一種低線性膨脹、耐刮擦、高光聚丙烯復(fù)合材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低線性膨脹、耐刮擦、高光聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，復(fù)合材料由聚丙烯50-80份、酚醛樹脂10-50份、固化劑1-5份、相容劑10-40份、抗氧劑0.1-0.4份、成核劑0.1-0.3份、潤滑劑0.1-0.3、其他助劑0-5份按重量份制備而成。該復(fù)合材料具有高的光澤度、低線性膨脹系數(shù)和耐刮擦的特性，同時具有無機填料增強聚丙烯復(fù)合材料的高彎曲模量和拉伸強度；并且制備工藝可控、生產(chǎn)成本低廉、無二次污染。
【專利說明】一種低線性膨脹、耐刮擦、高光聚丙烯復(fù)合材料
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種低線性膨脹、耐刮擦、高光聚丙烯復(fù)合材料。
[0003]
技術(shù)背景
[0004]聚丙烯(PP)材料由于密度小、耐熱優(yōu)異、抗彎曲疲勞性好且價格低，其用途廣泛。但PP的低溫韌性和抗蠕變性差、成型收縮率大、尺寸穩(wěn)定性和耐刮擦不好。因此，普通的PP材料無法直接用于生產(chǎn)高光、耐磨的精密制件，需要經(jīng)過適當?shù)母男砸院蟛趴蓪崿F(xiàn)高光澤、低線性和耐刮擦的聚丙烯復(fù)合材料?，F(xiàn)生產(chǎn)的PP替代工程塑料的方案，主要通過添加無機礦物調(diào)節(jié)收縮率，或者添加纖維增加強度。但這些材料的不僅光澤度難以達到工程塑料的水平，同時機械性能較低，存在使用中的安全隱患。
[0005]中國發(fā)明專利CN102276916 A公布了一種高光澤聚丙烯材料，其中介紹了采用PP粉和無機礦物填充制備的復(fù)合材料。這個復(fù)合材料有一定的光澤度，可以滿足室內(nèi)低機械性能要求的非外觀件使用。但是該復(fù)合材料不具有耐候性，表面的光澤度仍很難滿足高光澤度要求；同時由于增韌劑的加入導(dǎo)致制品表面硬度下降，易被硬物刮傷而影響制品的美觀。
[0006]中國發(fā)明專利CN102250413 A公布了一種高光澤、低收縮的改性聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，本專利采用聚丙烯和聚苯乙烯共混，同時添加硫酸鋇無機礦物增強，制備了具有低收縮、高光澤的聚丙烯`復(fù)合材料，但是由于苯乙烯內(nèi)應(yīng)力較大，制品表面易開裂，產(chǎn)生裂紋而失去光澤度，并影響其美觀。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種適用于工業(yè)化批量生產(chǎn)且具有優(yōu)異的光澤度、耐刮擦性和低線性膨脹的聚丙烯復(fù)合材料。
[0009]本發(fā)明的另一個目的是提供上述低線性膨脹、耐刮擦、高光聚丙烯復(fù)合材料的制備方法。
[0010]為了達到上述目的，本發(fā)明是通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
一種低線性膨脹、耐刮擦、高光聚丙烯復(fù)合材料，所述復(fù)合材料由下列組份按重量份制備而成:聚丙烯50-80份、酚醛樹脂10-50份、固化劑1-5份、相容劑10-40份、抗氧劑
0.1-0.4份、成核劑0.1-0.3份、潤滑劑0.1-0.3份、其他助劑0_5份。
[0011]所述的聚丙烯為在230°C /2.16Kg條件下的熔融指數(shù)大于lg/10min的均聚聚丙烯。[0012]所述酚醛樹脂是熱塑性酚醛樹脂。
[0013]所述固化劑為六亞甲基四胺(HMTA)和六甲氧基甲基蜜胺(HMMM)中的至少一種。
[0014]所述的相容劑為聚丙烯接枝馬來酸酐(PP-g-MAH)、聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(PP-g-GMA)、三元乙丙橡膠接枝馬來酸酐(EPDM-g-MAH)或三元乙丙橡膠接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(EPDM-g-GMA )。
[0015]所述抗氧劑為四(β_(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯(抗氧劑1010)、三(2，4_ 二叔丁基苯基)亞磷酸酯(抗氧劑168)和硫代二丙酸雙十八醇酯(抗氧劑DSTDP)中的至少一種。
[0016]所述的成核劑是2，2-亞甲基-雙(4，6_ 二叔丁基苯酚)磷酸鈉(NA-1l)或芳基羧酸金屬皂(ΤΜΑ-3)。
[0017]所述的潤滑劑為N，N’ -乙撐雙硬脂酰胺、硅酮粉或硬脂酸鈣中至少一種。
[0018]所述的其他助劑為抗靜電劑或色母粒中的至少一種。
[0019]本發(fā)明的另一個目的是提供上述低線性膨脹、耐刮擦、高光聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，按重量份稱量，先將聚丙烯和相容劑加入密煉機中塑化1-1Omin ;再加入酚醛樹脂、抗氧劑、潤滑劑、成核劑與其他助劑一起再進行密煉1-1Omin ;然后加入固化劑密煉l_5min，最后經(jīng)擠出機熔融擠出后造粒；所述密煉機的溫度為190°C、轉(zhuǎn)速為60rpm ;擠出機的加工溫度由下料口到?？谝来螢?80°C，195°C，210°C，210°C，220 V，主機轉(zhuǎn)速為60-80rpm，真空度為 0.3MPa。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:
1、本發(fā)明利用硬度高、摩擦系數(shù)小的熱塑性酚醛樹脂與均聚聚丙烯進行原位動態(tài)交聯(lián)復(fù)合，不僅可以提高復(fù)合材料的光澤度，還降低了其線性膨脹系數(shù)；同時還具有硬度高，摩擦系數(shù)小特點。
[0021]2、本發(fā)明選擇的酚醛樹脂是熱塑性酚醛樹脂，方便加工工藝的控制和優(yōu)化，借助原位動態(tài)交聯(lián)實現(xiàn)了固化后的酚醛樹脂分散相能夠較好的分散在聚丙烯的連續(xù)相中。
[0022]3、本發(fā)明制備的低線性膨脹、耐刮擦、高光聚丙烯復(fù)合材料的剛性和韌性實現(xiàn)了良好的平衡，其彎曲模量大于2300MPa、光澤度超過80，并且線性膨脹系數(shù)小于5*l(T5mm/mm.°C，使其具有良好的流動性能。
[0023]4、本發(fā)明制備的復(fù)合材料的生產(chǎn)成本低、無二次污染，具有代替ABS (聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、PC/ABS (聚碳酸酯/聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)的潛力，成為家電外殼和汽車材料的良好選擇。
[0024]【具體實施方式】:
下面給出實施例以對本發(fā)明進行具體的描述，有必要在此指出的是以下實施例只用于對本發(fā)明進行進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)該實施例對本發(fā)明所做出的一些非本質(zhì)的改進或調(diào)整仍屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0025]在本發(fā)明一種低線性膨脹、耐刮擦、高光聚丙烯復(fù)合材料的制備方法是先將聚丙烯和相容劑加入密煉機中塑化l_2min后，再加入酚醛樹脂、抗氧劑、潤滑劑、成核劑密煉1-lOmin，然后加入固化劑密煉l_5min，量后經(jīng)擠出機熔融擠出后造粒。
[0026]其中選用的密煉機的溫度為190°C、轉(zhuǎn)速為60rpm ;擠出機的加工溫度由下料口到模口依次為 180°C，195°C，210°C，210°C，220 °C，主機轉(zhuǎn)速為 60_80rpm，真空度為 0.3MPa。[0027]實施例1
按重量配比分別稱取干燥的均聚聚丙烯50份、相容劑PP-g-MAH 40份加入到溫度為190°C、轉(zhuǎn)速為60rpm的密煉室中密煉2min，然后加入干燥的酚醛樹脂50份、抗氧劑1010為
0.1份、抗氧劑DSTDP為0.1份、成核劑NA-1l為0.1份、潤滑劑N, N，-乙撐雙硬脂酰胺0.1份、硅酮粉0.2份，黑母粒PE2772為2份進行密煉5min，然后加入固化劑HMTA為5份再密煉lmin，然后將密煉均勻的物料加入到雙螺桿擠出機中，經(jīng)熔融擠出，然后經(jīng)過水冷后，由切粒機切成長度為1_5_的粒子，得到最終產(chǎn)品。其中，擠出機的加工溫度由下料口到?？谝来螢?180°C，195°C，210°C，210°C，220 V，主機轉(zhuǎn)速為 70rpm，真空度為 0.3MPa。
[0028]實施例2
按重量配比分別稱取干燥的均聚聚丙烯55份，相容劑PP-g-GMA 30份加入到溫度為1900C，轉(zhuǎn)速為60rpm的密煉室中密煉2min，然后加入干燥的酚醛樹脂40份，抗氧化劑1010為0.2份，抗氧劑DSTDP為0.2份，成核劑NA-1l為0.2份，潤滑劑N，N’ -乙撐雙硬脂酰胺
0.2份，黑母粒為5份，進行密煉lOmin，然后加入固化劑HMTA 5份再密煉5min，然后將密煉均勻的物料加入到雙螺桿擠出機中，經(jīng)熔融擠出，然后經(jīng)過水冷后，由切粒機切成長度為l_5mm的粒子，得到最終產(chǎn)品。其中，擠出機的加工溫度由下料口到?？谝来螢?80°C，195°C，210°C，210°C，220 °C，主機轉(zhuǎn)速為 65rpm,真空度為 0.3MPa。
[0029]實施例3
按重量配比分別稱取干燥的均聚聚丙烯60份，相容劑PP-g-GMA 20份加入到溫度為1900C，轉(zhuǎn)速為60rpm的密煉室中密煉5min，然后加入干燥的酚醛樹脂30份，抗氧化劑1010為0.2份，抗氧劑168為0.2份，成核劑TMA-3為0.2份，潤滑劑N，N’ -乙撐雙硬脂酰胺0.2份，進行密煉lmin，然后加入固化劑HMMM 3份再密煉5min，然后將密煉均勻的物料加入到雙螺桿擠出機中，經(jīng)熔融擠出，然后經(jīng)過水冷后，由切粒機切成長度為l_5mm的粒子，得到最終產(chǎn)品。其中，擠出機的加工溫度由`下料口到模口依次為180°C，195°C，210°C，210°C，220°C，主機轉(zhuǎn)速為75rpm，真空度為0.3MPa。
[0030]實施例4
按重量配比分別稱取干燥的均聚聚丙烯65份，相容劑PP-g-MAH 20份加入到溫度為1900C，轉(zhuǎn)速為60rpm的密煉室中密煉6min，然后加入干燥的酚醛樹脂20份，抗氧化劑1010為0.1份，成核劑TMA-3為0.1份，潤滑劑硅酮粉0.2份，進行密煉8min，然后加入固化劑HMMM 3份再密煉lmin，然后將密煉均勻的物料加入到雙螺桿擠出機中，經(jīng)熔融擠出，然后經(jīng)過水冷后，由切粒機切成長度為1_5_的粒子，得到最終產(chǎn)品。其中，擠出機的加工溫度由下料口到?？谝来螢?80°C，195°C，210°C，21(rC，220 °C，主機轉(zhuǎn)速為70rpm，真空度為
0.3MPa。
[0031]實施例5
按重量配比分別稱取干燥的均聚聚丙烯70份，相容劑EPDM-g-MAH 10份加入到溫度為1900C，轉(zhuǎn)速為60rpm的密煉室中密煉8min，然后加入干燥的酚醛樹脂10份，抗氧化劑1010為0.1份，抗氧劑168為0.2份，成核劑TMA-3為0.2份，潤滑劑硅酮粉0.1份，進行密煉6min，然后加入固化劑HMMM 1份再密煉5min，然后將密煉均勻的物料加入到雙螺桿擠出機中，經(jīng)熔融擠出，然后經(jīng)過水冷后，由切粒機切成長度為l_5mm的粒子，得到最終產(chǎn)品。其中，擠出機的加工溫度由下料口到?？谝来螢?80°C，195°C，210°C，210°C，220 °C，主機轉(zhuǎn)速為70rpm，真空度為0.3MPa。
[0032]實施例6
按重量配比分別稱取干燥的均聚聚丙烯75份，相容劑EPDM-g-MAH 10份加入到溫度為1900C，轉(zhuǎn)速為60rpm的密煉室中密煉5min，然后加入干燥的酚醛樹脂20份，抗氧化劑1010為0.1份，抗氧劑168為0.2份，成核劑NA-1l為0.1份，潤滑劑硬脂酸鈣0.2份，進行密煉6min，然后加入固化劑HMMM 2份再密煉3min，黑母粒PE2772為1份，然后將密煉均勻的物料加入到雙螺桿擠出機中，經(jīng)熔融擠出，然后經(jīng)過水冷后，由切粒機切成長度為1_5_的粒子，得到最終產(chǎn)品。其中，擠出機的加工溫度由下料口到?？谝来螢?80°C，195 °C，21 (TC，210°C，220 °C，主機轉(zhuǎn)速為65rpm，真空度為0.3MPa。
[0033]實施例7
按重量配比分別稱取干燥的均聚聚丙烯80份，相容劑EPDM-g-MAH 10份加入到溫度為1900C，轉(zhuǎn)速為60rpm的密煉室中密煉lmin，然后加入干燥的酚醛樹脂10份，抗氧化劑1010為0.1份，抗氧劑168為0.2份，成核劑NA-1l為0.1份，潤滑劑硬脂酸鈣0.2份，進行密煉5min，然后加入固化劑HMMM 2份再密煉5min，然后將密煉均勻的物料加入到雙螺桿擠出機中，經(jīng)熔融擠出，然后經(jīng)過水冷后，由切粒機切成長度為1-5_的粒子，得到最終產(chǎn)品。其中，擠出機的加工溫度由下料口到?？谝来螢?80°C，195°C，210°C，210°C，220 °C，主機轉(zhuǎn)速為80rpm，真空度為0.3MPa。
[0034]實施例8
按重量配比分別稱取干燥的均聚聚丙烯80份，相容劑EPDM-g-GMA 9.6份加入到溫度為190°C，轉(zhuǎn)速為60rpm的密煉室中密煉2min，然后加入干燥的酚醛樹脂10份，抗氧化劑1010為0.1份，抗氧劑168為0.2份，成核劑NA-1l為0.3份，潤滑劑硬脂酸鈣0.3份，進行密煉4min，然后加入固化劑HMMM 2份再密煉lmin，抗靜電劑十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽(129)為5份，然后將密煉均勻的物料加入到雙螺桿擠出機中，經(jīng)熔融擠出，然后經(jīng)過水冷后，由切粒機切成長度為1-5_的粒子，得到最終產(chǎn)品。其中，擠出機的加工溫度由下料口到模口依次為180°C，195°C，210°C，21(rC，220 °C，主機轉(zhuǎn)速為60rpm，真空度為
0.3MPa。
[0035]將上述實施例1-8中的樣品按照統(tǒng)一工藝注塑成國標樣條，按照表1中所列的測試標準和條件對其分別進行機械性能測試，測試數(shù)據(jù)如下表2所示。
[0036]表1:復(fù)合材料的性能測試標準和條件
【權(quán)利要求】
1.一種低線性膨脹、耐刮擦、高光聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述復(fù)合材料由下列組份按重量份制備而成:聚丙烯50-80份、酚醛樹脂10-50份、固化劑1-5份、相容劑10-40份、抗氧劑0.1-0.4份、成核劑0.1-0.3份、潤滑劑0.1-0.3份、其他助劑0_5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低線性膨脹、耐刮擦、高光聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述的聚丙烯為在230°C /2.16Kg條件下的熔融指數(shù)大于lg/10min的均聚聚丙烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低線性膨脹、耐刮擦、高光聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述酚醛樹脂是熱塑性酚醛樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低線性膨脹、耐刮擦、高光聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述固化劑為六亞甲基四胺或六甲氧基甲基蜜胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低線性膨脹、耐刮擦、高光聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述的相容劑為聚丙烯接枝馬來酸酐、聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯、三元乙丙橡膠接枝馬來酸酐或三元乙丙橡膠接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低線性膨脹、耐刮擦、高光聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述抗氧劑為四(β_(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯、三(2，4_ 二叔丁基苯基)亞磷酸酯和硫代二丙酸雙十八醇酯中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低后收縮高光澤度的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述的成核劑是2，2-亞甲基-雙(4，6- 二叔丁基苯酚)磷酸鈉或芳基羧酸金屬皂。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低線性膨脹、耐刮擦、高光聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述的潤滑劑為N，N’ -乙撐雙硬脂酰胺、硅酮粉和硬脂酸鈣中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低線性膨脹、耐刮擦、高光聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于:所述的其他助劑為抗靜電劑或色母粒。`
10.一種制備如權(quán)利要求1-9中任一項所述的低線性膨脹、耐刮擦、高光聚丙烯復(fù)合材料的方法，其特征在于:按重量份稱量，先將聚丙烯和相容劑加入密煉機中塑化1-1Omin ；再加入酚醛樹脂、抗氧劑、潤滑劑、成核劑與其他助劑一起再進行密煉1-1Omin ;然后加入固化劑密煉l_5min，最后經(jīng)擠出機熔融擠出后造粒；所述密煉機的溫度為190°C、轉(zhuǎn)速為60rpm ;擠出機的加工溫度由下料口到?？谝来螢?80°C，195°C，210°C，210°C，220 V，主機轉(zhuǎn)速為60-80rpm，真空度為0.3MPa。
【文檔編號】B29C47/92GK103756144SQ201410006586
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】楊桂生, 汪海, 朱敏 申請人:合肥杰事杰新材料股份有限公司