專利名稱：一種增韌均聚聚丙烯增強(qiáng)復(fù)合材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子復(fù)合材料以及材料的形態(tài)控制改性。屬于高分子材料改性領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
均聚聚丙烯因價(jià)格低廉，來源廣泛而得到普遍應(yīng)用，是常見的通用塑料之一。但由于聚丙烯自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，均聚聚丙烯也存在一些缺點(diǎn)，如韌性特別是低溫韌性差；材料剛性不足等。為了提高均聚聚丙烯的性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，人們常采用復(fù)合增強(qiáng)、共混、共聚等方式對其進(jìn)行改性。聚丙烯增強(qiáng)復(fù)合材料是由聚丙烯與纖維狀或片狀增強(qiáng)材料采取熔融共混等方式而制備的，可以提高材料的耐熱性、耐蠕變性能、尺寸穩(wěn)定性、硬度、剛性和強(qiáng)度等性能，使得聚丙烯作為結(jié)構(gòu)性材料成為可能。但是聚丙烯增強(qiáng)復(fù)合材料中基體和增強(qiáng)材料的極性相差較大，兩相相容性差，相界面清晰，相間作用力小，不利于增強(qiáng)材料發(fā)揮作用，需進(jìn)行增容。同時(shí)為了改善聚丙烯增強(qiáng)復(fù)合材料韌性較差的問題，工業(yè)生產(chǎn)中采用與彈性體共混的方法來增韌，可是彈性體的引入，在增韌的同時(shí)，提高了制品的生產(chǎn)成本，又使得制品的硬度、剛性、強(qiáng)度、耐熱性等寶貴性能受到了損失。近年來，均聚聚丙烯增韌的機(jī)理和方法出現(xiàn)了一些新的發(fā)展，如通過加入β成核齊U，對均聚聚丙烯進(jìn)行形態(tài)控制改性，使之轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性較好的β晶型聚丙烯，為聚丙烯復(fù)合材料的增韌技術(shù)的發(fā)展提供了新的可能性。本發(fā)明通過對加料順序、β成核劑加料方式以及加工工藝條件等進(jìn)行調(diào)整，使得作為增容劑的聚丙烯接枝共聚物中的極性基團(tuán)難以和β成核劑產(chǎn)生不良作用。該技術(shù)的采用利于均聚聚丙烯增強(qiáng)復(fù)合材料中各組分協(xié)同發(fā)揮作用，從而為高強(qiáng)高韌、低成本均聚聚丙烯復(fù)合材料的制備提供一條新的途徑
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種增韌均聚聚丙烯增強(qiáng)復(fù)合材料的方法為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案首先按一定比例將均聚聚丙烯、聚丙烯和極性單體的接枝共聚物、增強(qiáng)材料以及加工助劑等準(zhǔn)確稱量后，使用高速攪拌機(jī)混合均勻，而后熔融共混；在此基礎(chǔ)上加入聚丙烯的β成核劑母粒進(jìn)行混煉；再用注塑、擠出、模壓等方式成型，成型過程中須采用快速冷卻的方式定型；成型后將制品在120°C下處理3h，即可制得增強(qiáng)增韌的均聚聚丙烯復(fù)合材料。其中聚丙烯和極性單體的接枝共聚物中，接枝共聚物的主體包括均聚聚丙烯和共聚聚丙紐;其中增強(qiáng)材料包括玻纖、碳纖維、苧麻纖維、竹纖維、云母、滑石粉等纖維狀、片狀材料或晶須；其中聚丙烯接枝共聚物的接枝率和用量、增強(qiáng)材料的用量、β成核劑的用量等可以根據(jù)制品性能需要進(jìn)行調(diào)整；其中聚丙烯的β成核劑母粒中的聚丙烯基體為均聚聚丙烯。有益效果(I)生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)成本低，可操作性強(qiáng)。(2)充分發(fā)揮了接枝物增容劑的增容作用和β成核劑的轉(zhuǎn)變晶型的作用。從而實(shí)現(xiàn)對聚丙烯復(fù)合材料增韌增強(qiáng)的目的。(3)在達(dá)到增韌增強(qiáng)目的的同時(shí)，避免了制品的硬度、剛性、耐熱性等寶貴性能的損失。


圖I聚丙烯/云母復(fù)合材料的DSC升溫曲線圖。 圖2聚丙烯/云母復(fù)合材料的WAXD圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明一種增韌均聚聚丙烯增強(qiáng)復(fù)合材料的方法，其特征在于包括以下步驟步驟I :選用均聚聚丙烯或共聚聚丙烯為接枝主體，丙烯酸、馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯等極性單體為接枝單體，熔融接枝聚丙烯共聚物。步驟2 :根據(jù)材料性能要求的不同，將不同配比的均聚聚丙烯、聚丙烯接枝共聚物、增強(qiáng)材料以及加工助劑等準(zhǔn)確稱量后，使用高速攪拌機(jī)混合均勻，熔融共混。步驟3 :制備聚丙烯的β成核劑母粒。步驟4 :將接枝物增容的均聚聚丙烯增強(qiáng)復(fù)合材料和聚丙烯的β成核劑母粒按一定配比混煉均勻后，采用注塑、擠出、模壓等方式成型，成型過程中須采用快速冷卻的方式定型。步驟5 :成型后將制品在120°C下熱處理3h。實(shí)施例I將均聚聚丙烯、聚丙烯接枝馬來酸酐、白云母(1250目)以及加工助劑等按一定比例稱量，在900r/min的高速攪拌機(jī)中高速攪拌5min后，在雙輥混煉機(jī)上混煉，前輥溫度為170°C，后輥為165°C，混煉時(shí)間lOmin。接枝物增容均聚聚丙烯復(fù)合材料的配方組成(質(zhì)量份數(shù))為均聚聚丙烯，100份；白云母，20份；PP-g-MAH(接枝率，1.55% ), 10份；加工助齊[J，0. 5-2 份。再加入PP的β成核劑母粒繼續(xù)混煉5min，其中β成核劑為體系中PP總質(zhì)量的O. 3%?；鞜捄蟮漠a(chǎn)物采用模壓成型，模壓設(shè)備為平板硫化機(jī)；熱壓成型條件，溫度180°C、放氣三次，保持壓力10MPa、保壓時(shí)間10min ;冷壓成型條件，通冷水冷卻、壓力10MPa、時(shí)間:IOmin :成型后將制品在120°C下處理3h?！?shí)施例2將均聚聚丙烯、聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯、短玻纖以及加工助劑等按一定比例稱量，在1100r/min的高速攪拌機(jī)中高速攪拌5min后，在雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混，擠出溫度為190-230°C，螺桿轉(zhuǎn)速為100-120r/min。接枝物增容均聚聚丙烯復(fù)合材料的配方組成(質(zhì)量份數(shù))為均聚聚丙烯，100份；短玻纖，30份；PP-g_GMA(接枝率，1.39% ),10份；加工助劑，1-3份。在此基礎(chǔ)上，引入聚丙烯的β成核劑母粒，在上述的加工條件下進(jìn)一步熔融共混，其中β成核劑為體系中PP總質(zhì)量的0.5%?；鞜捄蟮漠a(chǎn)物采用注塑成型，料筒溫度為 2200C ;注射壓力為13. 5MPa ;模具采用冷水冷卻。成型后將制品在120°C下處理3h。
權(quán)利要求
1.一種增韌均聚聚丙烯增強(qiáng)復(fù)合材料的方法，其特征是本發(fā)明首先按一定比例將均聚聚丙烯、聚丙烯和極性單體的接枝共聚物、增強(qiáng)材料以及加工助劑等準(zhǔn)確稱量后，使用高速攪拌機(jī)混合均勻，而后熔融共混；在此基礎(chǔ)上加入聚丙烯的β成核劑母粒進(jìn)行混煉；再用注塑、擠出、模壓等方式成型，成型過程中須采用快速冷卻的方式定型；成型后將制品在120°C下處理3h。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種增韌均聚聚丙烯增強(qiáng)復(fù)合材料的方法，其特征在于，聚丙烯和極性單體的接枝共聚物中，接枝共聚物的主體包括均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或均聚聚丙烯和共聚聚丙烯共混物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種增韌均聚聚丙烯增強(qiáng)復(fù)合材料的方法，其特征在于，增強(qiáng)材料包括晶須以及玻纖、碳纖維、苧麻纖維、竹纖維、云母、滑石粉等纖維狀、片狀材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種增韌均聚聚丙烯增強(qiáng)復(fù)合材料的方法，其特征在于，熔融共混過程中各組分的用量和種類可以根據(jù)制品性能需要進(jìn)行調(diào)整，其中增強(qiáng)材料可以母料的形式加入。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種增韌均聚聚丙烯增強(qiáng)復(fù)合材料的方法，屬于高分子材料改性領(lǐng)域。其技術(shù)特征在于首先采用適量的聚丙烯接枝極性單體的共聚物對均聚聚丙烯增強(qiáng)復(fù)合材料進(jìn)行增容處理。而后加入均聚聚丙烯的β成核劑母粒，熔融共混后注塑成型，成型過程中采用快速冷卻定型。成型后的樣條或制品在120℃下熱處理3h。研究表明，本技術(shù)通過改變β成核劑的加入順序和方式，既充分發(fā)揮了接枝物的增容作用；又使得β成核劑的作用得以體現(xiàn)，快速冷卻和熱處理等工藝措施的采用，更利于β晶型聚丙烯的生成，起到了增韌作用。實(shí)現(xiàn)了對均聚聚丙烯同時(shí)進(jìn)行增韌和增強(qiáng)的目的。
文檔編號C08J3/22GK102964691SQ20121055145
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者王瑋, 邱程廣, 劉曉亞 申請人:江南大學(xué)