一种改性聚丙烯复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种改性聚丙烯复合材料的制备方法，其成分按质量计包括以下组分：聚丙烯50～80份、石墨烯粉5~20份、玻璃纤维8~20份，还包括以下组分：有机铬络合物1～2.2份，不饱和羧酸与聚丙烯的接枝物相溶剂0.4～7.4份、马来酸酐相溶剂0.6～1.6份、锡酸酯1～1.8份、亚磷酸酯1～4份；其制备方法是先对石墨烯粉和玻璃纤维表面处理，再将聚丙烯、不饱和羧酸与聚丙烯的接枝物相溶剂、亚磷酸酯、经表面处理的石墨烯粉高速混合成石墨/PP混料，然后将石墨烯/PP混料和烘干的玻纤挤得石墨烯改性增强PP颗粒并干燥，将石墨烯改性增强PP颗粒挤出熔料、压制、加工成型。本发明专利技术板材耐热耐压性能优良。

Method for preparing modified polypropylene composite material

The invention relates to a preparation method of modified polypropylene composite material, its composition comprises the following components by weight: 50 to 80 portions of polypropylene, graphene powder 5~20 parts, glass fiber 8~20, also includes the following components: organic chromium complexes 1 ~ 2.2, unsaturated carboxylic acid and poly propylene graft solvent 0.4 ~ 7.4, 0.6 ~ 1.6 maleic anhydride solvent, tin acid ester was 1 - 1.8, 1 to 4 portions of phosphite ester; the preparation method of graphene powder and glass fiber surface treatment, then grafted polypropylene, unsaturated carboxylic acid and polypropylene, sub phase solvent phosphate, surface treated graphene powder into high-speed mixing graphite /PP mixture, then the glass fiber graphene /PP mixing and drying packed graphene modified PP particle reinforced and drying, the graphene modified PP particle reinforced melt extrusion, pressing and molding. The present invention has excellent heat and pressure resistance performance.

【技术实现步骤摘要】
一种改性聚丙烯复合材料的制备方法
本专利技术涉及聚丙烯复合材料制造领域，具体涉及一种能广泛应用于化工、环保、冶金等行业耐高温、耐压、耐腐蚀性聚丙烯复合材料的制备方法。
技术介绍
现在常用的压滤机板材材料由聚丙烯及其碳酸钙、滑石粉或玻璃纤维等组成，在化工等行业特别对高温、耐化学腐蚀强的固液分离中明显表现适应性不强，具有维护成本高、使用寿命短等缺点。针对这种情况，国内开始研究新型聚丙烯复合材料用作压滤机板材材料，由于石墨烯材料与其他矿物基材料相比具有优异的耐热、耐腐蚀和增强性能，因而已成为新型聚丙烯复合材料的重要原料。目前已有一些对于石墨改性聚丙烯材料的研究、开发和专利文献报道，作为一种新材料研究探索和新产品开发，已成功利用石墨改性聚丙烯列管式反应釜替代搪玻璃反应釜，以及研发石墨改性聚丙烯作为化工反应塔板、热交换器、散热器等，但这些材料中仅采用石墨作改性剂，使聚丙烯的传热、导电等性能得到改善，但作为压滤机板材材料其强度等性能明显偏低，而针对压滤机板材所需的石墨烯改性增强聚丙烯新材料研究应用方面尚属空白，导致了现行的聚丙烯材料在耐热性、耐腐蚀性和耐高压都有较高要求下进行废液或原料固液压滤分离中其性能明显不足，影响了其应用范围，同时其使用寿命较短，成本也大大增加。
技术实现思路
为了实现克服现有聚丙烯材料的不足，本专利技术提供了一种强度高、性能优良的新型聚丙烯复合材料的制备方法。本专利技术采用的技术方案是：一种改性聚丙烯复合材料，。本专利技术公开的一种改性聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按质量份数称取各原料：聚丙烯50～80份、石墨烯粉5~20份、玻璃纤维8~20份、有机铬络合物1～2.2份、不饱和羧酸与聚丙烯的接枝物相溶剂0.4～7.4份、马来酸酐相溶剂0.6～1.6份、锆酸酯1～1.8份、亚磷酸酯1～4份；（2）将石墨烯粉进行高速热搅拌，将有机铬络合物投入石墨烯粉中进行表面处理后出料；（3）将干燥的玻璃纤维通过马来酸酐相溶剂和锆酸酯进行表面浸湿并在90～140℃热风循环下烘干；（4）将聚丙烯、不饱和羧酸与聚丙烯的接枝物相溶剂、亚磷酸酯以及步骤（2）经表面处理后的石墨烯粉依次向高速混合机中投加并进行高速搅拌形成石墨烯/聚丙烯混合料；（5）将步骤（4）中石墨烯/聚丙烯混合料和步骤（3）中烘干后的玻璃纤维在挤出机中进行熔融、剪切、混炼、均化，并拉条及冷却、切粒后得到石墨烯改性聚丙烯颗粒；（6)）将步骤（5）中所得的石墨烯改性聚丙烯颗粒进行预热干燥，将干燥后的石墨烯改性聚丙烯颗粒进行熔料挤出，挤出的熔料放置于保温箱内保温；（7）将板材模压机、成型模具进行预热，将步骤（6）中经过保温的挤出熔料投入板材模压机压制成板材毛坯后脱模，然后将板材毛坯放入定型机中冷却，再将板材毛坯取出放置到温水中进行整平应力时效处理后，并在常温下平放得到石墨烯改性聚丙烯复合材料。所述步骤（2）中石墨烯粉在高速混合机中进行热搅拌，石墨烯粉热搅拌的温度为60～90℃，石墨烯粉热搅拌的时间为10～20min；所述石墨烯粉中投放有机铬络合物时石墨烯粉温度为85～120℃；所述表面处理温度为85～135℃，时间为10～20min；所述步骤（4）中高速搅拌时间为8～15分钟。所述步骤（5）中挤出机的挤出温度为170～250℃，挤出速度为250～350rpm。所述步骤(6)中预热干燥温度为60～100℃，时间为24～48小时；熔料挤出温度为170～260℃，挤出速度为800～1200rpm；保温箱温度为80～150℃。所述步骤（7）中板材模压机的成型模具预热采用蒸汽加热，温度为30～80℃，板材模压机的成型压力为10～20MPa，压制保压时间为0.5~2小时；所述定型机中冷却时间为72~96小时；所述整平应力时效处理是在40～80℃的温水中进行，处理时间为72～96小时；所述平放时间至少为120小时以上。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术采用石墨烯粉末对玻璃纤维/聚丙烯的复合增强改性，利用石墨烯优异的力学性能，添加到聚合物基体中，很好地改善材料的力学性能，进一步强化了板材的耐热、机械性能和耐腐蚀性的功能作用，不同程度赋予了板材在适应高温、高压、强腐蚀条件下优异的综合特性；（2）本专利技术采用双螺杆挤出机挤出造粒、单螺杆挤出机多段混炼熔融挤出、高压成型工艺及板材成型后的应力释放等多阶段时效处理工艺，有效地消除由于聚丙烯复合材料板材成型加工中产生内应力，确保板材的结构稳固、性能优异，在温度、压力、化学腐蚀多重用条件下具有更强的适应能力。（3）本专利技术产品耐高温、高压性能增强，耐温性能比常规板材由较大提高，使用范围更广，具有比现行的压滤机板材耐化学腐蚀性更强，在较高温度、较高压力条件下，板材使用寿命长，降低了维护成本。（4）本专利技术的板材的性价比高，可以完全循环再生利用，在各个环节做到无污染。综上所述，本专利技术的石墨烯改性增强聚丙烯复合材料与现行普通板材相比，具有耐高温、耐化学腐蚀性能及优异物理机械性能。在经过优化的配方组成及制备工艺条件下，材料耐热性可达到120～180℃，拉伸强度达35～45MPa，弯曲强度40～52MPa，冲击强度为10～14.8KJ/m2，其寿命能比现行材料延长1～3年，并使压滤机扩大了应用范围，因此研究开发石墨烯改性聚丙烯复合材料及制备其压滤机板材，具有较大应用价值和意义，是值得推广应用的专利技术。具体实施方式下面通过具体实施例，进一步说明本专利技术的特点实施例1：（1）配料：按以下质量称取各组分原料：13g石墨烯粉、68g聚丙烯、15g玻璃纤维、2.8gPP-g-MAH相溶剂、1.2g马来酸酐相溶剂、2.4g有机铬络合物、0.6g锆酸酯、3g亚磷酸酯；（2）先对石墨烯粉和玻璃纤维分别进行表面处理，将石墨烯粉在高速混合机达到80℃时投入其中进行热搅拌，热搅拌时间为15min，到达时间并且石墨烯粉温度达到95℃时投入有机铬络合物一起热搅拌，同时将投入有机铬络合物的石墨烯粉温度升至110℃，使石墨烯粉在至110℃下热搅拌12min进行表面处理后出料；再将干燥后的玻璃纤维使用马来酸酐相溶剂和锆酸酯进行表面浸湿处理，并在120℃热风循环下烘干；然后将PP、不饱和羧酸与PP接枝物相容剂、亚磷酸酯、经表面处理的石墨烯粉依次向高速混合机中投加并在常温下混合10分钟，形成石墨/PP混合料；将上述的石墨烯/PP混合料和经表面偶联接枝并烘干后的玻璃纤维经双螺杆挤出机挤出造粒形成石墨改性增强PP颗粒料，双螺杆挤出机的挤出工艺条件为：挤出温度为进料端180℃，其余各段为230℃，挤出速度为320rpm；将双螺杆挤出机挤出的石墨烯改性增强PP颗粒料在80℃的温度下放置36小时进行预热干燥；然后用单螺杆挤出机将石墨烯改性增强PP颗粒料熔融挤出，单螺杆挤出机挤出工艺条件为：挤出温度为进料端230℃，其余端260℃，挤出速度900rpm，挤出的熔料放置于保温箱内，保温箱温度控制在125℃；通过板材模压机将单螺杆挤出机挤出的熔料压制成型，先将模具采用蒸汽加热至55℃，然后将挤出的熔料投入板材模压机模具中压制成型，压制工艺参数为：板材成型压力18MPa，保压时间为1.2小时，将压制后的材料取出放入定型机中96小时，再取出放置到45℃的温水中进行整平应力时效处理96小时，再平放在正常本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）按质量份数称取各原料：聚丙烯50～80份、石墨烯粉5~20份、玻璃纤维8~20份、有机铬络合物1～2.2份、不饱和羧酸与聚丙烯的接枝物相溶剂0.4～7.4份、马来酸酐相溶剂0.6～1.6份、锆酸酯1～1.8份、亚磷酸酯1～4份；（2）将石墨烯粉进行高速热搅拌，将有机铬络合物投入石墨烯粉中进行表面处理后出料；（3）将干燥的玻璃纤维通过马来酸酐相溶剂和锆酸酯进行表面浸湿并在90～140℃热风循环下烘干；（4）将聚丙烯、不饱和羧酸与聚丙烯的接枝物相溶剂、亚磷酸酯以及步骤（2）经表面处理后的石墨烯粉依次向高速混合机中投加并进行高速搅拌形成石墨烯/聚丙烯混合料；（5）将步骤（4）中石墨烯/聚丙烯混合料和步骤（3）中烘干后的玻璃纤维在挤出机中进行熔融、剪切、混炼、均化，并拉条及冷却、切粒后得到石墨烯改性聚丙烯颗粒；（6)）将步骤（5）中所得的石墨烯改性聚丙烯颗粒进行预热干燥，将干燥后的石墨烯改性聚丙烯颗粒进行熔料挤出，挤出的熔料放置于保温箱内保温；（7）将板材模压机、成型模具进行预热，将步骤（6）中经过保温的挤出熔料投入板材模压机压制成板材毛坯后脱模，然后将板材毛坯放入定型机中冷却，再将板材毛坯取出放置到温水中进行整平应力时效处理后，并在常温下平放得到石墨烯改性聚丙烯复合材料。...

【技术特征摘要】
1.一种改性聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）按质量份数称取各原料：聚丙烯50～80份、石墨烯粉5~20份、玻璃纤维8~20份、有机铬络合物1～2.2份、不饱和羧酸与聚丙烯的接枝物相溶剂0.4～7.4份、马来酸酐相溶剂0.6～1.6份、锆酸酯1～1.8份、亚磷酸酯1～4份；（2）将石墨烯粉进行高速热搅拌，将有机铬络合物投入石墨烯粉中进行表面处理后出料；（3）将干燥的玻璃纤维通过马来酸酐相溶剂和锆酸酯进行表面浸湿并在90～140℃热风循环下烘干；（4）将聚丙烯、不饱和羧酸与聚丙烯的接枝物相溶剂、亚磷酸酯以及步骤（2）经表面处理后的石墨烯粉依次向高速混合机中投加并进行高速搅拌形成石墨烯/聚丙烯混合料；（5）将步骤（4）中石墨烯/聚丙烯混合料和步骤（3）中烘干后的玻璃纤维在挤出机中进行熔融、剪切、混炼、均化，并拉条及冷却、切粒后得到石墨烯改性聚丙烯颗粒；（6)）将步骤（5）中所得的石墨烯改性聚丙烯颗粒进行预热干燥，将干燥后的石墨烯改性聚丙烯颗粒进行熔料挤出，挤出的熔料放置于保温箱内保温；（7）将板材模压机、成型模具进行预热，将步骤（6）中经过保温的挤出熔料投入板材模压机压制成板材毛坯后脱模，然后将板材毛坯放入定型机中冷却，再将板材毛坯取出放置到温水中进行整平应力时效处理后，并在常温下平放得到石墨烯改性聚丙烯复合材料。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋建华，
申请(专利权)人：蒋建华，
类型：发明
国别省市：江苏,32