一种聚丙烯复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于3D打印技术领域，公开了一种聚丙烯复合材料及其制备方法与应用。聚丙烯复合材料包括如下重量份的组分：均聚聚丙烯25～70份、共聚聚丙烯10～40份、聚乳酸树脂5～10份、无机填料10～20份、相容剂2～5份、助剂0.1～5份。本发明专利技术制得的产品，具有线径均匀、横截面圆度较高、加工流动性好、力学性能佳以及收缩率较小的优点，可应用于3D打印耗材领域，解决了现有技术中，聚丙烯材料在3D打印过程中易翘曲变形以及3D打印耗材线径不均、横截面不圆等技术缺陷，进一步推动聚丙烯材料在3D打印材料领域的发展。

【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯复合材料及其制备方法与应用
本专利技术属于3D打印
，特别涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法与应用。
技术介绍
3D打印即增材制造技术，是一种通过连续物理层叠加，逐层增加材料来生产三维实体的技术。3D打印的方式有很多种，其中熔融沉积成型(FDM)是目前市场上最常见的一种3D打印方式，其技术的创新发展快，但是其所能使用的打印材料较少，限制其发展。目前，常见的打印材料有聚乳酸(PLA)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、尼龙(PA)等，这些打印材料由于自身存在的缺点，限制了他们的应用。其中，聚乳酸力学性能和热学性能存在不足；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物打印时气味大，不适合在办公场所使用；尼龙的成型温度较高，不适合桌面级3D打印机使用。近年来，为了进一步改善聚丙烯的性能以及扩大其使用范围，开始将其应用于3D打印领域。聚丙烯作为一种重要的高分子材料，以其价格低廉、加工性能优良、机械性能优越、耐热性能优越并且兼具安全、环保等优点，已发展成为当今世界上使用量最大的高分子材料，能够很好的解决PLA和ABS应用于3D打印时的不足。同时聚丙烯的成本价格远低于PLA和ABS，这不仅能够降低3D打印用户的成本，也有助于推动3D打印技术的发展。由于聚丙烯韧性较差，收缩率大，采用3D打印时产品容易收缩产生翘曲变形、产品偏脆等缺陷；同时由于聚丙烯的密度较小，在生产3D打印耗材时浮于水面，导致聚丙烯冷却不均，与水接触部分冷却较快，与空气接触部分冷却较慢，导致耗材直径不均、横截面不是圆形，严重影响打印效果。这些不足限制了聚丙烯材料在3D打印材料领域的发展。因此，研发出一种可用于3D打印的聚丙烯复合材料，用于解决现有技术中不足，进一步推动聚丙烯材料在3D打印材料领域的发展，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种聚丙烯复合材料。本专利技术另一目的在于提供上述聚丙烯复合材料的制备方法。本专利技术再一目的在于提供上述聚丙烯复合材料在制备3D打印材料中的应用。本专利技术的目的通过下述方案实现：一种聚丙烯复合材料，包括如下重量份的组分：所述均聚聚丙烯的溶体流动速率在230℃、2.16Kg的测试条件下为20～50g/10min。所述共聚聚丙烯的溶体流动速率在230℃、2.16Kg的测试条件下为5～20g/10min。本专利技术所用的聚乳酸是一种广泛应用于3D打印领域的生物降解材料，其加工流动性好、3D打印效果优于其他材料。将聚乳酸添加到聚丙烯材料中，可以取长补短，制备出性能优异且具有较好3D打印质量的复合材料。同时加入可降解的聚乳酸材料，可实现复合材料的部分降解，有利于环保。所述无机填料为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡中的至少一种，滑石粉粒度为1000～5000目；碳酸钙为重质碳酸钙，粒度为1000～5000目；硫酸钡粒度为1000～5000目；所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物接枝马来酸酐、聚乙烯接枝马来酸酐和聚乙二醇中至少一种；所述助剂包括抗氧剂、润滑剂、光稳定剂、白油等。所述抗氧剂选自：β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、硫代二丙酸二烷基酯(抗氧剂PS802)中的至少一种；所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钡、硅酮中的一种或多种。有助于出丝顺畅，提高产品的热稳定性。所述光稳定剂为双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(光稳定剂770)、聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]-1,6-二己二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]]](光稳定剂944)、2-(2′-羟基-3′,5′-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑(UV-327)、2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑(UV-326)以及2-(2'-羟基-3',5'双(a,a-二甲基苄基)苯基)苯并三唑(UV-234)中的至少一种。与抗氧剂并用，能提高耐热性，与紫外光吸收剂并用亦有协同作用，能进一步提高光稳定效果。由于聚丙烯分子结构中存在叔碳原子，极易被光、氧等作用导致降解影响产品性能。所述白油为白矿油、有机硅油中的一种或两种。一种上述复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：(1)干燥：均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、聚乳酸树脂和相容剂混合后，进行干燥，得到聚丙烯混合物；(2)混合搅拌：将步骤(1)所得聚丙烯混合物和无机填料、助剂混合均匀后，得到混合物；(3)熔融共混造粒：将步骤(2)所得混合物经双螺杆挤出机熔融共混挤出，得含无机填料的复合材料；当助剂中含有白油时，步骤(2)优选为：将步骤(1)所得聚丙烯混合物和白油混合均匀后，再与无机填料以及其他助剂混合，得到混合物；步骤(1)所述干燥的温度为60～120℃，干燥时间为1～6h；优选地，步骤(1)所述干燥的温度为80℃，干燥时间为4h。步骤(2)所述混合物经高速混合机，在转速为1000～2000r/min下，搅拌3～10min得到；步骤(3)所述双螺杆挤出机的螺杆转速为300～500r/min。步骤(3)所述双螺杆挤出机的喂料段到模头各段(共六段)的温度分别为：100～170℃、160～190℃、170～200℃、170～210℃、180～220℃和200～230℃。上述复合材料在制备3D打印材料中的应用。所述复合材料在制备3D打印材料中的应用，具体包括以下步骤：(1)拉丝：将复合材料经过3D打印耗材生产设备制备成条状产物；(2)后处理：将步骤(1)所得条状产物经过干燥、检测、包装，得到产品。步骤(1)所述条状产物的直径为1.5～4.5mm，优选为1.75mm或3mm。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：经实验测定可得，本专利技术提供的技术方案制得的产品，具有线径均匀、横截面圆度较高、加工流动性好、力学性能佳以及收缩率较小的优点，可应用于3D打印耗材领域，解决了现有技术中，聚丙烯材料在3D打印过程中易翘曲变形以及3D打印耗材线径不均、横截面不圆等技术缺陷，进一步推动聚丙烯材料在3D打印材料领域的发展。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。实施例1按以下质量百分比组成进行配比：称取48份均聚聚丙烯(牌号：PPZ30S，中煤陕西榆林能源化工有限公司)、20份共聚聚丙烯(牌号：PPK8009，中国石油化工股份有限公司广州分公司)、5份聚乳酸(牌号：REVODE195，浙江海正生物材料股份有限公司)、2份聚丙烯接枝马来酸酐(牌号：PC-1B，佛山市南海柏晨高分子新材料有限公司)混合后在80℃条件下干燥4h得第一产物；称取0.3份白油(牌号：FD4700，佛山市大庆林源化工有限公司)添加到第一产物中，以1000r/min的转速搅拌5min后加入15份的滑石粉(目数为1000目)、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.1份硬脂酸钙以及0.1份光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯复合材料，其特征在于：所述均聚聚丙烯的熔体流动速率在230℃、2.16Kg的测试条件下为20～50g/10min；所述共聚聚丙烯的熔体流动速率在230℃、2.16Kg的测试条件下为5～20g/10min。3.根据权利要求1所述的一种聚丙烯复合材料，其特征在于：所述无机填料为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡中的至少一种。4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯复合材料，其特征在于：所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物接枝马来酸酐、聚乙烯接枝马来酸酐和聚乙二醇中至少一种。5.根据权利要求1所述的一种聚丙烯复合材料，其特征在于：所述助剂包括抗氧剂、润滑剂、光稳定剂、白油。6.根据权利要求5所述的一种聚丙烯复合材料，其特征在于：所述抗氧剂选自：β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二烷基酯中的至少一种；所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钡和硅酮中的至少一种；所述光稳定剂为双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]-1,6-二己二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]]]、2-(2′-羟基-3′,5′-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑以及2-(2'-...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝建鑫，袁海兵，邓爵安，黄泽彬，曾德明，秦小磊，申超，
申请(专利权)人：广州市聚赛龙工程塑料股份有限公司，芜湖聚赛龙新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44