[发明专利]高抗冲低成本的PP-SBS-CaCO3三元复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明属于聚丙烯复合材料技术领域，特别涉及一种高抗冲低成本的PP-SBS-CaCO₃三元复合材料及其制备方法。

背景技术

 聚丙烯（PP）是一种应用广泛的通用塑料，广泛用作给水管，如PP-R给水管、PPH给水管等。但此种水管材料价格高，冲击韧性较差，经常发生脆性破裂，提高韧性、降低成本是当务之急。

通常采用填充填料的方式来降低成本，常用的填料有碳酸钙、硅酸盐类（如云母、石棉、滑石粉）、氢氧化铝、玻璃珠（如粉煤灰等）和木粉等；由于碳酸钙价廉，色白，吸油性低，能增进塑料色泽，改进染色性，故广泛用作PP填料；但研究结果表明，在聚合物中加入碳酸钙等刚性粒子时，通常在提高材料的刚性的同时，要降低材料的韧性，填充量越高，其作用越显著。在另一些场合，人们采用弹性体增韧PP，以提高材料的韧性，改善其低温冲击性能，但又使刚性下降。

因此，需要探索一种冲击性能与刚性平衡，综合机械性能优良，并且成本低廉的聚丙烯复合材料体系，以扩大聚丙烯复合材料的应用范围。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高抗冲低成本的PP-SBS-CaCO₃三元复合材料及其制备方法，所得的三元复合材料冲击性能与刚性平衡，综合机械性能优良，并且成本低廉。

本发明公开了一种高抗冲低成本的PP-SBS-CaCO₃三元复合材料，所述三元复合材料中，PP的重量百分数为33.3%~56.4%，SBS的重量百分数为6.7%~11.8%，CaCO₃的重量百分数为31.8%~60.0%。

进一步，所述PP为均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯；

进一步，所述SBS为苯乙烯丁二烯嵌段共聚物，其中聚苯乙烯链段与聚丁二烯链段的重量比为30~45:55~70；

进一步，所述CaCO₃为经过偶联剂表面处理的碳酸钙微粒，所述碳酸钙微粒呈纺锤形，长径比为4以上。

本发明还公开了上述高抗冲低成本的PP-SBS-CaCO₃三元复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将部分PP和SBS混合挤出造粒，制得PP-SBS共混母粒料；

2）再将其余PP、CaCO₃和步骤1）制得的PP-SBS共混母粒料混合挤出造粒，制得所述三元复合材料。

进一步，所述步骤1）制得的PP-SBS共混母粒料中，PP和SBS的重量百分数各为50%；

进一步，所述步骤1）和步骤2）中，均采用反向平行双螺杆挤出机，挤出温度为188~192℃，螺杆扭矩为2500~3000Gm。

本发明的有益效果在于：本发明采用PP-SBS-CaCO₃三元共混复合的办法，制得了PP-SBS-CaCO₃ 三元复合材料，其常温缺口冲击强度27.3～53.5KJ/m²，拉伸强度11.4～13.3MPa，邵氏硬度50.2～59.3Hd和密度1.12～1.43g/cm³，大大高于纯PP的常温缺口冲击强度，而拉伸强度、邵氏硬度和密度也属正常使用范围；同时，三元复合材料的体积原料成本大大降低，由纯PP的12.35元/L，降至9.66～11.28元/L，体积原料成本降低8.7%～22%。因此，本发明的三元复合材料冲击性能与刚性平衡，综合机械性能优良，并且成本低廉，该材料适合制作双壁波纹管和大口径钢塑复合管，或用作普通PP（如PPH、PPR）的增韧改性剂。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为纺锤形碳酸钙微粒的TEM照片（35000X）；

图2为缺口冲击强度-CaCO₃含量曲线图；

图3为拉伸强度-CaCO₃含量曲线图；

图4为邵氏硬度-CaCO₃含量曲线图；

图5为密度-CaCO₃含量曲线图；

图6为本发明的PP-SBS-CaCO₃三元复合材料的结构形态模型；

图7为本发明实施例5的超薄切片透射电镜照片。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

实施例1