一种棒状硫酸钙和纳米碳酸钙改性聚丙烯复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法，尤其涉及一种棒状硫酸钙和纳米碳酸钙改性聚丙烯复合材料及其制备方法，属于改性高分子材料
技术领域：
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背景技术：
：聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，因为其具有优异的耐溶剂性、流动性、电绝缘性、化学稳定性以及低成本等优点而被广泛应用于汽车、家电、包装等领域，但其自身的一些缺点也限制了其使用范围，如高温刚性不足、低温发脆、结晶效果差、印刷性能差等，因而聚丙烯的改性一直是科研人员关注的热点。刚性粒子增韧技术是制备兼具有高强度和高韧性聚合物的有效手段，利用无机刚性粒子改性聚丙烯可以有效的提高聚丙烯复合物的性能，降低其制备成本。中国发明专利申请（cn102040768a）公开了一种用碳酸钙纳米复合物改性聚丙烯材料的制备方法，经过改性后的聚丙烯相较于纯的聚丙烯材料在弯曲模量和弯曲强度上有明显的提升，在冲击韧性上也有较小幅度的提高。中国发明专利申请（cn102234394a）公开了一种用硫酸钙晶须改性聚丙烯材料的制备方法，改性后的聚丙烯复合材料冲击强度和韧性得到明显的提高。中国发明专利申请（cn107686601a）公开了一种碳酸钙包覆滑石粉改性聚丙烯材料的制备方法，改性后的复合材料分散较为均匀，其力学性能得到明显的提高。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是克服现有聚丙烯材料的不足，提供一种韧性好、抗冲击性能好、制备工艺简单、成本低的棒状硫酸钙和纳米碳酸钙改性聚丙烯复合材料及其制备方法。本发明用弱碱性的纳米碳酸钙包覆弱酸性的棒状硫酸钙改性聚丙烯，在降低材料制备成本的同时可以有效的改善了聚丙烯材料的综合性能。本发明采取的技术方案具体如下。本发明提供一种棒状硫酸钙和纳米碳酸钙改性聚丙烯复合材料，其由以下重量份数的原料制成：聚丙烯100份，棒状硫酸钙8~12份，纳米碳酸钙0~6份。优选的，聚丙烯100份，棒状硫酸钙9~10份，纳米碳酸钙4~5份。本发明中，棒状硫酸钙ph值在6.01~6.54之间，直径为5~30μm，长径比介于8:1~10:1之间。本发明中，聚丙烯的重均分子量在4000~5000之间，纳米碳酸钙ph值在8.21~8.56之间，粒径为50nm~200nm。本发明还提供一种上述的棒状硫酸钙和纳米碳酸钙改性聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：（1）将棒状硫酸钙和纳米碳酸钙在高速混合机中混合1~2min，得到纳米碳酸钙和硫酸钙的混合物；（2）将步骤（1）所述的混合物和聚丙烯粒子在高速混合机中混合1~2min，得到硫酸钙、纳米碳酸钙和聚丙烯的混合物；（3）将步骤（2）所述的混合物于双螺杆造粒机中挤出造粒，料筒温度为220℃~250℃，螺杆转速为80~100转/分钟；（4）将步骤（3）中得到的塑料粒子用双螺杆注塑机注塑成型。和现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明将棒状硫酸钙作为结构导向剂，同时也作为一种填充介质，将纳米碳酸钙作为填充剂包覆在棒状硫酸钙表面，降低了硫酸钙的吸水性，提高了复合材料抗冲击性能，同时棒状的硫酸钙可以有效的提高聚丙烯复合材料的抗拉伸强度。本发明用弱酸性的棒状硫酸钙和弱碱性的纳米碳酸钙发生中和反应，提高了无机填料之间的结合力，在没有添加任何相容剂和分散剂的前提下，相较于纯的聚丙烯塑料，其韧性和抗拉伸性能下降不大，而且复合材料的抗弯曲性能有小幅度的提高。此外硫酸钙价格低廉，作为一种塑料填充剂，可以有效的降低复合材料的制备成本。本发明制备工艺简单，制备成本低，适用于制作工程塑料，可以广泛应用于汽车、电子电气、家具等行业。附图说明图1为棒状硫酸钙的sem图。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。图1为棒状硫酸钙的sem图。实施例1本实施例棒状硫酸钙和纳米碳酸钙改性聚丙烯复合材料由以下重量份数的原料制成：聚丙烯100份。聚丙烯使用的是台塑永嘉烯，牌号为3003。硫酸钙为工业级硫酸钙，型号为dn-8848，是一种弱酸性棒状固体，ph值在6.01~6.54之间，其直径为5~30μm，长径比介于8:1~10:1之间。纳米碳酸钙型号为hg-012，是一种弱碱性固体，ph值在8.21~8.56之间，其粒径为50nm~200nm。其制备方法的具体步骤如下：（1）将聚丙烯粒子于双螺杆造粒机中挤出造粒，料筒温度为220℃、螺杆转速为80转/分钟。（2）将步骤（1）中的塑料粒子用双螺杆注塑机注塑成型。将塑料挤塑成型后采用万能材料试验机、悬臂梁冲击试验机对注塑成型的塑料制品进行性能测试，主要测试了塑料的冲击韧性、最大值处拉伸载荷和弯曲应力在最大值处弯曲载荷，结果如表1所示，结果表明纯的聚丙烯塑料冲击韧性和抗拉伸性能较好，但强度相对较小。表1实施例1-4产品性能测试结果数据实施例1实施例2实施例3实施例4韧性（kj/m2）128.148118.071119.258120.565最大值处拉伸载荷(n)924.516869.714873.723907.176弯曲应力在最大值处弯曲载荷（mpa）33.98934.96535.60436.340实施例2本实施例棒状硫酸钙和纳米碳酸钙改性聚丙烯复合材料由以下重量份数的原料制成：聚丙烯100份，棒状硫酸钙10份。其制备方法的具体步骤如下：（1）将棒状硫酸钙和聚丙烯粒子在高速混合机中混合1min，得到硫酸钙和聚丙烯的混合物。（2）将步骤（1）所述的混合物于双螺杆造粒机中挤出造粒，料筒温度为230℃、螺杆转速为80转/分钟。（3）将步骤（2）中的塑料粒子用双螺杆注塑机注塑成型。将改性塑料挤塑成型后分别测试了塑料的冲击韧性、最大值处拉伸载荷和弯曲应力在最大值处弯曲载荷，结果如表1所示，结果表明添加10份棒状硫酸钙后的聚丙烯复合材料，其冲击韧性和抗拉伸性能相较于纯的聚丙烯塑料有所下降，但其强度有小幅度的提高。实施例3本实施例棒状硫酸钙和纳米碳酸钙改性聚丙烯复合材料由以下重量份数的原料制成：聚丙烯100份，棒状硫酸钙10份，纳米碳酸钙2.5份。其制备方法的具体步骤如下：（1）将棒状硫酸钙和纳米碳酸钙在高速混合机中混合1min，得到纳米碳酸钙和硫酸钙的混合物。（2）将步骤（1）所述的混合物和聚丙烯粒子在高速混合机中混合2min，得到硫酸钙、纳米碳酸钙和聚丙烯的混合物。（3）将步骤（2）所述的混合物于双螺杆造粒机中挤出造粒，料筒温度为230℃、螺杆转速为90转/分钟。（4）将步骤（3）中的塑料粒子用双螺杆注塑机注塑成型。将改性塑料挤塑成型后分别测试了塑料的冲击韧性、最大值处拉伸载荷和弯曲应力在最大值处弯曲载荷，结果如表1所示，结果表明添加10份棒状硫酸钙和2.5份的纳米碳酸钙后的聚丙烯复合材料，其冲击韧性、抗拉伸性能和强度相较于添加10份棒状硫酸钙的改性聚丙烯塑料有小幅度的提高。实施例4本实施例棒状硫酸钙和纳米碳酸钙改性聚丙烯复合材料由以下重量份数的原料制成：聚丙烯100份，棒状硫酸钙10份，纳米碳酸钙5份。其制备方法的具体步骤如下：（1）将棒状硫酸钙和纳米碳酸钙在高速混合机中混合1min，得到纳米碳酸钙和硫酸钙的混合物。（2）将步骤（1）所述的混合物和聚丙烯粒子在高速混合机中混合2min，得到硫酸钙、纳米碳酸钙和聚丙烯的混合物。（3）将步骤（2）所述的混合物于双螺杆造粒机中挤出造粒，料筒温度为250℃、螺杆转速为100转/分钟。（4）将步骤（3）中的塑料粒子用双螺杆注塑机注塑成型。将改性塑料挤塑成型后分别测试了塑料的冲击韧性、最大值处拉伸载荷和弯曲应力在最大值处弯曲载荷，结果如表1所示，结果表明添加10份棒状硫酸钙和5份的纳米碳酸钙后的聚丙烯复合材料，其冲击韧性、抗拉伸性能和强度相较于添加10份棒状硫酸钙的改性聚丙烯塑料有小幅度的提高。当前第1页12