[发明专利]一种增强增韧聚丙烯材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种增强增韧聚丙烯材料及其制备方法，将体积比为6：3：1的无水乙醇、氯仿和水混合；将0.1‑3g的硅烷偶联剂、0.1‑3g的β成核剂依次溶于溶剂中，形成处理液；将10‑50重量份的短切玻纤浸入处理液内，80℃下搅拌2h后减压蒸馏去除溶剂，120℃烘干；将100重量份的聚丙烯、0.01‑0.1重量份的润滑剂，0.5‑1重量份的抗氧剂混合后从双螺杆挤出机的主喂料口加入，将处理液处理过的短切玻纤从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，熔融共混、牵伸、挤出、冷却切粒，制得。本发明的优点是：β晶含量和结晶度高，再结合玻纤增强，可大大提高材料的强度和韧性，相容性好，处理剂用量少，制备方便，材料成本低。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是涉及一种增强增韧聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯管材具有质轻、无毒、耐热、耐腐蚀、使用寿命长、安装方便、连接可靠、可回收利用等优点，作为一种新型绿色建筑节能材料，广泛应用于建筑供水系统、采暖系统、气体传输系统、化工流体输送系统、水处理系统、农业灌溉系统等。随着我国经济飞速发展，聚丙烯管材的用量也大幅增长，市场占有率迅速提高，是我国建设部重点推广的三大新型塑料管材的首推品种，近几年发展势头迅猛。

然而在低温下，由于聚丙烯的玻璃化转变温度在0℃左右，在5℃以下存在一定的低温脆性，低温下受外力易对管材造成损伤，从而给北方寒冷地区冬季施工和运输带来不便；在较高温度下，聚丙烯管材的强度降低，承压能力随之下降，限制了聚丙烯管材的应用范围。

CN201610608273、CN201410829021、CN201410520388等大多数中国发明专利文献中公开的技术方案为：利用玻纤、滑石粉、云母等无机刚性粒子，加上各类增韧剂、相容剂、成核剂及其他加工助剂熔融复合改性，提高聚丙烯的强度及韧性。这些方法存在组分复杂，添加量多，成本高的缺陷。此外，由于成核剂添加量少，故其在聚丙烯基体中不易均匀分散。

发明内容

本发明的目的是将玻纤对聚丙烯材料的增强作用与β成核剂对聚丙烯成核作用相结合，提供一种强度高、韧性好、无需添加相容剂和增韧剂且成核剂分散均匀的增强增韧聚丙烯材料。

本发明的另一目的是提供一种制备方便、材料成本低的增强增韧聚丙烯材料的制备方法。

本发明的技术解决方案是：一种增强增韧聚丙烯材料，其原料组份为：100重量份的聚丙烯，10-50重量份的经处理液处理的短切玻纤，0.01-0.1重量份的润滑剂，0.5-1重量份的抗氧剂，所述聚丙烯为熔体流动速率0.1-3g/min的共聚聚丙烯，所述处理液的原料组份为：10-50ml的溶剂，0.1-3g的硅烷偶联剂，0.1-2g的β成核剂；所述溶剂由体积比为6：3：1的无水乙醇、氯仿和水混合而成；所述润滑剂由重量份比例为1：2-3的外润滑剂和内润滑剂复配而成，外润滑剂选自脂肪酸酰胺、硬脂酸及其盐类的一种或几种，内润滑剂选自烃类、有机硅类或小分子聚合物润滑剂的一种或几种；所述抗氧剂选自抗氧剂1076、抗氧剂1330、抗氧剂DSTDP、DLTDP抗氧剂1010或抗氧剂168的一种或几种。

聚丙烯用于挤出成管，故其熔体流动速率不可太大，否则影响管材力学性能和使用寿命，且若熔体流动速率过大，无法挤出成管。加入润滑剂后，可以促进玻纤在基体中的均匀分散，保证改性效果，且优化聚丙烯的加工性能，使产品表面光滑、光泽度好且无“浮纤”。抗氧剂的加入可防止聚丙烯分子链氧化降解，保证改性效果，大大提高聚丙烯材料的耐热性能和耐老化性。经处理液浸泡后的玻纤表面产生大量羟基，一部分与硅烷作用，可增加玻纤与聚丙烯基体的相容性，促使其均匀分散，提高材料强度；一部分还可吸附β成核剂，最终使含量很少的成核剂也均匀分散，从而更好地起到异相成核的作用，使聚丙烯更多更快的形成β晶，增加材料韧性。将玻纤对聚丙烯材料的增强作用和β成核剂对聚丙烯材料的成核作用相结合，二者协同，可大大提高聚丙烯材料的强度和韧性，且加工容易，无“浮纤”现象。全部原料易得，处理剂添加量小，无需额外添加相容剂，材料成本较低。使用本发明材料生产出的管材耐静压强度和耐低温冲击性能大大提高。