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一种聚丙烯塑木复合材料及其制备方法

阅读:215发布:2020-05-11

专利汇可以提供一种聚丙烯塑木复合材料及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种聚丙烯塑木 复合材料 及其制备方法。所述复合材料包括如下重量份数的组分:改性聚丙烯100份、木粉10~70份、相容剂4~20份、 无机填料 4~15份、纳米 碳 酸 钙 2~8份、增韧剂2~8份和抗 氧 剂。本发明所述聚丙烯塑木复合材料具有良好的 力 学性能和热 变形 温度 ,复合材料各组分共混改善了木粉的分散性和与基体 树脂 的相容性,所述加工方法简单易操作、环保无害。所述聚丙烯塑木复合材料可广泛用于市政园林、家居办公、 包装 运输等多个领域,具有广阔的市场前景。,下面是一种聚丙烯塑木复合材料及其制备方法专利的具体信息内容。

1.一种聚丙烯塑木复合材料,其特征在于所述聚丙烯塑木复合材料是由包含以下组分的原料制备得到:
改性聚丙烯、木粉、无机填料、纳米、相容剂、增韧剂和抗剂;
以重量份数计:
2.根据权利要求1所述的聚丙烯塑木复合材料,其特征在于所述聚丙烯塑木复合材料是由包含以下组分的原料制备得到,以重量份数计:
3.根据权利要求1所述的聚丙烯塑木复合材料,其特征在于:
所述改性聚丙烯为甲基丙烯酸甘油酯接枝聚丙烯,接枝单体的聚丙烯为均聚或共聚聚丙烯,改性聚丙烯中甲基丙烯酸缩水甘油酯单体的接枝率为3~4.5%。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯塑木复合材料,其特征在于:
所述木粉粒径为60~300目。
5.根据权利要求4所述的聚丙烯塑木复合材料,其特征在于:
所述木粉粒径为60~100目。
6.根据权利要求1所述的聚丙烯塑木复合材料,其特征在于:
所述无机填料粒径为1~10μm,选自滑石粉、硫酸钡、硫酸钙、碳酸钙或蒙脱土中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的聚丙烯塑木复合材料,其特征在于:
所述纳米碳酸钙的粒径为0.01~0.1μm。
8.根据权利要求1所述的聚丙烯塑木复合材料,其特征在于:
所述相容剂为极性单体接枝聚合物,其中所述聚合物选自聚乙烯、聚丙烯中的至少一种,所述极性单体选自来酸酐及其衍生物、丙烯酸及其衍生物中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的聚丙烯塑木复合材料,其特征在于:
所述增韧剂选自乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、或极性单体接枝乙烯-辛烯共聚物或苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物中至少一种,其中所述极性单体选自马来酸酐及其衍生物、丙烯酸及其衍生物中的至少一种。
10.一种根据权利要求1~9之任一项所述的聚丙烯塑木复合材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
将木粉干燥,按所述量将所述组分混合均匀,在190~210℃下经过熔融共混、挤出、造粒,制得所述聚丙烯塑木复合材料。

说明书全文

一种聚丙烯塑木复合材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及高分子复合材料领域,具体地说,是涉及一种高性能聚丙烯塑木复合材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 塑木复合材料是以塑料树脂、木粉等植物纤维粉为主要原料通过挤出、注射等工艺加工成型的新型复合材料。由于聚丙烯具有良好的学性能、化学稳定性及低廉的价格,木粉填充聚丙烯的制品被广泛用于汽车、装修、家具等行业中。一方面,木粉主要成分是木质素和纤维素等,含丰富的羟基,易产生自聚,而聚丙烯为非极性的高结晶聚合物,其本身与木粉的相容性较差,会导致塑木材料出现韧性差、成型收缩率大等问题。另一方面,塑木复合材料由于填充大量的木粉,材料的力学性能尤其是抗冲击性能比较低,在生产、储存和使用过程中会导致塑木材料的断裂失效等问题,影响使用寿命和使用效果。
[0003] 现有技术中通常采用添加大量的相容剂或是采用偶联剂等对木粉进行表面改性以提高塑木材料产品的性能,这往往使加工过程较为繁杂。因此,开发一种加工工艺简单,可保持聚丙烯材料本身高强度及耐热性优点的塑木材料用以满足更多方面的应用需求是十分必要的。

发明内容

[0004] 本发明提供了一种聚丙烯塑木复合材料及其制备方法,可以改善聚丙烯基塑木材料的抗冲性能和耐热性能。
[0005] 本发明的目的之一是提供一种聚丙烯塑木复合材料,是由包含以下组分的原料制备得到:改性聚丙烯、木粉、无机填料、纳米、相容剂、增韧剂和抗剂,其中以重量份数计:
[0006]
[0007] 其中所述改性聚丙烯优选为甲基丙烯酸甘油酯接枝聚丙烯,可由常规方法制得。接枝单体的聚丙烯可以为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯。优选改性聚丙烯中甲基丙烯酸缩水甘油酯单体接枝率为3~4.5%。在230℃×2.16kg测试条件下,改性聚丙烯的熔体流动速率为2~90g/10min。
[0008] 所述木粉包括但不限于杨木、杉木、松木等木粉,粒径优选为60~300目,更优选60~100目。
[0009] 所述无机填料的粒径范围优选为1~10μm,优选为滑石粉、硫酸钡、硫酸钙、碳酸钙或蒙脱土中的至少一种。
[0010] 所述纳米碳酸钙的粒径范围优选为0.01~0.1μm。
[0011] 所述相容剂优选为极性单体接枝聚合物,所述聚合物选自聚乙烯、聚丙烯中的至少一种,所述极性单体可选来酸酐及其衍生物、丙烯酸及其衍生物中的至少一种。
[0012] 所述增韧剂选自本领域常用的增韧剂,优选自乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、或者极性单体接枝乙烯-辛烯共聚物或苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物,所述极性单体选自马来酸酐及其衍生物、丙烯酸及其衍生物中的至少一种。
[0013] 所述抗氧剂采用本领域的常规抗氧剂,优选自如抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂2246、抗氧剂CA、抗氧剂168、抗氧剂626或抗氧剂636中的至少一种。所述抗氧剂的用量为常规用量,技术人员可根据实际情况调整,以改性聚丙烯100重量份计,优选为0.1~1重量份,更优选为0.3~0.5重量份。
[0014] 本发明还可根据加工需要添加各种本领域常用助剂,所述加工助剂为润滑剂光稳定剂、热稳定剂中的一种或两种以上的混合物。助剂用量为常规用量,技术人员可根据实际情况调整,优选地,以改性聚丙烯100重量份计,加工助剂为0.2~2重量份。
[0015] 本发明目的之二是提供一种改性聚丙烯塑木复合材料的制备方法,包括以下步骤:
[0016] 将木粉干燥,按所述量将所述组分混合均匀,在190~210℃下经过熔融共混、挤出、造粒,制得所述聚丙烯塑木复合材料。
[0017] 优选地,所述制备方法包括步骤:
[0018] (1)将木粉在70℃下干燥6h;
[0019] (2)按照配比将改性聚丙烯、木粉、无机填料、纳米碳酸钙、相容剂、增韧剂、抗氧剂和其他助剂混合均匀后加入双螺杆挤出机,在190℃~210℃下经过熔融共混、挤出、造粒,制得改性聚丙烯塑木复合材料。
[0020] 本发明与现有技术相比,具有如下有益效果:
[0021] 本发明中采用了改性聚丙烯,利用改性聚丙烯的接枝基团能够与木粉表面的羟基紧密结合,改善了木粉与聚丙烯的粘结力,而木粉本身无需经过改性处理。本发明还通过加入相容剂,与改性聚丙烯共同作用,进一步提高了聚丙烯与木粉的相容性。同时,改性聚丙烯可与填料和增韧剂协同作用实现塑木材料的力学性能的提高。
[0022] 本发明的聚丙烯塑木复合材料的加工方法简单易操作、环保无害,改善了材料的分散性和相容性,具有良好性能,可广泛用于市政园林、居家办公、包装运输等多个领域,具有广阔的市场前景。

具体实施方式

[0023] 下面结合实施例,对本发明作进一步详细说明。
[0024] 在实施例组合物配方中:
[0025] 改性聚丙烯为自制甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯,其中接枝单体的聚丙烯基体为中国石化生产的共聚聚丙烯,牌号为SP179,甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝率4.2%,在230℃×2.16kg测试条件下其熔体流动速率为6.8g/10min。
[0026] 甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯的制备:
[0027] 改性聚丙烯为常规悬浮固相接枝法制备得到。具体为:将浓度为10重量%的氯化钠水溶液200重量份升温至90℃,将100重量份聚丙烯粉料加入进行搅拌2小时后继续加入6重量份的单体GMA与0.06重量份引发剂过氧化苯甲酰加入到氯化钠水溶液中进行搅拌混合并反应6h,将反应产物经去离子水和丙洗涤除去未反应的单体和引发剂后进行干燥,得到改性聚丙烯粒子。
[0028] 木粉为杨木木粉,粒径范围为60~300目。
[0029] 无机填料选用粒径为5μm的滑石粉。
[0030] 纳米碳酸钙选用粒径范围为0.01~0.1μm。
[0031] 相容剂为南通日之升公司生产的马来酸酐接枝聚丙烯,牌号为佳易容系列CMG9801。
[0032] 增韧剂为美国科腾公司生产的马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物,牌号为FG1901。
[0033] 抗氧剂选用四[甲基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(抗氧剂1010)与三(2,4-二叔丁基)磷酸苯酯(抗氧剂168)复配使用,两者配比为质量1:1。
[0034] 此外还包括润滑剂等加工助剂,润滑剂为河北千友化工生产的硬脂酸钙。
[0035] 在对比例组合物配方中:聚丙烯为中国石化生产的共聚聚丙烯,牌号为SP179。其余组分规格牌号同实施例。
[0036] 聚丙烯塑木复合材料的制备:
[0037] 首先将木粉在70℃下干燥6h后,将改性聚丙烯、木粉、无机填料、纳米碳酸钙、相容剂、增韧剂、抗氧剂和加工助剂按配方比例称重,混合均匀后加入双螺杆挤出机中,使物料在190~210℃下熔融混合,然后造粒、冷却,得到改性聚丙烯塑木复合材料。
[0038] 实施例和对比例得到的聚丙烯组合物采用如下方法测试相关性能:
[0039] 本发明制备的聚丙烯组合物采用GB标准使用注塑机在195-210℃下注塑成测试样条。成型后,测试样条在温度为(23±2)℃、湿度为(50±5)%的标准环境中放置16-24h后进行测试,测试环境为(23±2)℃、湿度为(50±5)%。
[0040] 拉伸强度:按照GB/T1040测试。
[0041] 弯曲强度和弯曲模量:按照GB/T9341测试。
[0042] 简支梁缺口冲击强度:按照GB/T1043测试。
[0043] 热变形温度:按照GB/T1634测试。
[0044] 实施例1~6和对比例1-3的各组分配方见表1,实施例和对比例各样品性能测试结果见表2。
[0045] 表1实施例1~5和对比例1~2的各组分配方
[0046]
[0047] 表2实施例1~5及对比例1~3各项性能测试结果
[0048]
[0049] 通过实施例与对比例对比可以看出,使用改性聚丙烯有利于材料力学性能的提高,结合相容剂、增韧剂和填料等其它组分进行共混增强,可以显著改善塑木复合材料的冲击强度和弯曲性能,并且所述塑木复合材料的热变形温度也明显提高。
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