CN102827419A - 一种易分散、易加工的聚丙烯复合材料的制备方法 - Google Patents
一种易分散、易加工的聚丙烯复合材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102827419A CN102827419A CN2011101585112A CN201110158511A CN102827419A CN 102827419 A CN102827419 A CN 102827419A CN 2011101585112 A CN2011101585112 A CN 2011101585112A CN 201110158511 A CN201110158511 A CN 201110158511A CN 102827419 A CN102827419 A CN 102827419A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- easy
- composite material
- preparation
- polypropylene
- nanoparticles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 title abstract description 39
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 title abstract description 10
- -1 polypropylene Polymers 0.000 title abstract description 9
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 32
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000004594 Masterbatch (MB) Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000010094 polymer processing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims abstract description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 15
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 claims description 6
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 claims description 3
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 claims description 3
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 claims 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000945 filler Substances 0.000 abstract description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 abstract description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 abstract description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 4
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 abstract 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 abstract 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 abstract 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 description 5
- CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L calcium stearate Chemical compound [Ca+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000008116 calcium stearate Substances 0.000 description 3
- 235000013539 calcium stearate Nutrition 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N ferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000012756 surface treatment agent Substances 0.000 description 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 230000005476 size effect Effects 0.000 description 1
- ANOBYBYXJXCGBS-UHFFFAOYSA-L stannous fluoride Chemical compound F[Sn]F ANOBYBYXJXCGBS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
本发明提供了一种易分散、易加工的聚丙烯复合材料的制备方法，首先对纳米粒子进行表面处理，将聚丙烯、硫酸钡晶须、纳米CaCO3粒子、高浓度硅溶胶及助剂共混挤出造粒得到纳米填充母料，然后按照聚合物加工成型的方法将纳米填充母料、聚丙烯树脂和助剂在双螺杆挤出机中挤出造粒并干燥即得本发明方法所制备的聚丙烯复合材料。本发明方法改善了单一组分纳米粒子填充聚丙烯时纳米粒子易团聚的缺点，提高了产品的耐磨、耐刮擦性能，并且使用高浓度硅溶胶代替纳米SiO2粒子，通过共混高浓度硅溶胶、纳米CaCO3粒子及硫酸钡晶须均匀的包覆聚丙烯，克服了以往纳米级填充物在下料过程中输送困难、易堵料口及“架桥”的缺点。
Description
技术领域：
本发明涉及改性聚丙烯技术领域，是一种易分散、易加工的聚丙烯复合材料的制备方法。
背景技术：
将纳米级的粒子通过共混、插层等手段均匀地分散到PP基体中，利用其纳米尺寸效应、比表面积大以及较强的界面作用力，将纳米粒子的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与聚合物的韧性、加工性及介电性能完美地结合起来，可获得优异的综合性能。比如，纳米粒子对PP可达到同时增韧增强的目的，并使材料的阻隔性、阻燃性、热变形温度和耐老化性提高。另外硫酸钡晶须同其它短纤维比较，有极高的机械强度，且价格在晶须行业中最低，应用范围非常广泛，因此我们选择价格低廉的纳米CaCO3、高浓度硅溶胶及硫酸钡晶须。本发明方法改善了单一组分纳米粒子填充聚丙烯时纳米粒子易团聚的缺点，同时克服了以往纳米级填充物在下料过程中输送困难、易堵料口及“架桥”的缺点。本制备方法工艺流程简单，操作方便，通过此种方法制备的聚丙烯复合材料成本低、力学性能优良，具有非常好的市场前景。
发明内容：
首先对纳米粒子进行表面处理，将聚丙烯、硫酸钡晶须、纳米CaCO3粒子、高浓度硅溶胶及助剂共混挤出造粒得到纳米填充母料，然后按照聚合物加工成型的方法将纳米填充母料、聚丙烯树脂和助剂在双螺杆挤出机中挤出造粒并干燥即得本发明方法所制备的聚丙烯复合材料。本发明在纳米粒子对PP增强增韧的同时，改善了纳米粒子在成型加工过程中易团聚的缺点，使得纳米粒子更均匀的包覆聚丙烯，同时提高了复合材料的耐磨、耐刮擦性能。此种方法制备的改性聚丙烯复合材料成本低、力学性能优良，对于拓展聚丙烯的应用领域、增加其使用价值有着非常重要的现实意义。
技术方案：
按照重量分数计算，本发明一种易分散、易加工的聚丙烯复合材料，是由聚丙烯100份、硫酸钡晶须1～10份、纳米CaCO31～20份，高浓度硅溶胶1～10份，助剂0.5～5份组成，经过大量的实验证明：纳米粒子和高浓度硅溶胶的加入量超过30份时，分散性差、容易团聚，随着其加入量的增加，改性聚丙烯的冲击强度随之下降；纳米粒子加入量低于1份时，力学性能提高的不明显。硫酸钡晶须加入量超过10％时，力学性能无明显提高，并且材料韧性下降。
优选地，聚丙烯复合材料是由聚丙烯100份、纳米CaCO3复合粒子10份、高浓度硅溶胶5份和硫酸钡晶须5份并加入助剂制备而成。
前述聚丙烯复合材料中的高浓度硅溶胶中纳米SiO2的含量为38％～45％、CaCO3的粒径为25nm～100nm、硫酸钡晶须的长径比为60。
优选地，高浓度硅溶胶中纳米SiO2的含量为38％、CaCO3的粒径为40nm。经研究表明，随着高浓度硅溶胶中纳米SiO2含量的增加，溶胶不稳定，且易凝胶；随着纳米CaCO3粒子粒径的增大，聚丙烯复合材料的冲击强度降低。
本发明还提供了一种易分散、易加工的聚丙烯复合材料的制备方法：将聚丙烯、硫酸钡晶须、纳米CaCO3粒子、高浓度硅溶胶及助剂共混挤出造粒得到纳米填充母料，然后按照聚合物加工成型的方法将纳米填充母料、聚丙烯树脂和助剂在双螺杆挤出机中挤出造粒并干燥即得本发明方法所制备的聚丙烯复合材料。
其中，双螺杆挤出机的螺杆温度为：I区185℃～190℃、II区190℃～195℃、III区195℃～200℃、IV区195℃～200℃、V区200℃～205℃、IV区200℃～205℃、VII区200℃～205℃、机头温度205℃～215℃，螺杆转速为180～220转/分。
优选地，双螺杆挤出机的螺杆温度为：I区190℃、II区195℃、III区200℃、IV区200℃、V区205℃、VI区205℃、VII区200℃、机头温度215℃，螺杆转速为200转/分。
随着无机填料的微细化，粒子的比表面积增大，无机填料与基体的接触面积增大，因而无机填料与聚合物发生物理或化学结合的可能性大，复合材料受冲击时会产生更多的微裂纹和吸收更多的冲击能。但无机填料的用量过大，粒子过于接近，微裂纹易发展成宏观开裂，体系性能变差。由于纳米微粒的粒径小，极性强，而PP极性弱，两者相容性差，加之微粒的表面能高、易团聚，难以达到均匀分散，所以无机填料在与PP共混之前要用偶联剂对粒子表面进行处理，将偶联剂均匀地包覆在粒子表面以防止其团聚，从而提高分散效果。
具体各组分配比：
基体树脂：均聚PP、共聚PP中的一种或两种混合物100份
无机微纳米填料：纳米CaCO3粒子1～20份
硫酸钡晶须1～10份
高浓度硅溶胶：纳米SiO2含量为38％的1～10份
偶联剂：偶联剂KH550、KH560中的一种0.2～1份
润滑剂：白油、硬脂酸钙、十二烷基苯磺酸钠中的一种1～5份
首先对纳米粒子进行表面处理，将聚丙烯、硫酸钡晶须、纳米CaCO3粒子、高浓度硅溶胶及助剂共混挤出造粒得到纳米填充母料，然后按照聚合物加工成型的方法将聚合物母料、聚丙烯和助剂在双螺杆挤出机中挤出。加热段温度为185～210℃，机头温度为190～220℃，螺杆转速180～240r/min，挤出后水冷却、切粒机造粒，将料粒干燥至水分含量在0.01％以下即得聚丙烯复合材料。
具体实例：
实例一：
(1)纳米填充母料的制备
| 组分 | 名称 | 用量(份数) |
| PP树脂 | Z30S | 100 |
| 纳米CaCO3 | 40nm级 | 20 |
| 高浓度硅溶胶 | 纳米SiO2含量为38％ | 10 |
| 硫酸钡晶须 | 长径比60 | 10 |
| 表面处理剂 | 硬脂酸钙 | 3 |
(2)聚丙烯复合材料的制备
| 组分 | 名称 | 用量(份数) |
| PP树脂 | Z30S | 100 |
| 纳米填充母料 | 自制 | 50 |
| 偶联剂 | KH550 | 0.3 |
| 表面处理剂 | 硬脂酸钙 | 1.5 |
(3)性能检测结果
Claims (5)
1.一种易分散、易加工的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：组分是聚丙烯100份、硫酸钡晶须1～10份、纳米CaCO31～20份，高浓度硅溶胶1～10份，助剂0.5～5份。
2.根据权利要求1所述一种易分散、易加工的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：CaCO3的粒径为25nm～100nm、硫酸钡晶须长径比为60。
3.根据权利要求1所述一种易分散、易加工的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：高浓度硅溶胶中纳米二氧化硅的含量为38％～45％。
4.根据权利要求1所述一种易分散、易加工的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：对纳米粒子进行表面处理，将聚丙烯、硫酸钡晶须、纳米CaCO3粒子、高浓度硅溶胶及助剂共混挤出造粒得到纳米填充母料。
5.根据权利要求1所述一种易分散、易加工的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：按照聚合物加工成型的方法将纳米填充母料、聚丙烯树脂和助剂在双螺杆挤出机中挤出得到聚丙烯复合材料，将粒料干燥至水分含量在0.01％以下。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011101585112A CN102827419A (zh) | 2011-06-14 | 2011-06-14 | 一种易分散、易加工的聚丙烯复合材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011101585112A CN102827419A (zh) | 2011-06-14 | 2011-06-14 | 一种易分散、易加工的聚丙烯复合材料的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102827419A true CN102827419A (zh) | 2012-12-19 |
Family
ID=47330747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011101585112A Pending CN102827419A (zh) | 2011-06-14 | 2011-06-14 | 一种易分散、易加工的聚丙烯复合材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102827419A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104651943A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-05-27 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种硫酸钡晶须及其制备方法 |
| CN109679206A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-04-26 | 广州市聚赛龙工程塑料股份有限公司 | 一种低挥发纳米填料改性聚丙烯材料及其制备方法与应用 |
| CN116535776A (zh) * | 2023-04-27 | 2023-08-04 | 陕西云鹏新材料科技有限公司 | PP/PE/YPnm合金材料的制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1380352A (zh) * | 2002-03-13 | 2002-11-20 | 顺德市高怡新塑料有限公司 | 杂化纳米无机粒子改性聚丙烯及其制备方法 |
| WO2004099309A1 (en) * | 2003-05-05 | 2004-11-18 | Dow Global Technologies Inc. | Filled thermoplastic olefin composition |
| CN101302317A (zh) * | 2008-06-30 | 2008-11-12 | 国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心 | 纳米二氧化硅粒子改性聚丙烯及其制备方法 |
-
2011
- 2011-06-14 CN CN2011101585112A patent/CN102827419A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1380352A (zh) * | 2002-03-13 | 2002-11-20 | 顺德市高怡新塑料有限公司 | 杂化纳米无机粒子改性聚丙烯及其制备方法 |
| WO2004099309A1 (en) * | 2003-05-05 | 2004-11-18 | Dow Global Technologies Inc. | Filled thermoplastic olefin composition |
| CN101302317A (zh) * | 2008-06-30 | 2008-11-12 | 国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心 | 纳米二氧化硅粒子改性聚丙烯及其制备方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104651943A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-05-27 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种硫酸钡晶须及其制备方法 |
| WO2016115966A1 (zh) * | 2015-01-23 | 2016-07-28 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种硫酸钡晶须及其制备方法 |
| CN104651943B (zh) * | 2015-01-23 | 2017-12-12 | 江苏锡沂高新区科技发展有限公司 | 一种硫酸钡晶须及其制备方法 |
| CN109679206A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-04-26 | 广州市聚赛龙工程塑料股份有限公司 | 一种低挥发纳米填料改性聚丙烯材料及其制备方法与应用 |
| CN109679206B (zh) * | 2018-12-13 | 2021-09-28 | 广州市聚赛龙工程塑料股份有限公司 | 一种低挥发纳米填料改性聚丙烯材料及其制备方法与应用 |
| CN116535776A (zh) * | 2023-04-27 | 2023-08-04 | 陕西云鹏新材料科技有限公司 | PP/PE/YPnm合金材料的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101781470B (zh) | 一种高耐磨木塑复合材料及其制备方法 | |
| CN105419355B (zh) | 一种微细废橡胶粉‑纳米材料复合改性沥青及其制备方法 | |
| CN105017742A (zh) | 石墨烯色母粒 | |
| JP2010513690A5 (zh) | ||
| CN106317934A (zh) | 一种可降解轻量化注塑用聚烯烃复合材料及其制备方法 | |
| CN102677217B (zh) | 一种改性pom纤维及其制备方法 | |
| CN108485245A (zh) | 一种通用性黑色母粒及其制备方法 | |
| CN102942793A (zh) | 一种高模量的沥青改性剂、其制备方法及其应用 | |
| CN103642113A (zh) | 微硅粉增强聚乙烯材料及其制备方法 | |
| CN106633299B (zh) | 一种聚乙烯/蒙脱土负载二氧化钛复合材料及其制备方法 | |
| CN102827419A (zh) | 一种易分散、易加工的聚丙烯复合材料的制备方法 | |
| CN102807708B (zh) | 用于扁丝的硅灰石粉改性填充母料及其生产扁丝的方法 | |
| CN104479214A (zh) | 一种高填充改性hdpe/ldpe/lldpe/eva/pp共混吹塑薄膜及其制备方法 | |
| CN101735509B (zh) | 微－纳米碳化硅/聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| CN102634111A (zh) | 一种高韧聚合物复合材料及其制备方法 | |
| CN106243500A (zh) | 一种聚丙烯改性用复合材料的制备方法及其产物 | |
| CN1850900A (zh) | 一种聚丙烯基木塑复合材料的制造配方 | |
| CN102399391A (zh) | 一种纳米SiO2/CaCO3复合粒子改性聚丙烯的制备方法 | |
| CN101302317A (zh) | 纳米二氧化硅粒子改性聚丙烯及其制备方法 | |
| CN106565990A (zh) | 一种二氧化钛、聚乙烯双重包覆碳酸钙无机填料及其制备方法 | |
| CN106752093A (zh) | 一种抗菌的二氧化钛、聚乙烯双重包覆碳酸钙无机填料及其制备方法 | |
| CN102336955A (zh) | 一种降低碳酸钙/聚丙烯纳米复合材料成型收缩比的方法 | |
| CN105524366A (zh) | 一种抗菌as复合材料及其制备方法 | |
| CN104387690A (zh) | 一种低气味、抗菌的玻纤增强as组合物及其制备方法 | |
| CN104403219A (zh) | 一种低气味的玻纤增强as组合物及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Pingfang District Road 150060 Heilongjiang Hanan city of Harbin Province, No. 9 Applicant after: Heilongjiang Xinda Enterprise Group Co.,Ltd. Address before: Haping Road Development Zone in Harbin City, Heilongjiang province 150060 District Dalian Road No. 9 Applicant before: Heilongjiang Xinda Enterprise Group Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20121219 |