专利名称：：一种聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种复合材料及其制备方法，特别是涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术：
：现有的聚丙烯树脂由于具有高模量、高强度和耐温性能好的特点，而被广泛应用于器皿及各种壳体的制造。但由于聚丙烯本身耐冲击性能差，具有良好耐冲击能力且同时具有良好刚性、强度和耐温性能的聚丙烯材料逐渐被开发和应用。改进聚丙烯冲击性能的手段包括以下几种(1)将乙丙橡胶和乙烯辛烯共聚物等弹性体材料引入到聚丙烯中；(2)将碳酸钙等纳米粒子填料填充到聚丙烯中。但向聚丙烯中引入弹性体材料会导致其刚性显著降低。在聚丙烯中填充纳米粒子时存在粒子团聚问题，纳米粒子在聚丙烯中的分散难于控制。为了改进聚丙烯的耐冲击能力，也可以同时将弹性体材料和填料同时引入到聚丙烯中，或者通过改善聚丙烯的结晶性能实现，但均难以兼顾聚丙烯材料良好的耐冲击性能及其原有高模量、高强度和耐温性能好的特点。通过不同的方法对聚丙烯材料进行改性，在保持聚丙烯材料的刚性不会明显降低的条件下显著提升其耐冲击能力，实现改性材料的刚韧平衡，是聚丙烯材料改性中的核心问题。要解决好这个问题，需要合理确定材料体系组成，有效改善材料内结构空间分布和界面的优化处理。
发明内容本发明的目的在于克服已有技术中改进聚丙烯冲击性能的问题，在保持聚丙烯材料的刚性不会明显降低的条件下显著提升其耐冲击能力，从而实现改性后材料的刚性和韧性的平衡。本发明的一种聚丙烯复合材料，由聚丙烯树脂、超细碳酸钙填料和弹性体材料组成，其中聚丙烯树脂为100重量份，超细碳酸钙填料为14一30重量份，弹性体材料为7—15重量份；所述超细碳酸钙填料的大小为6000—7000目，先经过硬脂酸表面偶联处理后再以铝酸酯进行表面处理，硬脂酸用量为超细碳酸钙填料重量的0.2—2%，处理温度为90一120。C，铝酸酯用量为超细碳酸钙填料重量的0.5—1.5%，处理温度为90—120。C。所述聚丙烯树脂为均聚等规聚丙烯树脂。所述超细碳酸钙填料的大小为6500目。所述超细碳酸钙填料和弹性体材料的重量比为2:1。所述弹性体材料为乙烯、丙烯或其它小分子烯类单体的共聚物。所述弹性体材料为乙丙橡胶、乙烯辛烯共聚物。所述弹性体材料的粒子大小与聚丙烯树脂的粒子大小相当，即两种材料粒子大小的数量级相接近。本发明的一种聚丙烯复合材料的制备方法，按照下述步骤进行(1)超细碳酸钙填料的表面处理将大小为6000—7000目的超细碳酸钙填料先经过硬脂酸表面偶联处理后再以铝酸酯进行表面处理，硬脂酸用量为超细碳酸钙填料重量的0.2—2%，处理温度为90—120°C;铝酸酯的用量为超细碳酸钙填料重量的0.5—1.5%，处理温度为卯一120。C;(2)将100重量份的聚丙烯树脂、7—15重量份的弹性体材料、14一30重量份的经偶联和杂化处理的超细碳酸钙填料直接放入高速混合机中初混，室温条件下混合均匀，再移入双螺杆挤出机中混炼均匀，造粒，混炼温度为210—230。C。所述聚丙烯树脂为均聚等规聚丙烯树脂。所述超细碳酸钙填料的大小为6500目。所述超细碳酸钙填料和弹性体材料的重量比为2:1。所述弹性体材料为乙烯、丙烯或其它小分子烯类单体的共聚物。所述弹性体材料为乙丙橡胶、乙烯辛烯共聚物。所述弹性体材料的粒子大小与聚丙烯树脂的粒子大小相当，即两种材料粒子大小的数量级相接近。本发明选用特定颗粒大小的超细碳酸钙填料，并采用铝酸酯对其进行表面偶联和杂化处理，在弹性体及聚丙烯树脂熔体中均匀分散而不产生团聚，且能够对复合材料产生有效补强作用，增加复合材料中基于聚丙烯树脂的分子链相互缠结而形成网络结构。在聚丙烯中分别加入弹性体材料和经过处理的超细碳酸钙填料，在一步法熔融共混复合过程中经材料内部的自组织过程，由弹性体包覆经表面处理的超细碳酸钙粒子，进而增韧聚丙烯树脂，得到具有刚韧平衡特点的聚丙烯改性复合材料。和现有技术相比，本发明涉及到的聚丙烯填充改性复合材料的成本与原聚丙烯树脂相当，工艺实施技术条件为常规条件，改性复合材料的刚性与改性前的聚丙烯树脂相当，.室温冲击强度和低温冲击强度也改善明显。具体实施例方式下面结合实施例进一步说明本发明的技术方案。本发明的实施例釆用的聚丙烯树脂为均聚等规聚丙烯树脂，可具有不同的熔体流动速率，如商品化的聚丙烯树脂T30s或T1701。作为本发明涉及复合材料中的超细碳酸钙粒子的大小，可以选择6000—7000目相近尺寸的颗粒大小，可以优先选用6500目大小的超细碳酸钙粉体材料。作为本发明复合材料涉及弹性体材料，可采用如乙丙橡胶(EPDM)、乙烯辛烯共聚物(POE)等，由于其分子链结构和粘弹性特征与复合材料的最终性能相关，应优先选用能包覆超细碳酸钙粒子并能均匀分散在聚丙烯树脂熔体中，且本身具有良好刚性基础的弹性体材料。此外，弹性体材料的粒子大小与聚丙烯树脂的粒子大小相当，即两种材料粒子大小的数量级相接近。本发明使用的双螺杆挤出机的L/D=32，加料段温度16(TC，捏合段温度210—230。C，口模温度19(TC。实施例1(1)将大小为6000目的10g超细碳酸钙填料先经过硬脂酸表面偶联处理后再以铝酸酯进行表面处理，硬脂酸的用量为0.28，处理温度为120'C;铝酸酯的用量为0.15g，处理温度为12(TC;(2)将100份重量的均聚等规聚丙烯树脂，7重量份的乙丙橡胶，14重量份的经过处理的超细碳酸钙填料直接放入高速混合机中初混，室温条件下混合均匀，再移入双螺杆挤出机中混炼均匀，混炼温度为21(TC，经水冷切粒即可得到本发明的聚丙烯复合材料。实施例2(1)将大小为7000目的10g超细碳酸钙填料先经过硬脂酸表面偶联处理后再以铝酸酯进行表面处理，硬脂酸的用量为0.02g，处理温度为90'C;铝酸酯的用量为0.05g，处理温度为90°C;(2)将100份重量的均聚等规聚丙烯树脂，15重量份的乙烯辛烯共聚物，30重量份的经过处理的超细碳酸钙填料直接放入高速混合机中初混，室温条件下混合均匀，再移入双螺杆挤出机中混炼均匀，混炼温度为23(TC，经水冷切粒即可得到本发明的聚丙烯复合材料。实施例3(1)将大小为6500目的10g超细碳酸钙填料先经过硬脂酸表面偶联处理后再以铝酸酯进行表面处理，硬脂酸的用量为0.1g，处理温度为IO(TC;铝酸酯的用量为0.1g，处理温度为iocrc;(2)将IOO份重量的均聚等规聚丙烯树脂，IO重量份的乙丙橡胶，20重量份的经过处理的超细碳酸钙填料直接放入高速混合机中初混，室温条件下混合均匀，再移入双螺杆挤出机中混炼均匀，混炼温度为22(TC，经水冷切粒即可得到本发明的聚丙烯复合材料。实施例4(1)将大小为6800目的10g超细碳酸钙填料先经过硬脂酸表面偶联处理后再以铝酸酯进行表面处理，硬脂酸的用量为0.02g，处理温度为11(TC;铝酸酯的用量为0.15g，处理温度为ll(TC;(2)将IOO份重量的均聚等规聚丙烯树脂，IO重量份的乙烯辛烯共聚物，20重量份的经过处理的超细碳酸钙填料直接放入高速混合机中初混，室温条件下混合均匀，再移入双螺杆挤出机中混炼均匀，混炼温度为22(TC，经水冷切粒即可得到本发明的聚丙烯复合材料。实施例5(1)将大小为6200目的10g超细碳酸钙填料先经过硬脂酸表面偶联处理后再以铝酸酯进行表面处理，硬脂酸的用量为0.15g，处理温度为11(TC;铝酸酯的用量为0.1g，处理温度为120。C;(2)将100份重量的均聚等规聚丙烯树脂，IO重量份的乙丙橡胶，25重量份的经过处理的超细碳酸钙填料直接放入高速混合机中初混，室温条件下混合均匀，再移入双螺杆挤出机中混炼均匀，混炼温度为23(TC，经水冷切粒即可得到本发明的聚丙烯复合材料。实施例6(1)将大小为6500目的10g超细碳酸钙填料先经过硬脂酸表面偶联处理后再以铝酸酯进行表面处理，硬脂酸的用量为0.02g，处理温度为9(TC;铝酸酯的用量为0.1g，处理温度为IO(TC;(2)将100份重量的均聚等规聚丙烯树脂，15重量份的乙烯辛烯共聚物，20重量份的经过处理的超细碳酸钙填料直接放入高速混合机中初混，室温条件下混合均匀，再移入双螺杆挤出机中混炼均匀，混炼温度为230°C，经水冷切粒即可得到本发明的聚丙烯复合材料。实施例7(1)将大小为7000目的10g超细碳酸钙填料先经过硬脂酸表面偶联处理后再以铝酸酯进行表面处理，硬脂酸的用量为0.2§,处理温度为115'C;铝酸酯的用量为0.05g，处理温度为95°C;(2)将100份重量的均聚等规聚丙烯树脂，7重量份的乙烯辛烯共聚物，20重量份的经过处理的超细碳酸钙填料直接放入高速混合机中初混，室温条件下混合均匀，再移入双螺杆挤出机中混炼均匀，混炼温度为230°C，经水冷切粒即可得到本发明的聚丙烯复合材料。实施例8(1)将大小为6000目的10g超细碳酸钙填料先经过硬脂酸表面偶联处理后再以铝酸酯进行表面处理，硬脂酸的用量为0.1g，处理温度为11(TC;铝酸酯的用量为0.15g，处理温度为IO(TC;(2)将100份重量的均聚等规聚丙烯树脂，15重量份的乙丙橡胶，20重量份的经过处理的超细碳酸钙填料直接放入高速混合机中初混，室温条件下混合均匀，再移入双螺杆挤出机中混炼均匀，混炼温度为230。C，经水冷切粒即可得到本发明的聚丙烯复合材料。实施例9(1)将大小为6000目的10g超细碳酸钙填料先经过硬脂酸表面偶联处理后再以铝酸酯进行表面处理，硬脂酸的用量为0,2g，处理温度为120"C;铝酸酯的用量为0.15g，处理温度为120°C;(2)将IOO份重量的均聚等规聚丙烯树脂，15重量份的乙烯辛烯共聚物，30重量份的经过处理的超细碳酸钙填料直接放入高速混合机中初混，室温条件下混合均匀，再移入双螺杆挤出机中混炼均匀，混炼温度为21(TC，经水冷切粒即可得到本发明的聚丙烯复合材料。实施例10(1)将大小为6500目的10g超细碳酸钙填料先经过硬脂酸表面偶联处理后再以铝酸酯进行表面处理，硬脂酸的用量为0.1g，处理温度为12(TC;铝酸酯的用量为0.15g，处理温度为120°C;(2)将100份重量的均聚等规聚丙烯树脂，7重量份的乙烯辛烯共聚物，14重量份的经过处理的超细碳酸钙填料直接放入高速混合机中初混，室温条件下混合均匀，再移入双螺杆挤出机中混炼均匀，混炼温度为22(TC，经水冷切粒即可得到本发明的聚丙烯复合材料。本发明的聚丙烯复合材料与聚丙烯树脂的性质，详见下表，需要说明的是性能测试采用国家标准，例如拉伸弹性模量采用GB/T1040-1992，弯曲模量采用GB/T9341-2000，室温缺口冲击强度采用GB/T1843-1996，低温缺口冲击强度采用GB/T1843-1996<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。权利要求1.一种聚丙烯复合材料，由聚丙烯树脂、超细碳酸钙填料和弹性体材料组成，其特征在于，聚丙烯树脂为100重量份，超细碳酸钙填料为14-30重量份，弹性体材料为7-15重量份；所述超细碳酸钙填料的大小为6000-7000目，先经过硬脂酸表面偶联处理后再以铝酸酯进行表面处理，硬脂酸用量为超细碳酸钙填料重量的0.2-2％，处理温度为90-120℃，铝酸酯用量为超细碳酸钙填料重量的0.5-1.5％，处理温度为90-120℃。2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯复合材料，其特征在于，所述弹性体材料为乙丙橡胶、乙烯辛烯共聚物，所述弹性体材料的粒子大小与聚丙烯树脂的粒子大小相当。3.根据权利要求1所述的一种聚丙烯复合材料，其特征在于，所述超细碳酸钙填料的大小为6500目。4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯复合材料，其特征在于，所述超细碳酸钙填料和弹性体材料的重量比为2:1。5.根据权利要求1所述的一种聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯树脂为均聚等规聚丙烯树脂。6.—种制备如权利要求1所述聚丙烯复合材料的方法，其特征在于，按照下述步骤进行(1)超细碳酸钙填料的表面处理将大小为6000—7000目的超细碳酸钙填料先经过硬脂酸表面偶联处理后再以铝酸酯进行表面处理，硬脂酸用量为超细碳酸钙填料重量的0.2_2%，处理温度为90—12(TC;铝酸酯的用量为超细碳酸钙填料重量的0.5—1.5%，处理温度为卯—120。C;(2)将100重量份的聚丙烯树脂、7—15重量份的弹性体材料、14一30重量份的经偶联和杂化处理的超细碳酸钙填料直接放入高速混合机中初混，室温条件下混合均匀，再移入双螺杆挤出机中混炼均匀，造粒，混炼温度为210—23(TC。7.根据权利要求6所述的一种制备聚丙烯复合材料的方法，其特征在于，所述弹性体材料为乙丙橡胶、乙烯辛烯共聚物，所述弹性体材料的粒子大小与聚丙烯树脂的粒子大小相当。8.根据权利要求6所述的一种制备聚丙烯复合材料的方法，其特征在于，所述超细碳酸钙填料的大小为6500目。9.根据权利要求6所述的一种制备聚丙烯复合材料的方法，其特征在于，所述超细碳酸钙填料和弹性体材料的重量比为2:1。10.根据权利要求6所述的一种制备聚丙烯复合材料的方法，其特征在于，所述聚丙烯树脂为均聚等规聚丙烯树脂。全文摘要本发明公开了一种聚丙烯复合材料，由100重量份聚丙烯树脂、14-30重量份大小为6000-7000目的超细碳酸钙填料和7-15重量份弹性体材料组成，首先将超细碳酸钙填料经过硬脂酸表面偶联处理后再以铝酸酯进行表面处理，然后将聚丙烯树脂、弹性体材料和超细碳酸钙填料直接放入高速混合机中初混，室温条件下混合均匀，再移入双螺杆挤出机中混炼均匀，造粒。和现有技术相比，本发明涉及到的聚丙烯填充改性复合材料的成本与原聚丙烯树脂相当，工艺实施技术条件为常规条件，改性复合材料的刚性与改性前的聚丙烯树脂相当，室温冲击强度和低温冲击强度也改善明显。文档编号C08K9/00GK101575433SQ200910069250公开日2009年11月11日申请日期2009年6月12日优先权日2009年6月12日发明者李景庆,京盛,马桂秋申请人:天津大学