一种提高聚丙烯塑料热稳定性的方法
【专利摘要】本发明涉及一种提高聚丙烯塑料热稳定性的方法，包括：（1）将木质素与聚丙烯按质量比5∶95-20∶80混合均匀，将混合物料于150-250℃下进行熔融共混，得到混合均匀的共混物；（2）将上述共混物加入到微型注塑机的进料斗中在170-240℃下熔融，将得到的混合物熔体注射进模具中，冷却得到共混样条。本发明工艺简单，操作方法简单，成本低，木质素能够在聚丙烯结晶过程中起到一定的异相成核的作用，提高聚丙烯的结晶度和结晶能力，同时由于木质素三维网状结构的影响，能够提高复合材料的耐热性，可以在工业上得到推广，具有良好的应用前景。
【专利说明】一种提高聚丙烯塑料热稳定性的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于聚丙烯纤维的物理改性领域，特别涉及一种提高聚丙烯塑料热稳定性的方法。
【背景技术】
[0002]聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，有等规、无规和间规三种构型，工业产品以等规物为主要成分。聚丙烯熔融温度约174°C，密度约为0.91g/cm3，是最轻的通用塑料，具有高强度、硬度大、耐磨、耐弯曲疲劳、耐腐蚀、容易加工成型等优点，已成为人们日常生活中最普通的材料，同时又是商业、工业和【技术领域】中的关键问题。木质素是自然界合成量及存在量仅次于纤维素的天然高分子化合物。木质素与纤维素及半纤维素一起构成植物的主体，是地球上最丰富的可再生有机资源。木质素是聚酚类的三维网状高分子化合物，其基本结构单元为苯丙烷结构，共有三种基本结构(非缩合型结构)，即愈创木基结构、紫丁香基结构和对羟基苯基结构。木质素是一种复杂的、非结晶性的、三维网状酚类热塑性高分子聚合物。同时由于木质素存在结构复杂、物理化学性质不均一、分离提取困难及易缩合等诸多问题，使其至今没有被很好地利用。其主要存在于木材造纸工业废水和农业的废弃物中，严重的污染了环境。然而木质素是一种可再生的天然高分子物质，在合成高分子材料中引入木质素或者是衍生物，不仅能提高材料的性能，还能降低成本。
[0003]聚合物共混己经成为开发高聚物新材料的最重要最经济的方法，通过共混或填充改性引入低成本和多活性的木质素有望降低成本，保持甚至提高材料的性能。木质素及其衍生物能与聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)等高分子聚合物共混，在共混体系中，木质素起着刚性粒 子增强的作用，同时对材料的热稳定性、阻燃性、光降解等性能有一定的影响。并且，这种复合材料在尺寸稳定性、成型性、抗张能力和抗冲击能力方面都有一定的优势。木塑复合材料(Wood-Plastic Composites, WPC)是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，与一定含量的木质素、木粉、稻壳、秸杆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的板材或型材。主要用于建材、家具、物流包装等行业。由于保护环境观念的加强，美国建筑工业寻找木材的替代材料(不腐蚀、不翘曲、维修方便，外观与木材相似)，韩国和日本的造纸、木材加工厂为寻找锯木粉、废木屑等的应用，都推动和加速了 WPC的研究和应用开发。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种提高聚丙烯塑料热稳定性的方法，该方法工艺简单，操作方法简单，成本低，木质素能够在聚丙烯结晶过程中起到一定的异相成核的作用，提高聚丙烯的结晶度和结晶能力，同时由于木质素三维网状结构的影响，能够提高复合材料的耐热性，可以在工业上得到推广，具有良好的应用前景。
[0005]本发明的一种提高聚丙烯塑料热稳定性的方法，包括:
[0006](I)将木质素与聚丙烯按质量比5:95-20:80在高速搅拌机中混合均匀，将混合物料在微型共混仪中于150-250°C下进行熔融共混，得到混合均匀的共混物；
[0007](2)将上述共混物加入到微型注塑机的进料斗中在170_240°C下熔融，在注塑机压力下将得到的混合物熔体注射进模具中，冷却得到共混样条。
[0008]所述步骤(1)中的木质素和聚丙烯在真空50_90°C下烘干24~36h。
[0009]所述步骤(1)中的木质素为碱木质素、硫酸盐木质素、牛皮纸木质素、乙酸木质素或酶解木质素。
[0010]所述步骤(2)中的模具形状为哑铃状、长条状或圆片状。
[0011]所述步骤(2)中的模具温度为20_50°C。
[0012]所述步骤(2)中得到的共混样条结晶性能提高，结晶度为50-70%，在氮气中热稳定性提高，在350°C的空气中Ih的残留率(12%-16%)比纯pp (8.98%)大幅提高。
_3] 有益.效果
[0014]本发明通过加入生物质的木质素为原料来形成木质素/聚丙烯复合材料来提高聚丙烯的热稳定性，由于木质素分子骨架中含有大量的苯丙烷基结构，与聚丙烯具有较好相容性，使得木质素能够在聚丙烯基体上较均匀地分散。本发明工艺简单，操作方法简单，成本低，木质素能够在聚丙烯结晶过程中起到一定的异相成核的作用，提高聚丙烯的结晶度和结晶能力，同时由于木质素三维网状结构的影响，能够提高复合材料的耐热性，可以在工业上得到推广，具有良好的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为纯PP和木质素/PP质量比为10:90时共混样条红外图谱；
[0016]图2为木质素/PP质量比为15:85时共混样条的局部表面SEM图；
[0017]图3为木质素/PP质量比为10:90时共混样条的DSC ；
[0018]图4为木质素/PP质量比为10:90时共混样条与纯pp的氮气中的热失重图；
[0019]图5为木质素/PP质量比为15:85时共混样条与纯pp的空气中的热失重图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0021]实施例1
[0022]将在70°C下真空干燥24h的木质素粉末与聚丙烯按质量比5:95在高速搅拌机中混合均匀，将混合物料在微型共混仪中于180V下进行熔融共混，得到混合均匀的共混物；将上述共混物加入到微型注塑机的进料斗中在190°C下熔融，在注塑机压力下将混合物熔体注射进哑铃状模具中，模具的温度设定为30°C，冷却得到哑铃状的共混样条。其中共混样条结晶性能提闻，结晶度为50%,在氣气中热稳定性提闻，并且在350 °C的空气中Ih的残留率(12.73%)比纯 pp (8.98%)提高了 42%。
[0023]实施例2
[0024]将在70°C下真空干燥24h的木质素粉末与聚丙烯按质量比10:90在高速搅拌机中混合均匀，将混合物料在微型共混仪中于180V下进行熔融共混，得到混合均匀的共混物；将上述共混物加入到微型注塑机的进料斗中在200°C下熔融，在注塑机压力下将混合物熔体注射进长条状模具中，模具的温度设定为40°C，冷却得到长条状的共混样条。其中共混样条结晶性能提闻，结晶度为54%,在氣气中热稳定性提闻，并且在350 °C的空气中Ih的残留率(14.83%)比纯 pp (8.98%)提高了 65%。
[0025]实施例3
[0026]将在70°C下真空干燥24h的木质素粉末与聚丙烯按质量比15:85在高速搅拌机中混合均匀，将混合物料在微型共混仪中于170V下进行熔融共混，得到混合均匀的共混物；将上述共混物加入到微型注塑机的进料斗中在200°C下熔融，在注塑机压力下将混合物熔体注射进哑铃状模具中，模具的温度设定为30°C，冷却得到哑铃状的共混样条。其中共混样条结晶性能提闻，结晶度为62%,在氣气中热稳定性提闻，并且在350 °C的空气中Ih的残留率(15.47%)比纯 pp (8.98%)提高了 72%。
[0027]实施例4
[0028]将在70°C下真空干燥24h的木质素粉末与聚丙烯按质量比20:80在高速搅拌机中混合均匀，将混合物料在微型共混仪中于190V下进行熔融共混，得到混合均匀的共混物；将上述共混物加入到微型注塑机的进料斗中在200°C下熔融，在注塑机压力下将混合物熔体注射进圆片状模具中，模具的温度设定为30°C，冷却得到圆片状的共混样条。其中共混样条结晶性能提闻，结晶度为64%,在氣气中热稳定性提闻，并且在350 °C的空气中Ih的残留率(15.82%)比纯 pp (8.98%)提 高了 76%o
【权利要求】
1.一种提高聚丙烯塑料热稳定性的方法，包括: (1)将木质素与聚丙烯按质量比5:95-20:80混合均匀，将混合物料于150-250°C下进行熔融共混，得到混合均匀的共混物； (2)将上述共混物加入到微型注塑机的进料斗中在170-240°C下熔融，将得到的混合物熔体注射进模具中，冷却得到共混样条。
2.根据权利要求1所述的一种提高聚丙烯塑料热稳定性的方法，其特征在于:所述步骤(I)中的木质素和聚丙烯在真空50-90°C下烘干24~36h。
3.根据权利要求1所述的一种提高聚丙烯塑料热稳定性的方法，其特征在于:所述步骤(I)中的木质素为碱木质素、硫酸盐木质素、牛皮纸木质素、乙酸木质素或酶解木质素。
4.根据权利要求1所述的一种提高聚丙烯塑料热稳定性的方法，其特征在于:所述步骤(2)中的模具形状为哑铃状、长条状或圆片状。
5.根据权利要求1所述的一种提高聚丙烯塑料热稳定性的方法，其特征在于:所述步骤(2)中的模具温度为20-50°C。
6. 根据权利要求1所述的一种提高聚丙烯塑料热稳定性的方法，其特征在于:所述步骤(2)中得到的共混样条结晶度为50-70%。
【文档编号】C08L97/00GK103788485SQ201410014562
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】余木火, 陈磊, 刘淑萍, 张文辉, 张静洁, 王海风, 韩克清, 荣怀苹, 覃辉林, 严斌, 王丹, 景鹏展, 张建军, 柯盛包, 李双江, 王会峰, 吴玉霞 申请人:东华大学