本发明专利技术涉及一种聚丙烯复合材料的制备方法，该方法是由聚丙烯、增容剂、玻璃纤维、成核剂、抗氧剂采用两步法制成，首先先用成核剂诱导聚丙烯发生晶型转变，然后再用玻璃纤维与之复合进行进一步增强的方法，解决了传统方法中直接将聚丙烯与成核剂及纤维进行混合，由于玻璃纤维作为一种外来杂质的引入，使得成核剂不能有效发挥其调控聚丙烯结晶行为的作用的问题。本发明专利技术将成核剂调控和玻璃纤维增强有效结合起来，协同提高聚丙烯复合材料的综合性能，通过本发明专利技术所述方法得到的聚丙烯复合材料不仅综合力学性能好，且热稳定性高。同时，所采用的原料玻璃纤维廉价易得，所采用的双螺杆挤出的工艺简单，成本低，便于实现大规模生产和应用。
【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯复合材料的制备方法
本专利技术涉及一种聚丙烯复合材料的制备方法，具体涉及一种玻璃纤维和成核剂共同改性制备聚丙烯复合材料的方法。
技术介绍
聚丙烯(PP)作为五大通用塑料之一，具有价廉、密度低、易加工和良好的机械性能等优点，随着应用范围的不断扩大，已被应用到航空航天、食品包装、汽车等领域。然而，PP也有一些缺陷，例如：高的收缩率、韧性低以及易老化、对光和热比较敏感和在低温下较低的抗冲击强度，这些都限制了它的进一步应用。为了扩大PP的应用范围，研究者开发了很多方法来改性聚丙烯，如：加入填料或者成核剂。聚丙烯是一种多晶态聚合物，常见的和主要晶型是单斜晶系α-晶型和六方晶系β-晶型。在α-晶型的结构中，片晶是从球晶中心沿径向多向地向四周放射性生长，这使得它有较高的刚性，但其韧性较弱；相比较而言，β-晶型中片晶由球晶中心或平行集结成束，然后向外支化生长或者螺旋状地向外生长，之后再支化，这一结构赋予了它良好的韧性。β-PP在热力学上属于亚稳状态，在自然条件下是很难形成的，因此，需要借助一些外力才能够形成β-晶型。目前，β-晶型的形成主要有三种方法：以温度梯度为动力来定向形成β-晶型、剪切诱导结晶和添加β-成核剂。在这些方法中，向PP中加入β-成核剂已被证实是一种提高聚丙烯材料韧性最直接有效的方法，同时不影响它的强度和刚度。第一种被发现的β成核剂(γ-喹吖啶酮(E3B))是Leugering于1967年(DieMakromolekulareChemie,1967,109(1):204-216)报道的，但由于γ-喹吖啶酮的颜色为红色，这限制它在本色或者浅色制品中的应用，且该成核剂合成工艺复杂，原料成本高。最近，文献中报道了庚二酸钙和N,N′-二环己基-2,6-萘二甲酰胺是高效的β成核剂；然而，β-PP的形成往往需要在高温下进行，因此在用庚二酸钙作为成核剂的成型加工过程中容易形成析出物而严重影响PP的使用效率和制品质量；此外，N,N′-二环己基-2,6-萘二甲酰胺成核剂作为一种有机小分子，在聚丙烯中有良好的溶解性，而且熔点较高，这些都有益于该成核剂的应用范围。为了进一步降低酰胺类成核剂的成本，提高成核剂的诱导结晶效率，中国专利(申请号200910062705.5)公开了一种将酰胺类β成核剂附着在纳米二氧化硅上而得到了一种β成核剂，所用的酰胺是N,N′-二环己基对苯二甲酰胺或N,N′-二环己基-2,6-萘二甲酰胺。该方法通过将酰胺类成功的负载在纳米二氧化硅表面，提高了酰胺类成核剂与PP的接触面积，从而提高了成核效率。对比文献(Macromolecules2006,39(17):5760-5767)中报道了1,4-亚苯基-双酰胺作为成核剂，结果表明它能够有效的诱导PP结晶为β晶型。对比文献(JournalofPolymerSciencePartB:PolymerPhysics2009,47(3):314-325)报道了当TMB-5酰胺类成核剂在PP基体中的浓度为临界浓度时，形成的晶相由α和β两相共同构成；当成核剂含量高于临界浓度时，成核剂在PP中形成微米级的晶体细棒诱导PP以垂直成核剂表面的方向生长，最终生成了椭球状的β球晶，且β晶型成核率和结晶度随着TMB-5浓度增加而产生的变化。对比文献(JournalofAppliedPolymerScience,2013,128(1),628-635)中报道了在不同温度下不同浓度的TMB-5诱导PP的结晶行为。广角X射线散射表明：TMB-5是一个温度决定性成核剂。对比文献(JournalofAppliedPolymerScience,2011,119(3):1374-1382、Macromolecules,2009,42(17),6647-6655、JournalofAppliedPolymerScience,2013,129(5):2663-2670、JournalofAppliedPolymerScience,2002,86(3):531-539和Polymer,1999,40(5):1219-1222)报道了由TMB-5的加入引起结晶条件的改变对微结构的影响，结果显示，加快冷却速度有利于β-PP的形成，并且β-PP所占比例和最终形成的产品的力学性能都在很大程度上取决于TMB-5的浓度。中国专利(申请号02134498.1)公开一种新型聚丙烯β晶型成核剂及其所得的制品。该成核剂中含有一种或多种稀土元素与一种或多种有机化合物所形成的稀土有机配合物。尽管α-晶型在自然条件下是易形成的，但是由于它的结晶速率慢，球晶粒大，且晶粒大小不均一，因此在很多研究和实际应用中，人们往往通过加入α成核剂来形成α-晶型。对比文献(塑料科技2011,39(2):90-93)报道了一种山梨醇类(ZC-2型)成核剂对聚丙烯结晶、透光率和力学性能的影响，结果表明，随着ZC-2型成核剂含量的增加，PP的透光率、拉伸强度和弹性模量都得以提高，而断裂伸长率和球晶尺寸降低了。对比文献(InternationalJournalofPolymerAnalysisandCharacterization2010,15(7):450-459)比较了iPP中添加和未添加成核剂(DMDBS)，结果显示：在同样的降温速率下，成核剂的加入可以显著提高iPP的结晶峰温度(Tp)。此外，在非等温条件下，加入成核剂可以改变球晶生长模式。对比文献(JournalofThermalAnalysisandCalorimetry2002,68(1):61-74)利用差示扫描量热仪(DSC)比较了DBS、MDBS、DMDBS这三种山梨醇类成核剂对聚丙烯的成核效果，当三种成核剂的浓度为0.3％时，分别用它们改性后的PP与未改性的PP相比较，结晶温度都有不同程度的提高。对比文献(JournalofMacromolecularScience,PartB:Physics2003,42(3):467-478)研究了芳基杂环磷酸酯成核剂，并利用DSC研究了它们对PP的熔融和结晶性能的影响。实验结果发现，成核剂的加入改变了PP的熔融和结晶行为，每种成核剂的加入对PP的结晶温度都有不同程度的提高。对比文献(石油化工2003,32(9):771-774、JournalofAppliedPolymerScience2006,101(5):3307-3316和JournalofAppliedPolymerScience2003,88(2):297-301)利用一步法合成了8种芳基杂环磷酸盐(一价、二价、三价金属的盐)类成核剂，并对它们的成核效果进行了比较，实验证明，一价金属盐的成核效果明显优于另外两类成核剂。对比文献(JournalofAppliedPolymerScience2006,100(6):4868-4874)用2,2′-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯氧基)磷酸盐(钠、锂、钾)作为成核剂，并研究了它们对iPP在光学、力学和结晶行为的影响。结果表明，单一的金属磷酸盐对iPP有显著的成核效果，而两种或三种金属磷酸盐的复配物对iPP的成核过程几乎没有任何作用。对比文献(合成树脂及塑料2004,21(4):46-49)利用差示扫描量热仪和偏光显本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于按下列步骤进行：a、按质量分数分别将聚丙烯69.3‑79.6%、成核剂0.1‑0.3%、抗氧剂0.2%在温度80℃烘箱中放置12 h，然后放入高速混合机中混合，加入到双螺杆挤出机中挤出，造粒，其中双螺杆参数为：一区温度为160±10℃，二区温度为180±10℃，三区温度为210±10℃，四区温度为220±10℃，五区温度为220±10 ℃，机头温度为210±10℃，双螺杆转速为70‑80 r/min，喂料机转速为4‑8 r/min，切粒机转速为200‑400r/min，其中成核剂为N,N′‑二环己基‑2,6‑萘二甲酰胺、N,N′‑二环己基对苯二甲酰胺、2,2′‑亚甲基‑双（4,6‑二叔丁基苯基）磷酸钠、[双2,2′‑亚甲基‑（4,6‑二叔丁基苯氧基）磷酸]羟基铝、二（3,4‑二甲基二苄叉）山梨醇或1,3:2,4‑二(对甲基苄叉)山梨醇；抗氧剂由四丙酸季戊四醇酯和三（2,4‑二叔丁基苯基）亚磷酸酯按质量比为1:1复配而成；b、将步骤a中造粒在温度60℃烘箱中过夜烘干，与烘干的玻璃纤维20‑30%和增容剂0.1‑0.2%混合均匀后在双螺杆挤出机中挤出，造粒，其中双螺杆参数为：一区温度为160±10℃，二区温度为180±10℃，三区温度为210±10℃，四区温度为220±10℃，五区温度为220±10℃，机头温度为210±10℃，双螺杆转速为70‑80 r/min，喂料机转速为4‑8 r/min，切粒机转速为200‑400 r/min；玻璃纤维为无碱短切原丝玻璃纤维；增容剂为接枝率为质量分数0.8‑1.0%的马来酸酐接枝聚丙烯；c、将步骤b中的造粒经热压机热压成型，保压温度为220℃，保压压力为40 MPa，最后通过冷却水冷却，得到聚丙烯复合材料。...
【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于按下列步骤进行：a、按质量分数分别将聚丙烯69.3-79.6%、成核剂0.1-0.3%、抗氧剂0.2%在温度80℃烘箱中放置12h，然后放入高速混合机中混合，加入到双螺杆挤出机中挤出，造粒，其中双螺杆参数为：一区温度为160±10℃，二区温度为180±10℃，三区温度为210±10℃，四区温度为220±10℃，五区温度为220±10℃，机头温度为210±10℃，双螺杆转速为70-80r/min，喂料机转速为4-8r/min，切粒机转速为200-400r/min，其中成核剂为N,N′-二环己基-2,6-萘二甲酰胺、N,N′-二环己基对苯二甲酰胺、2,2′-亚甲基-双（4,6-二叔丁基苯基）磷酸钠、[双2,2′-亚甲基-（4,6-二叔丁基苯氧基）磷酸]羟基铝、二（3,4-二甲基二苄叉）山梨醇或1,...
【专利技术属性】
技术研发人员：张亚刚，崔林芳，刘泽宇，张乐涛，徐鲁，张岚，王璐璐，郅柯柯，王朋磊，周鑫，
申请(专利权)人：中国科学院新疆理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：新疆,65
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。