专利名称：一种高韧性聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种改性聚丙烯复合材料，特别涉及到一种用无机填料改性的高韧性聚丙烯复合材料。
通常，在热塑性塑料中加入无机刚性粒子能显著提高复合材料的强度和模量，但同时导致材料韧性的降低，或者在热塑性塑料中加入橡胶类弹性体能显著提高材料的韧性，但却使材料的刚度、强度、热形变温度等大幅度降低，同时成本高，为了弥补上述两种复合材料的不足，从1984年起，国外出现了用非弹性体代替橡胶增韧塑料的途径。
付强和王贵恒在Polym.Int.39(1993)309，报导了用表面处理的CaCO3增韧高密度聚乙烯获得了高韧性的聚乙烯复合材料，但不能用表面处理的CaCO3增韧聚丙烯来获得高填充高韧性的聚丙烯复合材料。
为了克服上述已有技术中成本高，复合材料的模量、抗张强度和热形变温度低的缺点，本发明提供了采用经过表面处理的无机刚性粒子来填充聚丙烯，获得了一种价格低廉，高填充，高韧性的聚丙烯复合材料。
本发明的技术构成是以丙烯-乙烯共聚聚丙烯作为基体，无机刚性粒子作为填充剂，硅烷偶联剂和非离子表面活性剂作为无机刚性粒子的表面处理剂。其组份和配比按重量份如下丙烯-乙烯共聚聚丙烯90-40无机刚性粒子 10-60硅烷偶联剂 0.2-1.2非离子表面活性剂 2.5-15上述的共聚聚丙烯为丙烯-乙烯无规共聚聚丙烯或丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯，上述无机刚性粒子为滑石粉，高岭土，二氧化钛，二氧化硅，碳酸钙，硅灰石或氧化铝，其无机刚性粒子直径为0.1-20μm，上述的硅烷偶联剂为KH-550，KH-560或KH-570，上述非离子表面活性剂为聚乙二醇型表面活性剂如OP-4～OP-10或多元醇型表面活性剂。
高韧性聚丙烯复合材料的制备方法是将上述无机刚性粒子10-60，硅烷偶联剂0.2-1.2，非离子表面活性剂2.5-15(重量份)在高速混合器中混合均匀后，再在双螺杆挤出机中与丙烯-乙烯共聚聚丙烯90-40(重量份)在170℃-230℃，经熔融复合挤出造粒而成。
本发明的无机刚性粒子能在丙烯-乙烯共聚聚丙烯基质中均匀分散，界面结合良好，可使复合材料的缺口冲击强度提高到500J/m，在不添加任何橡胶的情况下，可使复合材料达到脆-韧转变，且成本低，易加工。
实施例1-5将无机刚性粒子，硅烷偶联剂，非离子表面活性剂，按表1中的配方经高速混合器中混合5-10min.后，在双螺杆挤出机中与丙烯-乙烯共聚聚丙烯树脂复合，挤出机机筒温度从进口到出口分别为170-210-225-230℃，其力学性能测试结果见表2。表1为高韧性聚丙烯复合材料的组份和配比(重量份)复合物 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5丙烯-乙烯 90 80 70 60 50共聚聚丙烯高岭土 10 20 30 40 50硅烷偶联剂 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0OP-4- 2.5 57.5 10 12.5OP-10表2为高韧性聚丙烯复合材料的力学性能复合物 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5σy(MPa) 30.328.825.9 21.917.8ε(％) 507 787 707 551 528Is(J/m) 136.2 343 482.7479.7 460.6σf(MPa) 24.423.821.3 19.817.2εf(GPa) 0.270.260.24 0.220.19实施例(6-10)将丙烯-乙烯共聚聚丙烯树脂与未经表面处理剂处理的高岭土按表3中的配比经混合均匀后，在双螺杆挤出机中复合，其力学性能见表4表3为丙烯-乙烯共聚聚丙烯树脂与高岭土复合材料的组份和配比(重量份)复合物 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10丙烯-乙烯 9080 7060 50共聚聚丙烯高岭土1020 3040 50表4为丙烯-乙烯共聚聚丙烯树脂与高岭土复合材料的力学性能复合物 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10σy(MPa) 31.4 30.831.9 31.4 30.8ε(％) 617 507 263 138 52Is(J/m) 131.387.761.3 44.1 37.2σf(MPa) 26.6 30.030.8 35.0 33.8εf(GPa) 0.29 0.330.34 0.39 0.3权利要求
1.一种高韧性聚丙烯复合材料，其特征在于所述的复合材料包括如下组份和配比(重量份)丙烯-乙烯 90-40共聚聚丙烯无机刚性粒子 10-60硅烷偶联剂0.2-1.2非离子表面活性剂 2.5-15
2.根据权利要求书1所述的一种高韧性聚丙烯复合材料，其特征在于所述的共聚聚丙烯为丙烯-乙烯无规共聚聚丙烯或丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯。
3.根据权利要求书1所述的一种高韧性聚丙烯复合材料，其特征在于所述的无机刚性粒子是粒子直径为0.1-20μm的高岭土。
4.根据权利要求书1所述的一种高韧性聚丙烯复合材料，其特征在于所述的无机刚性粒子是粒子直径为0.1-20μm的二氧化钛。
5.根据权利要求书1所述的一种高韧性聚丙烯复合材料，其特征在于所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560或KH-570。
6.根据权利要求书1所述的一种高韧性聚丙烯复合材料，其特征在于所述的非离子表面活性剂为聚乙二醇型表面活性剂。
7.根据权利要求书6所述的一种高韧性聚丙烯复合材料，其特征在于所述的聚乙二醇型表面活性剂为OP-4～OP-10。
8.一种高韧性聚丙烯复合材料的制法，其特征在于按重量份将无机刚性粒子10-60，硅烷偶联剂0.2-1.2，非离子表面活性剂2.5-15，在高速混合器中混合均匀后，再在双螺杆挤出机中与丙烯-乙烯共聚聚丙烯90-40(重量份)在170-230℃，经熔融复合挤出，造粒制成。
全文摘要
一种高韧性聚丙烯复合材料及其制备方法属于用无机填料改性的高韧性聚丙烯复合材料领域，该复合材料包括丙烯—乙烯共聚聚丙烯，粒子直径为0.1-20μm的无机刚性粒子高岭土，硅烷偶联剂和非离子表面活性剂，上述各组分经高速混合器混合均匀和双螺杆挤出机熔融复合挤出，造粒制成。本发明的高韧性聚丙烯复合材料的缺口冲击强度可达到500J/m，且成本低，易加工。
文档编号C08L23/00GK1150161SQ95117450
公开日1997年5月21日 申请日期1995年11月10日 优先权日1995年11月10日
发明者欧玉春, 方晓萍, 于中振, 冯宇鹏 申请人:中国科学院化学研究所