一种多功能聚丙烯母粒的制备方法与流程

本发明属于新型工业材料制备技术领域，特别是涉及到一种多功能聚丙烯母粒的制备方法。

背景技术：

如今我国已成为世界上最大的汽车产销国，2016年汽车产销量已突破2500万辆。汽车行业已成为我国国民经济发展的支柱产业，而且，发展前景方兴未艾，尤其是轻体复合增强汽车内饰材料，越来越呈现出良好的发展势头。汽车内饰材料已成为汽车性价比的重要因素，也是汽车市场竞争力的主要砝码。汽车内饰材料逐渐朝着功能型、智能化、高科技含量方向发展，这就要求生产汽车内饰材料的原材料要具有高科技含量，要具有多功能性、智能型。聚丙烯短纤维在热塑性和热固性汽车内饰材料中占有主导地位，因此，聚丙烯纤维的多功能性研究就成为了热门话题。聚丙烯最大的优点是比重小，是合成纤维当中最轻的，刚性和弹性好，而且熔点低，非常适合加工轻体复合增强汽车内装饰材料，例如，汽车顶棚、汽车门板内衬、汽车前翻板、后翻板、衣帽架、轮背罩、地毯底布、后座椅内衬板等。聚丙烯是替代酚醛树脂加工玻璃纤维板、麻纤维板、再生纤维毡等复合增强材料的最理想材料，所以聚丙烯短纤维被广泛应用在新型轻体复合增强汽车内饰材料中。聚丙烯短纤维可以根据不同用途，利用生产工艺参数的变化，使其具有较高强度和较大伸长率。例如，生产玻璃纤维板需要聚丙烯短纤维伸长率大一些，从而，弥补玻璃纤维伸长率低的不足，这样，在玻纤板模压成复杂形状时不会出现劈裂现象；而加工麻纤维板时，要求聚丙烯短纤维强度大一些，来弥补麻纤维强力的不足，提高麻纤维板的利用率。但是，由于聚丙烯的内部结构所决定，提高伸长或强度都是有一定的局限性的。因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术中由于聚丙烯的内部结构所决定，提高伸长或强度都是有一定的局限性的问题，提供一种多功能聚丙烯母粒的制备方法。

本发明采用如下的技术方案：

一种多功能聚丙烯母粒的制备方法，其特征是：包括以下步骤，

步骤一、改性硅藻土的制备

以重量百分数计，取0.5％～2.0％铝酸酯偶联剂、0.5％～1.0％工业盐及97％～99％硅藻土喂入高速混炼机，在高速混炼机中以800转/分～1000转/分的转速进行混合，混合时间为20分钟～30分钟，混合后自然冷却到常温，得到改性硅藻土；

步骤二、将经步骤一制得的改性硅藻土和聚丙烯按照配方比例喂入搅拌机中进行混合，得到混料，其中所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成：20％改性硅藻土和80％聚丙烯；

步骤三、将步骤二得到的混料通过气流输送到造粒机经熔融混炼后由双螺杆挤出得到直径为3mm的丝条；

步骤四、经步骤三得到的丝条首先通过热水浴进行缓慢冷却，热水浴的温度为85℃～105℃，然后进入温水浴冷却，温水浴温度为45℃～65℃，最后进入到冷水浴进行冷却，冷水浴温度为5℃～10℃，水浴后经过丝条切断刀将丝条切断成长度为3mm，从而制得聚丙烯母粒。

进一步，步骤一中所述硅藻土为粒径7um～10um，sio2含量超过95％的硅藻土。

进一步，步骤一中铝酸酯偶联剂为铝酸酯偶联剂dl-411-a。

通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：利用改性硅藻土与聚丙烯熔融共混造粒，得到的聚丙烯母粒可以提高聚丙烯强度60％以上，伸长可以提高120％以上。聚丙烯母粒作为汽车内饰材料可以使汽车内饰材料的吸引系数提高60％～70％；同样厚度的汽车内饰材料重量可以减轻10％～20％，其社会效益和经济效益都是非常显著的。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：

图1本发明硅藻土改性生产工艺流程。

图2为本发明一种多功能聚丙烯母粒的制备方法流程示意图。

具体实施方式

为了使聚丙烯短纤维具有多功能性，本发明采用改性硅藻土与聚丙烯熔融共混制备多功能聚丙烯母粒，具体制备方法是：先利用铝酸酯偶联剂dl-411-a改性剂和工业盐添加剂对硅藻土进行改性,硅藻土的sio2含量在95％以上，粒径范围在7um～10um，取98.5％硅藻土，1.0％铝酸酯偶联剂及0.5％工业盐喂入到高速混炼机中，在高速混炼机中以800转/分～1000转/分进行混合，时间为20分钟～30分钟，然后自然冷却到常温，得到改性硅藻土；然后按重量百分数计，取20％改性硅藻土，取80％聚丙烯，喂入到搅拌机中进行充分混合，混合均匀的混料通过气流输送到造粒机喂料斗中，然后喂料斗下方的双螺杆将混料加热熔融剪切，挤出，挤出的丝条直径为3mm，丝条首先通过热水浴(85℃～105℃)进行缓慢冷却；然后进入温水浴(45℃～65℃)进一步冷却；最后进入到冷水浴(5℃～10℃)进行冷却，这样逐级缓慢冷却丝条内部应力较小，然后经过丝条切断刀将丝条切断成长度为3mm，从而制得聚丙烯母粒。

采用铝酸酯偶联剂和工业盐对硅藻土改性的目的，就是使偶联剂和工业盐在硅藻土外表面形成薄薄的包覆层，改性剂与添加剂比例少不足以包覆硅藻土；改性剂和添加剂比例过大，会造成硅藻土表面形成多层包覆膜影响硅藻土与聚丙烯的界面结合力和张力，本发明以重量百分数计按0.5％～2.0％铝酸酯偶联剂、0.5％～1.0％工业盐及97％～99％硅藻土的比例进行配比。硅藻土与聚丙烯的化学结构存在着明显的差异，两者熔融共混造粒时，基体材料(pp聚丙烯)与填料(二氧化硅sio2)的结合力太弱，两者的界面张力较小，硅藻土不仅容易脱落，达不到聚丙烯母粒改性的效果。经过本发明采用的改性的硅藻土与聚丙烯熔融共混造粒，聚丙烯整体强度可以提高60％以上。其原因是，硅藻土的添加，增加了聚丙烯的粘度。硅藻土是一种多孔性结构，吸附性能极强，可以吸附聚丙烯分子链和链段，阻碍聚丙烯大分子的运动和滑移，从而，使聚丙烯分子内部体系粘度上升。

配方中之所以硅藻土粒径范围选择7um～10um，是由于硅藻土粒径越大，其表面形状越复杂，因而，在相同的体积分数条件下，硅藻土与聚丙烯熔融共混挤出过程中的流动阻力，会随着填料硅藻土的粒径增大而增大，从而导致硅藻土与聚丙烯熔融共混体系的流动性相应下降。经过铝酸酯偶联剂和工业盐改性的硅藻土，能够使硅藻土颗粒均匀地分布在聚丙烯树脂中，硅藻土颗粒不发生团聚，硅藻土与聚丙烯树脂基体有良好的界面粘结强度，不仅两者界面张力大，而且二者结合的牢固。

本发明利用改性硅藻土与聚丙烯熔融共混，就可以提高聚丙烯强度60％以上；伸长可以提高120％以上。另外还赋予了聚丙烯多功能性，例如；抗老化性、韧性、吸甲醛功能、吸异味、除臭、释放负氧离子、呼吸调湿、净化空气功能、耐热阻燃、杀菌消毒、吸光消光、吸音降噪功能等等。多功能聚丙烯母粒作为汽车内饰材料，可以使汽车内饰材料的吸引系数提高60％～70％；同样厚度的汽车内饰材料重量可以减轻10％～20％，从而，使轻体复合增强汽车内装饰材料的技术应用性能又提高一个档次，生产技术水平又迈上了一个更高的台阶。这种功能型聚丙烯母粒，将使轻体复合增强汽车内装饰材料更加具有功能性、智能性，它将使汽车内装饰材料行业发生巨大的变革，其社会效益和经济效益都是非常显著的。功能型聚丙烯短纤维的应用前景将会非常广阔，发展前途无量。

本发明首先利用铝酸酯偶联剂dl-411-a和工业盐对粒径为7um～10um，细度为800目～1250目，sio2含量超过95％的硅藻土进行改性处理，然后再以一定的比例，将改性后的硅藻土与聚丙烯进行熔融共混造粒，从而制得聚丙烯母粒。这种聚丙烯母粒，既可以用于加工复合材料，还可以用于纺丝，制成功能型聚丙烯纤维，用于汽车内装饰材料，这种汽车内饰材料用功能型聚丙烯纤维科技含量高、技术应用性能强，填补了国内外空白，会给汽车行业带来新的气象，使汽车内饰材料发生巨大变革。该聚丙烯母粒的应用领域非常广泛，应用市场空间巨大，发展前景广阔。