勻，將HGB倒入 溶液中處理4~6h，抽濾，用乙醇漂洗2~4次，在鼓風(fēng)干燥箱中100°C下干燥4飛h，冷卻至室 溫。
[0007]步驟二：配置P0E的二甲苯溶液，按P0E與二甲苯比例為lg/10ml的比例配置，將 步驟一中處理過的HGB加入到P0E的二甲苯溶液中，60°C超聲處理l(Tl5h，抽濾；用乙醇漂 洗，抽濾，30°C超聲處理，如此反復(fù)2~4次，最后于真空干燥箱中6(T80°C下干燥3~6h，冷卻 至室溫。
[0008] 步驟三：按以下質(zhì)量百分比稱取各組分： PP 60~75% 空心玻璃微珠 20~30% 馬來酸酐接接枝POE 5~10% 助劑 0? 1~1. 0% 將PP、馬來酸酐接枝P0E、助劑按比例加入高速混合機(jī)中混合均勻，混合后的物料加入 雙螺桿擠出機(jī)中，處理后的HGB按配方比例通過側(cè)喂加入雙螺桿擠出機(jī)，經(jīng)過雙螺桿擠出 機(jī)進(jìn)行混煉擠出。擠出工藝為：一區(qū)190、二區(qū)190、三區(qū)195、四區(qū)195、五區(qū)200、六區(qū)200、 七區(qū)200、八區(qū)200、九區(qū)200、機(jī)頭205 ;主機(jī)轉(zhuǎn)速35(T450rpm ;主喂料轉(zhuǎn)速2(T30rpm ;測喂 料轉(zhuǎn)速5~10rpm。經(jīng)水冷、風(fēng)冷、造粒后得到HGB增強增韌PP材料。
[0009] 具體實施例： 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不局限于以下實施個例： 實施例一 首先，將HGB置于真空干燥箱中，100°C條件下真空干燥2 h ;將無水乙醇與蒸餾水按質(zhì) 量比9 : 1配成溶液，然后加入空心微珠體積4倍的硅烷偶聯(lián)劑，攪拌使之混合均勻，然后 將HGB倒入溶液中處理4h，抽濾，用乙醇漂洗2次；然后置于鼓風(fēng)干燥箱中100°C下干燥4 h，冷卻至室溫。
[0010] 然后，配置P0E的二甲苯溶液，按P0E與二甲苯比例為lg/10ml的比例配置，攪拌 使之混合均勻，將步驟一中處理后的HGB加入到P0E的二甲苯溶液中，60°C超聲處理10h，抽 濾；用乙醇漂洗，抽濾，30°C超聲處理，如此反復(fù)2次，然后置于真空干燥箱中，60條件°〇下 干燥3h，冷卻至室溫。
[0011] 再次，按以下質(zhì)量百分比稱取各組分：PP :60%，馬來酸酐接接枝P0E :10%，助劑： 0. 1%，加入高速混合機(jī)中混合lOmin。將混合后的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中，按配方比例 通過側(cè)喂加入30%的HGB，使用雙螺桿擠出機(jī)混煉擠出。擠出工藝為：區(qū)190、二區(qū)190、 三區(qū)195、四區(qū)195、五區(qū)200、六區(qū)200、七區(qū)200、八區(qū)200、九區(qū)200、機(jī)頭205 ;主機(jī)轉(zhuǎn)速 35(T450rpm ;主喂料轉(zhuǎn)速2(T30rpm ;測喂料轉(zhuǎn)速5~lOrpm。經(jīng)水冷、風(fēng)冷、切粒、均化后得到 HGB增強增韌PP復(fù)合材料。材料真空干燥后，按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)注塑成樣件。
[0012] 實施例二 首先，將HGB置于真空干燥箱中，110°C條件下真空干燥3 h ;將無水乙醇與蒸餾水按質(zhì) 量比9 : 1配成溶液，然后加入空心微珠體積5倍的硅烷偶聯(lián)劑，攪拌使之混合均勻，然后 將HGB倒入溶液中處理5h，抽濾，用乙醇漂洗3次；然后置于鼓風(fēng)干燥箱中100°C下干燥5 h，冷卻至室溫。
[0013] 然后，配置P0E的二甲苯溶液，按P0E與二甲苯比例為lg/10ml的比例配置，攪拌 使之混合均勻，將步驟一中處理后的HGB加入到P0E的二甲苯溶液中，60°C超聲處理12h，抽 濾；用乙醇漂洗，抽濾，30°C超聲處理，如此反復(fù)3次，然后置于真空干燥箱中，70條件°〇下 干燥4h,冷卻至室溫。
[0014] 再次，按以下質(zhì)量百分比稱取各組分：PP :65%，馬來酸酐接接枝P0E :10%，助劑： 0. 4%，加入高速混合機(jī)中混合lOmin。將混合后的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中，按配方比例 通過側(cè)喂加入25%的HGB，使用雙螺桿擠出機(jī)混煉擠出。擠出工藝為：區(qū)190、二區(qū)190、 三區(qū)195、四區(qū)195、五區(qū)200、六區(qū)200、七區(qū)200、八區(qū)200、九區(qū)200、機(jī)頭205 ;主機(jī)轉(zhuǎn)速 35(T450rpm ;主喂料轉(zhuǎn)速2(T30rpm ;測喂料轉(zhuǎn)速5~lOrpm。經(jīng)水冷、風(fēng)冷、切粒、均化后得到 HGB增強增韌PP復(fù)合材料。材料真空干燥后，按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)注塑成樣件。
[0015] 實施例三 首先，將HGB置于真空干燥箱中，120°C條件下真空干燥4 h ;將無水乙醇與蒸餾水按質(zhì) 量比9 : 1配成溶液，然后加入空心微珠體積6倍的硅烷偶聯(lián)劑，攪拌使之混合均勻，然后 將HGB倒入溶液中處理6h，抽濾，用乙醇漂洗4次；然偶置于鼓風(fēng)干燥箱中100°C下干燥6 h，冷卻至室溫。
[0016] 然后，配置POE的二甲苯溶液，按POE與二甲苯比例為lg/10ml的比例配置，攪拌 使之混合均勻，將步驟一中處理后的HGB加入到P0E的二甲苯溶液中，60°C超聲處理14h，抽 濾；用乙醇漂洗，抽濾，30°C超聲處理，如此反復(fù)4次，然后置于真空干燥箱中，80條件°C下 干燥6h,冷卻至室溫。
[0017] 再次，按以下質(zhì)量百分比稱取各組分：PP :70%，馬來酸酐接接枝P0E :10%，助劑： 0. 7%，加入高速混合機(jī)中混合lOmin。將混合后的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中，按配方比例 通過側(cè)喂加入20%的HGB，使用雙螺桿擠出機(jī)混煉擠出。擠出工藝為：區(qū)190、二區(qū)190、 三區(qū)195、四區(qū)195、五區(qū)200、六區(qū)200、七區(qū)200、八區(qū)200、九區(qū)200、機(jī)頭205 ;主機(jī)轉(zhuǎn)速 35(T450rpm ;主喂料轉(zhuǎn)速2(T30rpm ;測喂料轉(zhuǎn)速5~lOrpm。經(jīng)水冷、風(fēng)冷、切粒、均化后得到 HGB增強增韌PP復(fù)合材料。材料真空干燥后，按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)注塑成樣件。
[0018] 實施例四 首先，將HGB置于真空干燥箱中，120°C條件下真空干燥4h ;將無水乙醇與蒸餾水按質(zhì) 量比9 : 1配成溶液，然后加入空心微珠體積6倍的硅烷偶聯(lián)劑，攪拌使之混合均勻，然后 將HGB倒入溶液中處理6h，抽濾，用乙醇漂洗4次；然偶置于鼓風(fēng)干燥箱中KKTC下干燥6 h，冷卻至室溫。
[0019] 然后，配置P0E的二甲苯溶液，按P0E與二甲苯比例為lg/10ml的比例配置，攪拌 使之混合均勻，將步驟一中處理后的HGB加入到P0E的二甲苯溶液中，60°C超聲處理15h，抽 濾；用乙醇漂洗，抽濾，30°C超聲處理，如此反復(fù)4次，然后置于真空干燥箱中，60條件°〇下 干燥6h,冷卻至室溫。
[0020] 再次，按以下質(zhì)量百分比稱取各組分：PP :75%，馬來酸酐接接枝P0E :10%，助劑： 0. 1%，加入高速混合機(jī)中混合lOmin。將混合后的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中，按配方比例 通過側(cè)喂加入15%的HGB，使用雙螺桿擠出機(jī)混煉擠出。擠出工藝為：區(qū)190、二區(qū)190、 三區(qū)195、四區(qū)195、五區(qū)200、六區(qū)200、七區(qū)200、八區(qū)200、九區(qū)200、機(jī)頭205 ;主機(jī)轉(zhuǎn)速 35(T450rpm ;主喂料轉(zhuǎn)速2(T30rpm ;測喂料轉(zhuǎn)速5~lOrpm。經(jīng)水冷、風(fēng)冷、切粒、均化后得到 HGB增強增韌PP復(fù)合材料。材料真空干燥后，按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)注塑成樣件。
[0021] 實施例一至實施例四檢測結(jié)果列于表1 : 表1各實施例樣品對應(yīng)的物理性能
【主權(quán)項】
1. HGB增強增韌聚丙烯復(fù)合材料的配方組成如下所示： PP 60~75% HGB 20^30% 馬來酸酐接枝POE 5~10% 助劑 0? 1~L 0%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述HGB增強增韌PP材料，其特征在于：所述HGB粒子直徑是 1~5 ii m，壁厚20~25%，抗壓強度1~lOMPa，相對密度8~I. 2g/cm3,經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1、2所述HGB增強增韌PP材料，其特征在于：經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理后 的HGB再經(jīng)POE的甲苯溶液處理，60°C超聲處理l(Tl5h，此法改性后的HGB與其它助劑填 充進(jìn)PP，通過雙螺桿擠出機(jī)共混擠出制備的得到的復(fù)合材料，其力學(xué)性能可比純PP材料高 30~50%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種HGB（高強輕質(zhì)空心玻璃微珠）增強增韌聚丙烯材料及其制備方法。該發(fā)明材料：首先采用乙醇濕法處理HGB，將其表面附上一層硅烷偶聯(lián)劑；然后，使用甲苯溶解POE，將經(jīng)乙醇濕法處理過的HGB放入POE的甲苯溶液中，在HGB表面包覆上一層POE；將處理后的HGB與其它助劑填充進(jìn)PP，用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行混煉，擠出后經(jīng)牽條、冷卻、切粒、均化后得到HGB增強增韌的PP復(fù)合材料。改性后的材料的沖擊韌性，彎曲強度和彎曲模量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于純PP材料，可滿足于太陽能電池硅片承載器、太陽能電池硅片清洗花籃等制件對材料高強度、高韌性的要求。
【IPC分類】C08K9-04, C08K9-00, C08K7-28, C08L23-12, C08L51-06, B29C47-92, C08K9-06
【公開號】CN104744805
【申請?zhí)枴緾N201310721731
【發(fā)明人】田野, 宋陽, 宮克難
【申請人】黑龍江鑫達(dá)企業(yè)集團(tuán)有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年12月25日