专利名称：一种聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一高分子复合材料的改性及其制备方法，具体涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术：
随着汽车工业和家用电器的发展，对于聚丙烯类材料的需求量和功能化要求日益增大，目前针对聚丙烯材料导热方面的改性主要采用添加碳化硅、氧化铝和氧化镁等导热齐U。碳化硅的合成过程中石墨难以完全去除导致产品纯度低，改性后材料机械强度有所下降，而氧化镁和氧化铝填充导热则存在耐腐蚀性差和添加量低等缺点。本发明创新性的选用常用于陶瓷和玻璃工业的长石粉，对聚丙烯树脂进行导热和抗压强度方面的改性，长石粉微观结构为板状、针状或柱状，由钾长石、钠长石、钙长石和钡长石中一种或几种的组合物构成。采用长石粉对聚丙烯树脂进行改性可以实现高填充量，在提高导热和抗压性能的同时不影响其他机械性能，同时大幅降低生产成本和简化生产工艺。
发明内容
本发明制备了一种高抗压、导热聚丙烯复合材料，大幅提高了聚丙烯材料的抗压强度和导热性，同时简化生产工艺并降低成本。本发明的聚丙烯复合材料，由下述重量份的原料制备而成
聚丙烯树脂100份
长石粉15 25份
抗氧剂O. 4"!份
润滑剂O. ri份
助剂(Tl份。所述的聚丙烯树脂为均聚或共聚聚丙烯。所述的长石粉目数为5(Tl50目，微观结构为板状、针状或柱状，为钾长石、钠长石、钙长石和钡长石一种或几种的粉末状组合物。所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂复配。所述的受阻酚类抗氧剂为四[β_ (3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)或硫代二丙酸二硬脂酸酯(DSTP)。所述的亚磷酸酯抗氧剂为二亚磷酸季戊四醇二硬脂醇酯(抗氧剂618)或三苯基膦(TPP)0所述的润滑剂为次乙基双硬脂酰胺(EBS)、季戊四醇硬脂酸酯(AS186)和乙烯-丙烯酸共聚物(HJ-X300)的至少一种。所述的助剂包括光稳定剂和热稳定剂；所述光稳定剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(光稳剂淠531)或队^ - 二甲酰一N，N’ -二(2，2，6，6-四甲基一4 —哌啶)(光稳剂UV4050);热稳定剂为硬脂酸钙或硬脂酸钡。本发明的聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤
(1)按重量配比称取原料；
(2)将长石粉置于硅烷偶联剂溶液中进行表面处理15 35min；
(3)将上述制备原料置于高速混合机分散l(T20min；
(4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为150°C 160°C、180°C "190°C>210°C "230°C>210°C "230°C>220°C "230°C>210°C 225 和 21(TC 220O，主机转速350rpnT450rpm，切粒机频率15Hz 30Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得聚丙烯复合材料。步骤(2)中所述硅烷偶联剂溶液优选为质量浓度15°/Γ55%的Y -氨丙基三乙氧基硅烷(ΚΗ550)、Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(ΚΗ560)或N- ( β 一氨乙基)-Y-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷(ΚΗ792)的醇溶液；所述醇为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等常用醇溶剂；所述表面处理是采用常规的表面浸溃工艺即将长石粉进行溶液浸溃然后滤过干燥即可。本发明的有益效果
本发明创新性的采用具有板状、针状或柱状的长石粉改性聚丙烯复合材料，属于聚丙烯材料改性领域。本发明大幅提高了聚丙烯材料的抗压强度和导热性，抗压强度和导热系数最大可达到72MPa和3. Ow/m · V ;本发明操作工艺简单，所制备复合材料性能优越，适于工业化生产。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明内容进行进一步的说明，但所述实施例并非是对本发明实质精神的简单限定，任何基于本发明实质精神所作出的简单变化或等同替换均应属于本发明所要求保护的范围之内。制备的样品在23 °C、50%湿度下调节24小时后，分别采用ASTM D695和GB3399-1982抗压强度和导热系数。本发明的具体实施例如下
对照实例
(1)按以下重量比例配备原料
聚丙烯树脂100份
抗氧剂1010O. 3份
抗氧剂618O.1份
润滑剂乙基双硬脂酰胺 O. 2份 光稳定剂UV531O. 3份
热稳定剂硬脂酸钙O. 2份
(2)将上述制备原料置于高速混合机分散15min；
(3)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为150°C、180°C、210°C、210°C、220°C、210°C和210°C，主机转速350rpm，切粒机频率15Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得聚丙烯复合材料。
所制得的普通聚丙烯材料性能见表一。
实施例1
(1)按以下重量比例配备原料
聚丙烯树脂100份
100目长石粉15份
抗氧剂1010O. 3份
抗氧剂618O.1份
润滑剂季戊四醇硬脂酸酯 O. 4份 光稳定剂UV531O.1份
热稳定剂硬脂酸钙O.1份
(2)将长石粉置于质量浓度为15%的KH550甲醇溶液中进行表面处理35min；
(3)将上述制备原料置于高速混合机分散IOmin；
(4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为150°C、180°C、210°C、210°C、220°C、210°C和210°C，主机转速350rpm，切粒机频率15Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得聚丙烯复合材料。
所制得的耐高温、高强度聚丙烯复合材料性能见表一。
实施例2
(1)按以下重量比例配备原料
聚丙烯树脂100份
100目长石粉15份
抗氧剂1010O. 3份
抗氧剂618O.1份
润滑剂季戊四醇硬脂酸酯 O. 4份 光稳定剂UV531O. 3份
热稳定剂硬脂酸钡O. 2份
(2)将长石粉置于质量浓度为15%的KH550甲醇溶液中进行表面处理33min；
(3)将上述制备原料置于高速混合机分散IOmin；
(4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为150°C、180°C、210°C、210°C、220°C、210°C和210°C，主机转速350rpm，切粒机频率15Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得聚丙烯复合材料。所制得的耐高温、高强度聚丙烯复合材料性能见表一。
实施例3
(I)按以下重量比例配备原料
聚丙烯树脂100份
100目长石粉15份
抗氧剂1010O. 3份抗氧剂618O.1份
润滑剂季戊四醇硬脂酸酯O. 4份 光稳定剂UV4050O. 5份
热稳定剂硬脂酸钙O. 3份
(2)将长石粉置于质量浓度为20%的KH550甲醇溶液中进行表面处理33min；
(3)将上述制备原料置于高速混合机分散12min；
(4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为150°C、180°C、210°C、210°C、220°C、210°C和210°C，主机转速350rpm，切粒机频率15Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得聚丙烯复合材料。所制得的耐高温、高强度聚丙烯复合材料性能见表一。
实施例4
(1)按以下重量比例配备原料
聚丙烯树脂100份
100目长石粉15份
抗氧剂1010O. 3份 抗氧剂618O.1份
润滑剂季戊四醇硬脂酸酯O. 4份
光稳定剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮O. 6份 热稳定剂硬脂酸钡O. 4份
(2)将长石粉置于质量浓度为20%的KH550甲醇溶液中进行表面处理30min；
(3)将上述制备原料置于高速混合机分散12min；
(4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为150°C、180°C、210°C、210°C、220°C、210°C和210°C，主机转速350rpm，切粒机频率15Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得聚丙烯复合材料。所制得的耐高温、高强度聚丙烯复合材料性能见表一。
实施例5
(1)按以下重量比例配备原料
聚丙烯树脂100份
150目长石粉20份
抗氧剂1010O. 5份
抗氧剂618O. 2份
润滑剂次乙基双硬脂酰胺O. 7份
(2)将长石粉置于质量浓度为25%的KH550甲醇溶液中进行表面处理30min；
(3)将上述制备原料置于高速混合机分散14min；
(4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为155°C、185°C、220°C、220°C、225°C、220°C和215°C，主机转速400rpm，切粒机频率20Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得聚丙烯复合材料。
所制得的耐高温、高强度聚丙烯复合材料性能见表一。
实施例6
(1)按以下重量比例配备原料
聚丙烯树脂100份
150目长石粉20份
抗氧剂1010O. 5份
抗氧剂618O. 2份
润滑剂次乙基双硬脂酰胺O. 7份
(2)将长石粉置于质量浓度为25%的KH550甲醇溶液中进行表面处理27min；
(3)将上述制备原料置于高速混合机分散14min；
(4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为155°C、185°C、220°C、220°C、225°C、220°C和215°C，主机转速400rpm，切粒机频率20Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得聚丙烯复合材料。所制得的耐高温、高强度聚丙烯复合材料性能见表一。
实施例7
(1)按以下重量比例配备原料
聚丙烯树脂100份
80目长石粉20份
抗氧剂DSTPO. 5份
抗氧剂TPPO. 2份
润滑剂次乙基双硬脂酰胺O. 7份
(2)将长石粉置于质量浓度为30%的KH550乙醇溶液中进行表面处理27min；
(3)将上述制备原料置于高速混合机分散16min；
(4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为155°C、185°C、220°C、220°C、225°C、220°C和215°C，主机转速400rpm，切粒机频率20Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得聚丙烯复合材料。所制得的耐高温、高强度聚丙烯复合材料性能见表一。
实施例8
(1)按以下重量比例配备原料
聚丙烯树脂100份
80目长石粉20份
抗氧剂DSTPO. 5份
抗氧剂TPPO. 2份
润滑剂次乙基双硬脂酰胺O. 7份
(2)将长石粉置于质量浓度为30%的KH550乙醇溶液中进行表面处理23min；
(3)将上述制备原料置于高速混合机分散16min；(4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为155°C、185°C、220°C、220°C、225°C、220°C和215°C，主机转速400rpm，切粒机频率20Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得聚丙烯复合材料。所制得的耐高温、高强度聚丙烯复合材料性能见表一。
实施例9
(1)按以下重量比例配备原料
聚丙烯树脂100份
80目长石粉25份
抗氧剂DSTPO. 7份
抗氧剂TPPO. 3份
润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物I份
(2)将长石粉置于质量浓度为40%的KH560乙醇溶液中进行表面处理23min；
(3)将上述制备原料置于高速混合机分散18min；
(4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为160°C、190°C、230°C、230°C、230°C、225°C和220°C，主机转速450rpm，切粒机频率30Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得 聚丙烯复合材料。所制得的耐高温、高强度聚丙烯复合材料性能见表一。
实施例10
(1)按以下重量比例配备原料
聚丙烯树脂100份
50目长石粉25份
抗氧剂DSTPO. 7份
抗氧剂TPPO. 3份
润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物I份
(2)将长石粉置于质量浓度为40%的KH792乙醇溶液中进行表面处理18min；
(3)将上述制备原料置于高速混合机分散18min；
(4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为160°C、190°C、230°C、230°C、230°C、225°C和220°C，主机转速450rpm，切粒机频率30Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得聚丙烯复合材料。所制得的耐高温、高强度聚丙烯复合材料性能见表一。
实施例11
(I)按以下重量比例配备原料
聚丙烯树脂100份
50目长石粉25份
抗氧剂DSTPO. 7份
抗氧剂TPPO. 3份润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物I份
(2)将长石粉置于质量浓度为55%的KH550乙醇溶液中进行表面处理18min；
(3)将上述制备原料置于高速混合机分散20min；
(4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为160°C、190°C、230°C、230°C、230°C、225°C和220°C，主机转速450rpm，切粒机频率30Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得聚丙烯复合材料。所制得的耐高温、高强度聚丙烯复合材料性能见表一。
实施例12
(1)按以下重量比例配备原料
聚丙烯树脂100份
50目长石粉25份
抗氧剂DSTPO. 7份
抗氧剂TPPO. 3份
润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物I份
(2)将长石粉置于质量浓度为55%的KH550乙醇溶液中进行表面处理15min；
(3)将上述制备原料置于高速混合机分散20min；
(4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为160°C、190°C、230°C、230°C、230°C、225°C和220°C，主机转速450rpm，切粒机频率30Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得聚丙烯复合材料。所制得的耐高温、高强度聚丙烯复合材料性能见表一。表一
权利要求
1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于，由下述重量份的原料制备而成 聚丙烯树脂100份 长石粉15 25份 抗氧剂O. 4"!份 润滑剂O. ri份 助剂(Ti份。
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，所述的聚丙烯树脂为均聚或共聚聚丙烯。
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，所述的长石粉目数为5(Tl50 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，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂复配。
5.根据权利要求4所述的一种聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的受阻酚类抗氧剂为四[β_ (3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或硫代二丙酸二硬脂酸酯。
6.根据权利要求4所述的一种聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的亚磷酸酯抗氧剂为二亚磷酸季戊四醇二硬脂醇酯或三苯基膦。
7.根据权利要求1所述的一种聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的润滑剂为次乙基双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯和乙烯-丙烯酸共聚物中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的助剂包括光稳定剂和热稳定剂；所述光稳定剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或N，N’ - 二甲酰一 N，N’ - 二(2，2，6，6-四甲基一 4 一哌啶)；热稳定剂为硬脂酸钙或硬脂酸钡中的至少一种。
9.权利要求1-8中任一项所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)按重量配比称取原料； (2)将长石粉置于硅烷偶联剂溶液中进行表面处理15 35min； (3)将上述制备原料置于高速混合机分散l(T20min； (4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为150°C 160°C、180°C "190°C>210°C "230°C>210°C "230°C>220°C "230°C>210°C 225 和 210O 220O，主机转速350rpnT450rpm，切粒机频率15Hz 30Hz，原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得聚丙烯复合材料。
10.如权利要求9所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述硅烷偶联剂溶液为质量浓度15°/Γ55%的Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或N- (β 一氨乙基)-Y-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷的醇溶液。
全文摘要
本发明涉及一种高分子复合材料及其制备方法，属于聚丙烯改性领域。该聚丙烯复合材料由下述重量份的原料制成聚丙烯树脂100份、长石粉15～25份、抗氧剂0.4～1份、润滑剂0.4～1份以及其他助剂0～1份。本发明大幅提高了聚丙烯复合材料的抗压强度和导热性，操作工艺简单，所制备的复合材料性能优越，适于工业化生产。
文档编号B29C47/92GK103059414SQ20131001520
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月16日 优先权日2013年1月16日
发明者杨桂生, 李枭 申请人:合肥杰事杰新材料股份有限公司