專利名稱：一種改性聚丙烯復(fù)合材料及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚丙烯復(fù)合材料及其制備工藝，尤其是涉及一種改性聚丙烯復(fù)合材料及其制備工藝。
背景技術(shù)：
塑料的來源主要是天然石油，而這些能源的貯藏量是有一定限度的，而且塑料在天然條件下很難快速降解，給環(huán)境和資源造成了很大的壓力。在塑料基體中填充可降解材料是近十幾年來研究的熱門課題；例如在塑料基體中添加植物纖維或者淀粉制成可部分降解的材料；沈陽沃而得復(fù)合材料科貿(mào)有限公司開發(fā)生產(chǎn)出一種新型綠色環(huán)保材料、塑料的替代品——塑木復(fù)合托盤；《塑料工業(yè)》2002年第5期第45頁發(fā)表了一種可降解植物纖維增強(qiáng)淀粉塑料發(fā)泡餐具的研制論文；但這兩種材料力學(xué)強(qiáng)度都非常低，很難應(yīng)用于其它領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種力學(xué)性能好，降解性好，制造成本低的改性聚丙烯復(fù)合材料及其制備工藝。本發(fā)明解決所述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明之改性聚丙烯復(fù)合材料由以下重量百分比的主原料制成硫酸鈣5-20wt%，熱塑性淀粉20-35wt%，植物纖維30-50wt%，聚丙烯(PP) 20_40wt%。優(yōu)選的重量百分比為硫酸鈣10wt%，熱塑性淀粉25wt%，植物纖維45wt%，聚丙烯 (PP) 20wt%。加工助劑為相容劑硅烷偶聯(lián)劑KH550，相容劑鈦酸酯偶聯(lián)劑，增塑劑甘油，潤滑劑硬脂酸，抗氧化劑1010;
相容劑硅烷偶聯(lián)劑KH550用量為硫酸鈣質(zhì)量的4-10% (優(yōu)選5% )，相容劑鈦酸酯偶聯(lián)劑用量為植物纖維質(zhì)量的1-6% (優(yōu)選5%)；
增塑劑甘油用量為熱塑性淀粉質(zhì)量的15-50% (優(yōu)選40%)； 潤滑劑硬脂酸的用量為硫酸鈣、熱塑性淀粉和植物纖維總質(zhì)量的2-6% (優(yōu)選4%)； 抗氧化劑1010 (四[甲基-β - (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯)， 用量為硫酸鈣、熱塑性淀粉和植物纖維總質(zhì)量的0. 5-4% (優(yōu)選4%)； 所述硫酸鈣的粒徑分布在50nm-500nm (優(yōu)選IOOnm)； 所述植物纖維可為木粉纖維，纖維的長徑比可為5-20 (優(yōu)選10)。本發(fā)明之改性聚丙烯復(fù)合材料的制備工藝，包括以下步驟
(1)將相容劑硅烷偶聯(lián)劑KH550和硫酸鈣置于無水乙醇中在75- 850C (優(yōu)選80°C )條件下反應(yīng)4 一 6小時(shí)(優(yōu)選5小時(shí))，過濾，烘干，得改性硫酸鈣，備用；
(2)將植物纖維用質(zhì)量濃度為2-9%(優(yōu)選6%)的氫氧化鈉溶液浸泡1-8小時(shí)(優(yōu)選6 小時(shí))，然后用清水洗滌至中性，于70-80°C (優(yōu)選80°C)烘箱中烘干至含水率<4%，備用；(3)將熱塑性淀粉、聚丙烯、相容劑鈦酸酯偶聯(lián)劑、增塑劑甘油、潤滑劑硬脂酸、抗氧化劑1010、步驟(1)所得改性硫酸鈣和步驟(2)所得植物纖維加入高速混合機(jī)中混合7-10分鐘(優(yōu)選10分鐘)；
(4 )將步驟(3 )所得混合物置于擠出機(jī)中擠出，造粒。本發(fā)明之改性聚丙烯復(fù)合材料，力學(xué)性能好，降解性好，制造成本低，特別適于用來制作周轉(zhuǎn)箱、托盤快餐盒等包裝容器。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1
本實(shí)施例之改性聚丙烯復(fù)合材料由以下重量百分比的主原料制成硫酸鈣10襯％，熱塑性淀粉20wt%，木粉纖維30wt%，聚丙烯(PP) 40wt%o加工助劑為相容劑硅烷偶聯(lián)劑KH550，相容劑鈦酸酯偶聯(lián)劑，增塑劑甘油，潤滑劑硬脂酸，抗氧化劑1010;
相容劑硅烷偶聯(lián)劑KH550用量為硫酸鈣質(zhì)量的6%，相容劑鈦酸酯偶聯(lián)劑用量為木粉纖維質(zhì)量的4% ；
增塑劑甘油用量為熱塑性淀粉質(zhì)量的20% ；
潤滑劑硬脂酸的用量為硫酸鈣、熱塑性淀粉和木粉纖維總質(zhì)量的2wt% ； 抗氧化劑1010 (四[甲基-β - (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯)， 用量為硫酸鈣、熱塑性淀粉和木粉纖維總質(zhì)量的； 所述硫酸鈣的粒徑為50nm ； 所述木粉纖維的長徑比為5。制備方法
(1)將相容劑硅烷偶聯(lián)劑KH550和硫酸鈣置于無水乙醇中在80°C條件下反應(yīng)5小時(shí)， 過濾，烘干，得改性硫酸鈣，備用；
(2)將木粉纖維用質(zhì)量濃度為4%的氫氧化鈉溶液浸泡6小時(shí)，然后用清水洗滌至中性， 于80°C烘箱中烘干至含水率3%，備用；
(3)將熱塑性淀粉、聚丙烯、相容劑鈦酸酯偶聯(lián)劑、增塑劑甘油、潤滑劑硬脂酸、抗氧化劑1010、步驟(1)所得改性硫酸鈣和步驟(2)所得木粉纖維加入高速混合機(jī)中混合7分鐘；
(4)將步驟(3)所得混合物置于擠出機(jī)中擠出，造粒。本實(shí)施例產(chǎn)品性能檢測方法，拉伸強(qiáng)度按照GB/T 1040. 1-2006規(guī)定方法測試， 斷裂伸長率按照GB/T 1040. 1-2006規(guī)定方法測試，彎曲強(qiáng)度按照GB/T 9341-2008規(guī)定方法測試，懸臂梁沖擊強(qiáng)度按照GB/T 1843-2008規(guī)定方法測試，可降解性按照ASTM D5071和 GB 18006. 1規(guī)定方法測試。本實(shí)施例產(chǎn)品檢測結(jié)果拉伸強(qiáng)度為14. 2Mpa ；斷裂伸長率為53% ；彎曲強(qiáng)度為 14. 9MPa ；懸臂梁沖擊強(qiáng)度為7. 9kJ/m2 ；重均分子量下降率為83%。實(shí)施例2
本實(shí)施例之改性聚丙烯復(fù)合材料由以下重量百分比的主原料制成硫酸鈣10襯％，熱塑性淀粉25wt%，木粉纖維45wt%，聚丙烯(PP) 20wt%o
加工助劑為相容劑硅烷偶聯(lián)劑KH550，相容劑鈦酸酯偶聯(lián)劑，增塑劑甘油，潤滑劑硬脂酸，抗氧化劑1010;
相容劑硅烷偶聯(lián)劑KH550用量為硫酸鈣質(zhì)量的5%，相容劑鈦酸酯偶聯(lián)劑用量為木粉纖維質(zhì)量的5% ；
增塑劑甘油用量為熱塑性淀粉質(zhì)量的40% ；
潤滑劑硬脂酸的用量為硫酸鈣、熱塑性淀粉和木粉纖維總質(zhì)量的4wt% ； 抗氧化劑1010 (四[甲基-β - (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯)， 用量為硫酸鈣、熱塑性淀粉和木粉纖維總質(zhì)量的4% ； 所述硫酸鈣的粒徑為IOOnm ； 所述木粉纖維的長徑比為10。制備方法
(1)將相容劑硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ550和硫酸鈣置于無水乙醇中在80°C條件下反應(yīng)5小時(shí)， 過濾，烘干，得改性硫酸鈣，備用；
(2)將木粉纖維用質(zhì)量濃度為6%的氫氧化鈉溶液浸泡6小時(shí)，然后用清水洗滌至中性， 于80°C烘箱中烘干至含水率3%，備用；
(3)將熱塑性淀粉、聚丙烯、相容劑鈦酸酯偶聯(lián)劑、增塑劑甘油、潤滑劑硬脂酸、抗氧化劑1010、步驟(1)所得改性硫酸鈣和步驟(2)所得木粉纖維加入高速混合機(jī)中混合10分鐘；
(4)將步驟(3)所得混合物置于擠出機(jī)中擠出，造粒。本實(shí)施例產(chǎn)品性能檢測方法，拉伸強(qiáng)度按照GB/T 1040. 1-2006規(guī)定方法測試， 斷裂伸長率按照GB/T 1040. 1-2006規(guī)定方法測試，彎曲強(qiáng)度按照GB/T 9341-2008規(guī)定方法測試，懸臂梁沖擊強(qiáng)度按照GB/T 1843-2008規(guī)定方法測試，可降解性按照ASTM D5071和 GB 18006. 1規(guī)定方法測試。本實(shí)施例產(chǎn)品檢測結(jié)果拉伸強(qiáng)度為15. 7Mpa ；斷裂伸長率為41% ；彎曲強(qiáng)度為 15. 9MPa ；懸臂梁沖擊強(qiáng)度為6. 9kJ/m2 ；重均分子量下降率為90%。實(shí)施例3
本實(shí)施例之改性聚丙烯復(fù)合材料由以下重量百分比的主原料制成硫酸鈣5wt%，熱塑性淀粉35wt%，木粉纖維40wt%，聚丙烯(PP) 20wt%。加工助劑為相容劑硅烷偶聯(lián)劑KH550，相容劑鈦酸酯偶聯(lián)劑，增塑劑甘油，潤滑劑硬脂酸，抗氧化劑1010;
相容劑硅烷偶聯(lián)劑KH550用量為硫酸鈣質(zhì)量的5%，相容劑鈦酸酯偶聯(lián)劑用量為木粉纖維質(zhì)量的2% ；
增塑劑甘油用量為熱塑性淀粉質(zhì)量的50% ；
潤滑劑硬脂酸的用量為硫酸鈣、熱塑性淀粉和木粉纖維總質(zhì)量的4wt% ； 抗氧化劑1010 (四[甲基-β - (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯)， 用量為硫酸鈣、熱塑性淀粉和木粉纖維總質(zhì)量的4% ； 所述硫酸鈣的粒徑為500nm ； 所述木粉纖維的長徑比為10。制備方法(1)將相容劑硅烷偶聯(lián)劑KH550和硫酸鈣置于無水乙醇中在80°C條件下反應(yīng)5小時(shí)， 過濾，烘干，得改性硫酸鈣，備用；
(2)將木粉纖維用質(zhì)量濃度為6%的氫氧化鈉溶液浸泡6小時(shí)，然后用清水洗滌至中性， 于80°C烘箱中烘干至含水率3%，備用；
(3)將熱塑性淀粉、聚丙烯、相容劑鈦酸酯偶聯(lián)劑、增塑劑甘油、潤滑劑硬脂酸、抗氧化劑1010、步驟(1)所得改性硫酸鈣和步驟(2)所得木粉纖維加入高速混合機(jī)中混合10分鐘；
(4 )將步驟(3 )所得混合物置于擠出機(jī)中擠出，造粒。本實(shí)施例產(chǎn)品性能檢測方法，拉伸強(qiáng)度按照GB/T 1040. 1-2006規(guī)定方法測試， 斷裂伸長率按照GB/T 1040. 1-2006規(guī)定方法測試，彎曲強(qiáng)度按照GB/T 9341-2008規(guī)定方法測試，懸臂梁沖擊強(qiáng)度按照GB/T 1843-2008規(guī)定方法測試，可降解性按照ASTM D5071和 GB 18006. 1規(guī)定方法測試。本實(shí)施例產(chǎn)品檢測結(jié)果拉伸強(qiáng)度為14. SMpa ；斷裂伸長率為39% ；彎曲強(qiáng)度為 15. 2MPa ；懸臂梁沖擊強(qiáng)度為6. 7kJ/m2 ；重均分子量下降率為93%。
權(quán)利要求
1.一種改性聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，由以下重量百分比的主原料制成硫酸鈣 5-20wt%，熱塑性淀粉20-35wt%，植物纖維30_50wt%，聚丙烯20_40wt% ；加工助劑為相容劑硅烷偶聯(lián)劑KH550，相容劑鈦酸酯偶聯(lián)劑，增塑劑甘油，潤滑劑硬脂酸，抗氧化劑1010；相容劑硅烷偶聯(lián)劑KH550用量為硫酸鈣質(zhì)量的4-10%，相容劑鈦酸酯偶聯(lián)劑用量為植物纖維質(zhì)量的1-6% ；增塑劑甘油用量為熱塑性淀粉質(zhì)量的15-50% ；潤滑劑硬脂酸的用量為硫酸鈣、熱塑性淀粉和植物纖維總質(zhì)量的2-6% ；抗氧化劑1010用量為硫酸鈣、熱塑性淀粉和植物纖維總質(zhì)量的0. 5-4% ；所述硫酸鈣的粒徑分布在50nm-500nm ；所述植物纖維的長徑比為5-20。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，由以下重量百分比的主原料制成硫酸鈣10wt%，熱塑性淀粉25wt%，植物纖維45wt%，聚丙烯20wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改性聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述相容劑硅烷偶聯(lián)劑KH550用量為硫酸鈣質(zhì)量的5%，相容劑鈦酸酯偶聯(lián)劑用量為植物纖維質(zhì)量的5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改性聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述增塑劑甘油用量為熱塑性淀粉質(zhì)量的40%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改性聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述潤滑劑硬脂酸的用量為硫酸鈣、熱塑性淀粉和植物纖維總質(zhì)量的4%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改性聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述抗氧化劑1010 用量為硫酸鈣、熱塑性淀粉和植物纖維總質(zhì)量的4%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改性聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述硫酸鈣的粒徑為 IOOnm0
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改性聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述植物纖維為木粉纖維，所述植物纖維的長徑比為10。
9.一種如權(quán)利要求1或2所述的改性聚丙烯復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟(1)將相容劑硅烷偶聯(lián)劑KH550和硫酸鈣置于無水乙醇中在75- 85°C條件下反應(yīng)4 一 6小時(shí)，過濾，烘干，得改性硫酸鈣，備用；(2)將植物纖維用質(zhì)量濃度為2-9%的氫氧化鈉溶液浸泡1-8小時(shí)，然后用清水洗滌至中性，于70-80°C烘箱中烘干至含水率<4%，備用；(3)將熱塑性淀粉、聚丙烯、相容劑鈦酸酯偶聯(lián)劑、增塑劑甘油、潤滑劑硬脂酸、抗氧化劑1010、步驟(1)所得改性硫酸鈣和步驟(2)所得植物纖維加入高速混合機(jī)中混合7-10分鐘；(4)將步驟(3)所得混合物置于擠出機(jī)中擠出，造粒。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的改性聚丙烯復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟(1)將相容劑硅烷偶聯(lián)劑KH550和硫酸鈣置于無水乙醇中在80°C條件下反應(yīng)5小時(shí)， 過濾，烘干，得改性硫酸鈣，備用；(此處增加了過濾，請確認(rèn))(可以)(2)將植物纖維用質(zhì)量濃度為6%的氫氧化鈉溶液浸泡6小時(shí)，然后用清水洗滌至中性，于80°C烘箱中烘干至含水率<4%，備用；(3)將熱塑性淀粉、聚丙烯、相容劑鈦酸酯偶聯(lián)劑、增塑劑甘油、潤滑劑硬脂酸、抗氧化劑1010、步驟(1)所得改性硫酸鈣和步驟(2)所得植物纖維加入高速混合機(jī)中混合10分鐘；(4)將步驟(3)所得混合物置于擠出機(jī)中擠出，造粒。
全文摘要
一種改性聚丙烯復(fù)合材料及其制備工藝，該復(fù)合材料由以下重量百分比的主原料制成硫酸鈣5-20wt%，熱塑性淀粉20-35wt%，植物纖維30-50wt%，聚丙烯20-40wt%；加工助劑為相容劑硅烷偶聯(lián)劑KH550，相容劑鈦酸酯偶聯(lián)劑，增塑劑甘油，潤滑劑硬脂酸，抗氧化劑1010。本發(fā)明還包括改性聚丙烯復(fù)合材料的制備工藝。本發(fā)明之改性聚丙烯復(fù)合材料，力學(xué)性能好，降解性好，制造成本低，特別適于用來制作周轉(zhuǎn)箱、托盤快餐盒等包裝容器。
文檔編號C08K5/053GK102229750SQ20111017576
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者付桃梅, 劉珍如, 劉立文, 寧勇, 楊志強(qiáng), 魯紀(jì)鳴 申請人:劉立文