改性聚丙烯复合材料及其制备方法_3

文档序号:9342564阅读:来源:国知局
石粉和3. 3重量份的过氧化二异丙苯;
[0085] 步骤二、将上述重量份的聚丙烯、丁苯热塑性弹性体和滑石粉加入到密炼机中混 合,进行第一次密炼,时间为3min,温度为165°C,转速为55rpm ;
[0086] 步骤三、再加入3. 3重量份的过氧化二异丙苯进行第二次密炼,在紫外线照射下 密炼3min,温度为155°C,转速为45rpm ;
[0087] 步骤四、再加入2重量份的抗氧剂1010,在红外线照射下进行第三次密炼,时间为 3min,密炼机温度为155°C,转速为45rpm。
[0088] 步骤五、取出密炼机中得到的混合物进行造粒。
[0089] 其中,所述滑石粉为改性滑石粉,具体改性方法为:取100重量份的滑石粉加入到 高速混合机中,称取1重量份的硅烷偶联剂,将丙酮和硅烷偶联剂按体积比为5 : 1称取丙 酮,再将丙酮与硅烷偶联剂置于高速混合机混合2min,再加入5重量份的聚丙烯接枝马来 酸酐和5重量份的增塑剂邻苯二甲酸二辛酯,再混合5min,取出后在烘箱中以80°C干燥4h, 得改性滑石粉,备用。
[0090] 如图1所示,在本技术方案中,所述密炼机包括密炼室1和两个相互平行且沿反向 转动的密炼转子2,所述密炼室1为长方体,其四个侧壁上分别设有一个紫外线灯3,且位于 一个水平面上,所述紫外线灯3位于所述密炼转子2的上方,以使紫外线灯均匀照射在密炼 室内进行密炼的聚丙烯、丁苯热塑性弹性体、滑石粉和过氧化二异丙苯的混合材料上,对合 成聚丙烯复合材料进行改性,增强其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和维卡软化点。
[0091] 在本技术方案中,所述密炼机内部的顶部设有一个红外线灯4,其位于所述密炼转 子2的正上方,在密炼过程中进行红外线照射,促进抗氧化剂1010,改善聚丙烯复合材料的 加工稳定性,以提高聚丙烯复合材料的力学性能和耐热性。
[0092] 在本技术方案中,所述密炼室内部设有隔离所述紫外线灯的隔热板5,其位于所述 紫外线灯3与所述密炼转子2之间,所述隔热板5包括一端分别与所述密炼室1内壁铰接 的第一隔热板和第二隔热板,所述第一隔热板和所述第二隔热板的另一端具有相互配合的 卡合部以使所述隔热板将所述密炼室1内形成两个独立的封闭空间,所述隔热板5设置为 当使用紫外线灯3或红外线灯4时处于打开状态,反之,则处于卡合关闭状态。
[0093] 以下均为研究改性聚丙烯复合材料的特性所做的对比试验,其中,将密炼机中得 到的混合物进行造粒,具体是将其于165°C压制成板材,裁成II型哑铃形试样,然后按照按 GB/T1040-2006标准进行拉伸性能实验,拉伸速率为50mm/min ;按GB/T 16420-2006标准进 行冲击强度实验,以此反应试样的抗冲击强度或性能,试样为带有V型缺口的标准样条,缺 口宽度为2mm ;按GB/T 9341-2000标准进行弯曲性能实验,弯曲挠度为6mn,跨距为64臟, 速度为2mm/min ;维卡软化温度按GB/T 1633-2000测定,试样尺寸IOnmX IOmmX 4mm,加载 负荷10N,上限温度180°C,刺入深度1mm,升温速率120°C /h,传热介质为变压器油。
[0094] 对比例I :DCP用量对改性聚丙烯复合材料特性的影响
[0095] 研究不同DCP用量对改性聚丙烯复合材料特性的影响,一种改性聚丙烯复合材料 的制备方法,包括以下步骤:
[0096] 步骤一、称取90重量份的聚丙烯、10重量份的丁苯热塑性弹性体、10重量份的滑 石粉和一定量的过氧化二异丙苯(DPC),其中过氧化二异丙苯的用量分别取为聚丙烯、丁苯 热塑性弹性体和滑石粉总质量0、1 %、3%、5% ;
[0097] 步骤二、将上述重量份的聚丙烯、丁苯热塑性弹性体和滑石粉加入到密炼机中混 合,进行第一次密炼,时间为3min,温度为165°C,转速为50rpm ;
[0098] 步骤三、再加入上述重量的过氧化二异丙苯进行第二次密炼,密炼3min,温度为 150°C,转速为 40rpm ;
[0099] 步骤四、取出密炼机中得到的混合物进行造粒。
[0100] 其中,图2为DCP用量与改性聚丙烯复合材料弹性模量及拉伸强度的关系曲线图, 从图2可以得出,随着DCP添加量的增加,改性聚丙烯复合材料的弹性模量(左向箭头指 向)和拉伸强度(右向箭头指向)呈现先增加而下降的变化。当DCP添加量为PP(聚丙 烯)、SBS (丁苯热塑性弹性体)和滑石粉总质量的3%时,即PP、SBS、滑石粉和DPC按质量 比为9 : I : 1 : 0.33,改性聚丙烯复合材料的弹性模量和拉伸强度分别达到最大。DCP 作为化学交联剂,使得SBS的双键发生交联作用,形成网状结构将滑石粉进行包覆,因此随 着DCP用量的增加,三维网络增加有利于复合材料的弹性模量和拉伸强度的提高。而当DCP 用量过高时容易产生SBS过度交联情况,反而降低了滑石粉与PP的界面黏结力,导致弹性 模量和拉伸强度下降。
[0101] 图3为DCP用量与改性聚丙烯复合材料弯曲模量及弯曲强度的关系曲线图,从图 3可以得出,随着DCP用量的增加,改性聚丙烯复合材料的弯曲模量和弯曲强度都呈先上升 后下降趋势。当DCP添加量为PP(聚丙烯)、SBS(丁苯热塑性弹性体)和滑石粉总质量的 3%时,改性聚丙烯复合材料的弯曲模量、弯曲强度分别达到最大。随着DCP用量的增加,三 维网络增加有利于复合材料的弹性模量和拉伸强度的提高。而当DCP用量过高时SBS容易 产生过度交联情况,当复合材料承受外界弯曲应力作用时,容易导致弹性模量和拉伸强度 下降。
[0102] 图4为DCP用量与改性聚丙烯复合材料冲击强度及维卡软化点的关系曲线图,从 图4可以得出,随着DCP用量的增加,改性聚丙烯复合材料的冲击强度先增大后减小,且在 添加3% DCP时达到最大。当体系中形成三维网络密度适中,体系能够很好的吸收外界应 力,同时可以阻碍裂纹在基体中的扩展,从而起到增韧作用。而由于过度交联时,滑石粉与 基体界面粘结状况下降易出现粘结缺陷,材料受冲击时微裂纹和塑性变形太大,发展为宏 观开裂,导致强度下降。从图4还可以看出,随着DCP用量的增加,改性聚丙烯复合材料的 维卡软化点呈上升趋势,从153. 1°C升至155. 9°C,即改性聚丙烯复合材料的耐热性增强。
[0103] 对比例2 :滑石粉改性前后对改性聚丙烯复合材料特性的影响
[0104] 在对比例1的基础上,研究滑石粉改性前后对改性聚丙烯复合材料特性的影响, 改性前如对比例1,改性后的滑石粉的试验方法同对比例1,其中,改性滑石粉的具体改性 方法为:取100重量份的滑石粉加入到高速混合机中,称取1重量份的硅烷偶联剂,将丙 酮和硅烷偶联剂按体积比为5 : 1称取丙酮,再将丙酮与硅烷偶联剂置于高速混合机混合 2min,再加入5重量份的聚丙烯接枝马来酸酐和5重量份的增塑剂邻苯二甲酸二辛酯,再混 合5min,取出后在烘箱中以80°C干燥4h,得改性滑石粉,备用。
[0105] 图5为滑石粉改性前后对改性聚丙烯复合材料拉伸强度影响的关系曲线图,图6 为滑石粉改性前后对改性聚丙烯复合材料冲击强度影响的关系曲线图,图7为滑石粉改性 前后对改性聚丙烯复合材料弯曲强度影响的关系曲线图,图8为滑石粉改性前后对改性聚 丙烯复合材料弯曲模量影响的关系曲线图。
[0106] 由图5-图8可以得出,在未添加 DPC时,滑石粉改
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