本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改性聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

聚丙烯(polypropylene，pp)，是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂。按甲基排列位置分為等規(guī)聚丙烯(isotacticpolypropylene)、無規(guī)聚丙烯(atacticpolypropylene)和間規(guī)聚丙烯(syndiotacticpolypropylene)三種。pp材料有較低的熱變形溫度(100℃)、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有更強(qiáng)的抗沖擊強(qiáng)度，pp的沖擊強(qiáng)度隨著乙烯含量的增加而增大。pp的維卡軟化溫度為150℃，由于結(jié)晶度較高，因而表面剛度和抗劃痕特性很好，不存在環(huán)境應(yīng)力開裂問題。填充改性是在塑料中添加相對(duì)廉價(jià)的非金屬礦粉體材料或其它材料，從而降低制品的原材料成本，同時(shí)還可以改善塑料材料某些性能，比如剛性、硬度和耐熱性等。

填充改性是指在塑料中添加相對(duì)廉價(jià)的非金屬礦粉體材料或其它材料，從而降低制品的原材料成本，同時(shí)還可以改善塑料材料某些性能，比如剛性、硬度和耐熱性等。通常使用的非礦粉體材料有碳酸鈣(輕鈣、重鈣)、滑石粉、云母粉、高嶺土、硅灰石粉、氫氧化鋁、氫氧化鎂或水鎂石粉、沉淀硫酸鋇或重晶石粉等?，F(xiàn)有技術(shù)針對(duì)塑料增強(qiáng)材料的研究主要是使用滑石粉、碳酸鈣、玻璃纖維等。目前，巖棉主要用于建造保溫材料，其用后廢棄的巖棉未能得以充分回收利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種改性聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有聚丙烯復(fù)合材料的機(jī)械性能差、產(chǎn)品成型收縮率高，以及巖棉應(yīng)用有限的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明一方面提供一種改性聚丙烯復(fù)合材料，以所述改性聚丙烯復(fù)合材料的總質(zhì)量為100％計(jì)，所述改性聚丙烯復(fù)合材料包括如下質(zhì)量百分含量的成分：

本發(fā)明另一方面提供一種改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，該制備方法包括如下步驟：

按照上述改性聚丙烯復(fù)合材料所含的成分及其含量分別稱取各成分原料；

將所述巖棉和所述偶聯(lián)劑進(jìn)行第一混合處理后干燥得第一混合物料；

將所述聚丙烯、所述相容劑、所述彈性體、所述抗氧劑和所述潤(rùn)滑劑進(jìn)行第二混合處理得第二混合物料；

將所述第二混合物料送入擠出機(jī)的主喂料口，所述第一混合物料送入所述擠出機(jī)的側(cè)喂料口，擠出成型得所述改性聚丙烯復(fù)合材料。

本發(fā)明提供的改性聚丙烯復(fù)合材料，將巖棉纖維在聚丙烯復(fù)合材料作為增強(qiáng)材料，同時(shí)利用相容劑提高相容性，偶聯(lián)劑增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的強(qiáng)度性能，彈性體提高抗沖擊強(qiáng)度，抗氧劑和潤(rùn)滑劑進(jìn)一步提高加工穩(wěn)定性和流動(dòng)性，該改性聚丙烯復(fù)合材料的成分和含量之間通過協(xié)同作用，最終使改性聚丙烯復(fù)合材料的機(jī)械性能強(qiáng)、成型收縮率低，而同時(shí)巖棉纖維得到充分回收利用，極大的提高了利用價(jià)值，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)環(huán)保和循環(huán)利用的追求。

本發(fā)明提供的改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，工藝簡(jiǎn)單易行，成本低，最終制得的改性聚丙烯復(fù)合材料機(jī)械性能強(qiáng)、成型收縮率低，而同時(shí)巖棉纖維得到充分回收利用，極大的提高了利用價(jià)值。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種改性聚丙烯復(fù)合材料，以該改性聚丙烯復(fù)合材料的總質(zhì)量為100％計(jì)，其包括如下質(zhì)量百分含量的成分：

上述改性聚丙烯復(fù)合材料的成分和含量之間通過協(xié)同作用，最終使改性聚丙烯復(fù)合材料的機(jī)械性能強(qiáng)、成型收縮率低，而同時(shí)巖棉纖維得到充分回收利用，極大的提高了利用價(jià)值，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)環(huán)保和循環(huán)利用的追求。

具體地，本發(fā)明實(shí)施例的改性聚丙烯復(fù)合材料中，聚丙烯含量為52％～80％，具體可以為52％、62％、72％、72％、80％等；本發(fā)明采用的聚丙烯(pp)樹脂，包括均聚pp或共聚pp中的至少一種，均聚pp主要為市面上高流動(dòng)的均聚pp樹脂(如牌號(hào)為z30s的均聚pp)，共聚pp主要為市面上高抗沖擊的共聚pp樹脂(如牌號(hào)為3015的共聚pp)。

具體地，本發(fā)明實(shí)施例的改性聚丙烯復(fù)合材料中，偶聯(lián)劑含量0.1％～1％，該范圍內(nèi)的偶聯(lián)劑能有效改善巖棉和聚丙烯的表面活性，從而極大地增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度性能。偶聯(lián)劑主要為表面活性劑，本實(shí)施例優(yōu)選硅烷偶聯(lián)劑，該硅烷偶聯(lián)劑含有氨基、巰基、乙烯基和環(huán)氧基中的至少一種基團(tuán)。本發(fā)明實(shí)施例的改性聚丙烯復(fù)合材料中的巖棉含量為15％～30％，此組份能有效的增強(qiáng)pp樹脂的機(jī)械性能，進(jìn)一步降低改性聚丙烯復(fù)合材料的收縮率及成本。而該含量范圍內(nèi)的偶聯(lián)劑處理該范圍內(nèi)的巖棉，最終使改性聚丙烯復(fù)合材料的強(qiáng)度性能達(dá)到最佳。

具體地，本發(fā)明實(shí)施例的改性聚丙烯復(fù)合材料中，相容劑含量為3％～10％，具體可以為3％、4％、8％、10％。該范圍內(nèi)的相容劑可顯著改善巖棉與pp樹脂的相容性，從而增加改性聚丙烯復(fù)合材料的強(qiáng)度。優(yōu)選地，相容劑包括pe-g-st、pp-g-st、abs-g-mah、pe-g-mah和hpp-g-mah中的至少一種。優(yōu)選的相容劑可使巖棉與pp樹脂的相容性達(dá)到最佳。

具體地，本發(fā)明實(shí)施例的改性聚丙烯復(fù)合材料中，彈性體的含量為1％～5％，具體可以為1％、2％、4％、5％；該范圍內(nèi)的彈性體，可顯著提高改性聚丙烯復(fù)合材料的抗沖擊強(qiáng)度，尤其是抗低溫沖擊，進(jìn)一步提高改性聚丙烯復(fù)合材料的適用性。優(yōu)選地，彈性體包括poe(聚烯烴彈性體)和epdm(三元乙丙橡膠)中的至少一種。優(yōu)選的彈性體使改性聚丙烯復(fù)合材料的抗低溫沖擊強(qiáng)度達(dá)到最佳。

具體地，本發(fā)明實(shí)施例的改性聚丙烯復(fù)合材料中，抗氧劑含量為0.1％～1％，具體可以為0.1％、0.2％、0.3％、0.5％、0.8％、1％。該范圍內(nèi)的抗氧劑，可顯著提高改性聚丙烯復(fù)合材料的加工穩(wěn)定性。優(yōu)選地，該抗氧劑包括受阻酚類抗氧劑、硫代酯類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑中的至少一種，受阻酚類包括1010、1076等，硫代酯類包括dltp、dstp等，亞磷酸酯類包括168等。優(yōu)選的抗氧劑使改性聚丙烯復(fù)合材料的加工穩(wěn)定性達(dá)到最佳。

具體地，本發(fā)明實(shí)施例的改性聚丙烯復(fù)合材料中，潤(rùn)滑劑含量為0.1％～2％，具體可以為0.1％、0.5％、0.8％、1％、1.2％、2％。該范圍內(nèi)的潤(rùn)滑劑，有效減少該改性聚丙烯復(fù)合材料與料筒內(nèi)壁和它與螺桿外壁之間的摩擦，降低混合物料的粘度，進(jìn)而顯著提高改性聚丙烯復(fù)合材料的加工流動(dòng)性。優(yōu)選地，潤(rùn)滑劑包括乙撐雙硬脂酰胺(ebs)、聚乙烯(pe)蠟和硬脂酸鈣中的至少一種。該優(yōu)選的潤(rùn)滑劑使改性聚丙烯復(fù)合材料的加工流動(dòng)性達(dá)到最佳。

另一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法。該方法包括如下步驟：

s01：按照上述改性聚丙烯復(fù)合材料所含的成分及其含量分別稱取各成分原料；

s02：將上述巖棉和偶聯(lián)劑進(jìn)行第一混合處理后干燥得第一混合物料；

s03：將上述聚丙烯、相容劑、彈性體、抗氧劑和潤(rùn)滑劑進(jìn)行第二混合處理得第二混合物料；

s04：將上述第二混合物料送入擠出機(jī)的主喂料口，第一混合物料送入擠出機(jī)的側(cè)喂料口，擠出成型得改性聚丙烯復(fù)合材料。

本發(fā)明提供的改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，工藝簡(jiǎn)單易行，成本低，最終制得的改性聚丙烯復(fù)合材料機(jī)械性能強(qiáng)、成型收縮率低，而同時(shí)巖棉纖維得到充分回收利用，極大的提高了利用價(jià)值。

優(yōu)選地，上述步驟s02中，第一混合處理過程為：在高速捏合機(jī)中混合2min-30min。如此，可使偶聯(lián)劑更好充分處理巖棉。

優(yōu)選地，上述步驟s03中，第二混合處理過程為：在混合機(jī)中混合2min-30min。如此，可使物料混合充分，更有利于后續(xù)改性聚丙烯復(fù)合材料的制備。

優(yōu)選地，上述步驟s04中，擠出機(jī)的工藝參數(shù)為：一區(qū)溫度為170℃～190℃；二區(qū)溫度為180℃～200℃；三區(qū)、四區(qū)、五區(qū)溫度均為190℃～210℃；六區(qū)、七區(qū)、八區(qū)、九區(qū)溫度均為200℃～220℃；模頭溫度為210℃～230℃；熔體壓力為10～20mpa；雙螺桿長(zhǎng)徑比為35～65；真空度為-0.6mpa～-0.8mpa。在該參數(shù)范圍內(nèi)制得的改性聚丙烯復(fù)合材料性能達(dá)到最佳。

本發(fā)明先后進(jìn)行過多次試驗(yàn)，現(xiàn)舉一部分試驗(yàn)結(jié)果作為參考對(duì)發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述，下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

一種改性聚丙烯復(fù)合材料，其配方見表1中的實(shí)施例1。該改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法包括如下步驟：

s11：按照表1中實(shí)施例1的改性聚丙烯復(fù)合材料所含的成分及其含量分別稱取各成分原料。

s12：將上述巖棉和偶聯(lián)劑(醇水溶液)在高速捏合機(jī)中混合2min-30min，干燥得第一混合物料。

s13：將上述聚丙烯、相容劑、彈性體、抗氧劑和潤(rùn)滑劑在混合機(jī)中攪拌混合2min-30min，得第二混合物料；

s14：將上述第二混合物料送入擠出機(jī)的主喂料口，第一混合物料送入擠出機(jī)的側(cè)喂料口，擠出成型得改性聚丙烯復(fù)合材料；其中，擠出機(jī)的工藝參數(shù)為：一區(qū)溫度為170℃～190℃；二區(qū)溫度為180℃～200℃；三區(qū)、四區(qū)、五區(qū)溫度均為190℃～210℃；六區(qū)、七區(qū)、八區(qū)、九區(qū)溫度均為200℃～220℃；模頭溫度為210℃～230℃；熔體壓力為10～20mpa；雙螺桿長(zhǎng)徑比為35～65；真空度為-0.6mpa～-0.8mpa。在該參數(shù)范圍內(nèi)制得的改性聚丙烯復(fù)合材料性能達(dá)到最佳。

實(shí)施例2

一種改性聚丙烯復(fù)合材料，其配方見表1中的實(shí)施例2。該改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法包括如下步驟：

s21：按照表1中實(shí)施例2的改性聚丙烯復(fù)合材料所含的成分及其含量分別稱取各成分原料。

s22：將上述巖棉和偶聯(lián)劑(醇水溶液)在高速捏合機(jī)中混合2min-30min，干燥得第一混合物料。

s23：將上述聚丙烯、相容劑、彈性體、抗氧劑和潤(rùn)滑劑在混合機(jī)中攪拌混合2min-30min，得第二混合物料；

s24：將上述第二混合物料送入擠出機(jī)的主喂料口，第一混合物料送入擠出機(jī)的側(cè)喂料口，擠出成型得改性聚丙烯復(fù)合材料；其中，擠出機(jī)的工藝參數(shù)為：一區(qū)溫度為170℃～190℃；二區(qū)溫度為180℃～200℃；三區(qū)、四區(qū)、五區(qū)溫度均為190℃～210℃；六區(qū)、七區(qū)、八區(qū)、九區(qū)溫度均為200℃～220℃；模頭溫度為210℃～230℃；熔體壓力為10～20mpa；雙螺桿長(zhǎng)徑比為35～65；真空度為-0.6mpa～-0.8mpa。在該參數(shù)范圍內(nèi)制得的改性聚丙烯復(fù)合材料性能達(dá)到最佳。

實(shí)施例3

一種改性聚丙烯復(fù)合材料，其配方見表1中的實(shí)施例3。該改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法包括如下步驟：

s31：按照表1中實(shí)施例3的改性聚丙烯復(fù)合材料所含的成分及其含量分別稱取各成分原料。

s32：將上述巖棉和偶聯(lián)劑(醇水溶液)在高速捏合機(jī)中混合2min-30min，干燥得第一混合物料。

s33：將上述聚丙烯、相容劑、彈性體、抗氧劑和潤(rùn)滑劑在混合機(jī)中攪拌混合2min-30min，得第二混合物料；

s34：將上述第二混合物料送入擠出機(jī)的主喂料口，第一混合物料送入擠出機(jī)的側(cè)喂料口，擠出成型得改性聚丙烯復(fù)合材料；其中，擠出機(jī)的工藝參數(shù)為：一區(qū)溫度為170℃～190℃；二區(qū)溫度為180℃～200℃；三區(qū)、四區(qū)、五區(qū)溫度均為190℃～210℃；六區(qū)、七區(qū)、八區(qū)、九區(qū)溫度均為200℃～220℃；模頭溫度為210℃～230℃；熔體壓力為10～20mpa；雙螺桿長(zhǎng)徑比為35～65；真空度為-0.6mpa～-0.8mpa。在該參數(shù)范圍內(nèi)制得的改性聚丙烯復(fù)合材料性能達(dá)到最佳。

實(shí)施例4

一種改性聚丙烯復(fù)合材料，其配方見表1中的實(shí)施例4。該改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法包括如下步驟：

s41：按照表1中實(shí)施例4的改性聚丙烯復(fù)合材料所含的成分及其含量分別稱取各成分原料。

s42：將上述巖棉和偶聯(lián)劑(醇水溶液)在高速捏合機(jī)中混合2min-30min，干燥得第一混合物料。

s43：將上述聚丙烯、相容劑、彈性體、抗氧劑和潤(rùn)滑劑在混合機(jī)中攪拌混合2min-30min，得第二混合物料；

s44：將上述第二混合物料送入擠出機(jī)的主喂料口，第一混合物料送入擠出機(jī)的側(cè)喂料口，擠出成型得改性聚丙烯復(fù)合材料；其中，擠出機(jī)的工藝參數(shù)為：一區(qū)溫度為170℃～190℃；二區(qū)溫度為180℃～200℃；三區(qū)、四區(qū)、五區(qū)溫度均為190℃～210℃；六區(qū)、七區(qū)、八區(qū)、九區(qū)溫度均為200℃～220℃；模頭溫度為210℃～230℃；熔體壓力為10～20mpa；雙螺桿長(zhǎng)徑比為35～65；真空度為-0.6mpa～-0.8mpa。在該參數(shù)范圍內(nèi)制得的改性聚丙烯復(fù)合材料性能達(dá)到最佳。

表1

性能測(cè)試

按上述表1中的實(shí)施例1-實(shí)施例4和對(duì)比例1-對(duì)比例3的配方制備完成造粒的粒子，在90～110℃的鼓風(fēng)烘箱中干燥4～6小時(shí)，再將干燥的粒子在80t注塑機(jī)上注塑制樣，制樣過程中保持模溫在50～80℃之間。

拉伸強(qiáng)度按照astmd638標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，懸臂梁沖擊強(qiáng)度按照astmd256標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量按照astmd790標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，熔融指數(shù)按照astmd1238標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，收縮率按照astmd955標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，比重按照astmd792標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。最后的測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2

從表2的測(cè)試結(jié)果可看出，用巖棉纖維增強(qiáng)的pp復(fù)合材料的機(jī)械性能比滑石粉填充的要好，與玻璃纖維增強(qiáng)的pp復(fù)合材料接近，其加工流動(dòng)性能可滿足大部分pp增強(qiáng)產(chǎn)品要求，且產(chǎn)品成型收縮率低，本發(fā)明可使巖棉纖維得到充分的回收利用，且極大的提高了利用價(jià)值，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)環(huán)保和循環(huán)利用的追求，極好的滿足實(shí)際需求，因此本發(fā)明具有非常大的實(shí)際意義。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。