[发明专利]一种改性聚丙烯复合增韧材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚丙烯技术领域，具体涉及一种改性聚丙烯复合增韧材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯是通用热塑性塑料中消费量增长最快的塑料，具有以下优点：力学性能优异、电绝缘性和加工性能好、化学稳定性高、热变形温度高；强度、刚性和透明性都比聚乙烯好，而且生产成本较低，因而广泛应用于家电、包装、化工及汽车等领域，产量居于通用塑料的第三位，仅次于聚乙烯和聚氯乙烯。聚丙烯的缺点是韧性、模量一般，其低温冲击性能差、易老化，而且抗静电性、耐候性和染色性差，耐磨性有限。因此材料界和产业界都很关注聚丙烯的改性。

刚性、冲击、耐磨性是目前在考查聚丙烯性能拓展其应用时的两个重要指标，同时，这三个性能也是一个矛盾的集合体，如何能够使聚丙烯同时具有良好的刚性和耐冲击性、耐磨性，满足聚丙烯在汽车、电动车等高强度应用领域的性能需求，是人们一直以来追求的目标之一。常见的解决方案是加入纳米粒子、微米粒子、纤维等进行改性，然而纳米粒子的添加使得聚丙烯的韧性变差，不耐冲击。基于此，如何在降低成本、满足刚性、强度的情况下，提升其耐冲击性及耐磨性，是聚丙烯应用领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性聚丙烯复合增韧材料及其制备方法，使聚丙烯同时具有良好的刚性、耐冲击性和耐磨性，满足聚丙烯在汽车、电动车等高强度应用领域的性能需求。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：一种改性聚丙烯复合增韧材料，由聚丙烯基体、晶须增强材料、芥酸酰胺、玻璃微珠填料、高岭土微胶囊粉、滑石粉、相容剂、抗氧化剂和润滑剂组成，各组分的重量百分含量依次为：聚丙烯基体60~73%、晶须增强材料4~13%、芥酸酰胺4~5%、玻璃微珠填料6~10%、高岭土微胶囊粉2~5%、滑石粉4~4.5%、相容剂4~4.5%、抗氧化剂0.5~1%和润滑剂1.5~2%，所述的晶须增强材料由重量比为2：100的硅烷偶联剂和六钛酸钾晶须混合而成。

本发明中，六钛酸钾晶须的堆比重为0.4~0.6，纯度≥95%，莫氏硬度为4；所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯；抗氧化剂为亚磷酸酯类抗氧剂；润滑剂为二甲基硅油。

一种改性聚丙烯复合增韧材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、按照1：1的重量比称取水玻璃和质量分数为10%的五硼酸铵水溶液，混合后搅拌均匀得混合液，备用；

步骤二、按照1：2的重量比称取硫化橡胶粉和步骤一制得的混合液，将硫化橡胶粉和步骤一制得的混合液分别喷至喷雾干燥塔中，制得微珠，将该微珠置于300℃的干燥机中干燥，制得玻璃微珠填料，备用；其中，硫化橡胶粉和混合液的喷射方向相对设置；干燥塔的入口温度为390~420℃，出口温度为140~160℃；

步骤三、按照1：3：3的重量比称取微胶囊粉、高岭土粉和无水乙醇，混合后在40~50KHz的超声频率超声分散20~25min，然后在真空度为0.098MPa的真空条件下进行抽滤，当不再有乙醇液滴滴落时停止抽滤，取出滤出物，备用；

步骤四、将步骤三制得的滤出物置于烘箱中，依次进行30℃×6h的烘干和50℃×20min的预热，取出预热后的物料并将其置于压力机中在2MPa压力下预压5min，然后再在5MPa、150℃条件下热压30min，自然冷却至室温后，制得高岭土微胶囊粉，备用；

步骤五、将硅烷偶联剂和六钛酸钾晶须按2：100的重量比进行混合，制得晶须增强材料，备用；

步骤六、按照所述重量百分含量，分别称取聚丙烯基体、相容剂、抗氧化剂和润滑剂在高速混合机中混合均匀，制得混合物，然后将该混合物加入双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆转速设定为40~50r/min，机筒温度为：一区175℃、二区180℃、三区180℃和四区175℃，造粒时间为20~25min，制得混合物粒料，备用；

步骤七、将步骤六制得的混合物粒料加入到双辊开炼机中，双辊开炼机前辊温度设置为180℃，后辊温度设定为175℃，待混合物粒料全部熔融后，按照所述重量百分含量，分别称取滑石粉、芥酸酰胺、步骤二制得的玻璃微珠填料、步骤四制得的高岭土微胶囊粉和步骤五制得的晶须增强材料，依次加入到熔融的混合物粒料中，保持双辊开炼机温度不变，熔融共混4~8min，制得改性聚丙烯复合增韧材料。

本发明制得的高岭土微胶囊粉，高岭土被包覆在微胶囊中，与现有将高岭土直接加入聚丙烯基体中相比，由于高岭土与基体相容性差，需要对高岭土进行改性才能使二者相容，而微胶囊与聚丙烯基体的相容性良好，高岭土微胶囊粉可起到结晶成核剂的作用，均匀分散的高岭土微胶囊粉使聚丙烯球晶尺寸变小，结晶度提高。