本发明专利技术公开了一种高强高韧的聚丙烯复合材料，解决现有聚丙烯韧性较差，以及强度不佳的问题。本发明专利技术的所述复合材料由下列重量百分比的组分组成：聚丙烯35～75%、碳酸钙10～40%、硫酸钙晶须母粒8～25%、偶联剂0.1～2%、相容剂2～8%、润滑剂0.3～4%、抗氧剂0.2～0.8%。本发明专利技术还提供了上述复合材料的制备方法，本发明专利技术采用将硫酸钙晶须制成母粒的方式，再添加到塑料中与塑料等共挤混合，这样与粉状晶须相比，下料更加均匀可控，解决了硫酸钙晶须下料难的问题，同时也使硫酸钙晶须在塑料基体中的分散性更好，制品表面更加光滑。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种高强高韧的聚丙烯复合材料，解决现有聚丙烯韧性较差，以及强度不佳的问题。本专利技术的所述复合材料由下列重量百分比的组分组成：聚丙烯35～75%、碳酸钙10～40%、硫酸钙晶须母粒8～25%、偶联剂0.1～2%、相容剂2～8%、润滑剂0.3～4%、抗氧剂0.2～0.8%。本专利技术还提供了上述复合材料的制备方法，本专利技术采用将硫酸钙晶须制成母粒的方式，再添加到塑料中与塑料等共挤混合，这样与粉状晶须相比，下料更加均匀可控，解决了硫酸钙晶须下料难的问题，同时也使硫酸钙晶须在塑料基体中的分散性更好，制品表面更加光滑。【专利说明】
本专利技术涉及。
技术介绍
聚丙烯由于具有比重小、强度高、耐化学药品性优良、易加工和价格低廉等优点大量用于化工、建筑、轻工、汽车制造、家电、包装材料等领域。目前聚丙烯分为均聚丙烯和共聚丙烯，均聚丙烯光泽性好、耐热性佳、热变形温度高、耐腐蚀性强、电绝缘性优良、无毒无味、易加工，且弹性模量、抗张强度和屈服强度均较高，但冲击强度较低。为了克服这一缺点，在聚合时引入一定含量的乙烯单体与丙烯共聚可制得嵌段共聚聚丙烯(PPB)和无规共聚聚丙烯(PPR)，使聚丙烯的常温和低温冲击性能大为提高，但同时其强度也稍有下降。另外为了降低材料成本，常添加一定含量的无机填料，如碳酸钙、滑石粉、云母、玻璃微珠等，这些填料在降低材料成本的同时，还赋予材料某些特殊的性能，如提高材料的强度，改善成型加工性能，降低制品的收缩率，提高制品的热变形温度等等。专利200610045753.X添加滑石粉虽然可以明显提高聚丙烯的刚性，但材料的拉伸强度和冲击强度下降严重，需要通过添加弹性体来提高材料的冲击韧性，材料成本随之上升。专利200710044228.0采用纳米级滑石粉与微米级滑石粉协同改性聚丙烯，体系具有较好的刚韧平衡性，但纳米级滑石粉价格昂贵，材料配方成本较高。也有专利通过在滑石粉填充的聚丙烯中添加镁盐晶须(CN102516662A)或其它晶须如氧化铝晶须、硫酸钙晶须、氧化锌晶须等(CN 102070842 B)来进一步提高体系的强度。从专利看出，几乎所有添加滑石粉的聚丙烯体系都存在牺牲聚丙烯韧性的缺点，在韧性要求较高的制品中常常需要添加弹性体进行增韧。实际上碳酸钙是聚丙烯良好的增刚增韧填料，碳酸钙不但廉价易得，还可提高聚丙烯的成型加工性能，降低制品的成型收缩率，是不可多得的无机刚性增韧粒子。与滑石粉相比，碳酸钙显著的特点在于其对聚丙烯的增韧效果明显，但在增刚方面弱于滑石粉填料。如专利CN 102391572 A将活化的碳酸钙填充到共聚丙烯中，提高了共聚丙烯的冲击强度，但弯曲模量增加不明显，添加30%的碳酸钙，共聚丙烯的弯曲模量也只提高了 80%左右。也有专利(CN 102336955 A)将滑石粉和碳酸钙复合改性聚丙烯，事实上由于两种填料对聚丙烯具有不同的成核机理，在聚丙烯冷却结晶时它们之间相互干扰，破坏聚丙烯的结晶，导致材料的性能提高不明显。因此提高碳酸钙填充聚丙烯体系的刚性(如弯曲模量)是亟待解决的问题。硫酸钙晶须，又叫石膏晶须，是一种单晶体形式生长的细长纤维，一般长度为10~200Mm、直径为1~4Mm、长径比在l(Tl00左右。具有均匀的横截面、完整的外形、完善的内部结构，是一种几乎达到理想状态的微细结晶纤维，其力学性能远远超过目前大量使用的一般粒状填料，硫酸钙晶须集聚了增强纤维和超细无机填料二者的优势为一体，将其填充到塑料基体中具有一系列的优势:(I)硫酸钙晶须添加剂相关制品中，在微观上改变制品的同时，也使得制品显示各向同性，使其它在各种环境中的纵向和横向的收缩率差异较小，从而保证制品尺寸和形状的精密度；(2)提闻制品的表面光洁度；(3)提闻制品的耐热温度；(4)减少对设备的磨损，采用表面硬度和刚度高的玻璃纤维增强聚合物时，会使设备会受到相当严重的磨损，用硫酸钙晶须增强聚合物时，却不会造成设备的磨损，因为硫酸钙晶须不仅表面硬度比较低，而且具有细微的结构和良好的流动性。(5)提高模具的充满程度，在制品成型时，添加硫酸钙晶须比添加其他纤维有更好的流动性，能充满整个模具，使制品尺寸更加精确，并提高成材率；(6)增韧和增强效果好。硫酸钙晶须的比重为2.69,但其表观密度为0.1~0.4,为蓬松状,不易流动，因此在硫酸钙晶须填充到塑料中时，若采用常规填料的添加方法如主喂料或侧喂料，极容易出现架桥不易下料等现象，致使硫酸钙晶须添加困难，硫酸钙在塑料中的添加比例发生较大波动。已不能满足人们的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，解决现有聚丙烯韧性较差，以及强度不佳的问题。本专利技术通过下述技术方案实现: 一种高强高韧的聚丙烯复合材料，所述复合材料由下列重量百分比的组分组成: 聚丙烯35~75%碳酸钙10~40% 硫酸钙晶须母粒8~25%偶联剂0.1~2%相容剂2~8%`润滑剂0.3~4% 抗氧剂0.2~0.8%。作为一种优选，所述母粒由下列重量百分比的组分组成:聚丙烯50%、碳酸钙25%、硫酸钙晶须母粒17%、偶联剂1%、相容剂4.4%、润滑剂2%、抗氧剂0.6%。进一步地，所述聚丙烯选自均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯中的一种或多种。再进一步地，所述偶联剂选自KH550、铝酸酯、钛酸酯偶联剂、硬脂酸中的一种或多种。更进一步地，所述相容剂为丙烯酸或马来酸酐接枝改性的聚丙烯。另外，所述润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸锌、N.N’ -乙撑双硬脂酰胺中的一种或多种；所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的复配物。此外，所述硫酸钙晶须母粒由重量百分比为10~30%的聚烯烃，50~80%的硫酸钙晶须，5~20%的蜡和0.2~1.5%的表面活性剂组成。一种高强高韧的聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤: (1)将碳酸钙加入高混机中，在1500转/分钟的搅拌速度下将偶联剂缓慢加入，然后混合5~10分钟，出料，得表面活化碳酸钙； (2)将聚丙烯、活化碳酸钙、相容剂、润滑剂、抗氧剂加入高混机中，在800转/分钟的搅拌速度下混合2~4分钟，即得混合料； (3)将混合料置于双螺杆挤出机中，再将硫酸钙晶须母粒通过侧向喂料的方式加入，经挤出机的熔融混合挤出、水冷拉条切粒。进一步地，所述挤出机的挤出温度为160~210°C，螺杆转速为260~400转/分钟。本专利技术具有以下优点及有益效果: (I)本专利技术的碳酸钙具有良好的增韧性能，硫酸钙不但具有增韧作用，还具有明显的增强作用，使填充改性的聚丙烯具有优良的刚性和韧性，本专利技术复合改性的聚丙烯比单独添加相同含量碳酸钙的聚丙烯材料弯曲强度和弯曲模量均提高30%以上，而冲击强度未下降。(2)本专利技术由于硫酸钙晶须直径和长径比较小等原因，与其它长纤维和短切纤维相比，本专利技术使用的硫酸钙晶须在聚丙烯基体中取向不明显，从而使注塑制件显示各向同性，制品在尺寸上的纵向和横向收缩率的差异较小(玻纤改性聚丙烯收缩率的纵向/横向比为2.65，本专利技术的仅为0.56)，制品的尺寸稳定性好，不易发生翘曲和变形，能保证制品尺寸和外观的精密度。(3)本专利技术的复合材料与单独添加相同含量的碳酸钙相比，本专利技术硫酸钙晶须与碳酸钙复合改性聚丙烯具有更高的流动性(熔融指数提高20%)，可成型为大型薄壁的制件。(4)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高强高韧的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯复合材料由下列重量百分比的组分组成：聚丙烯???????????????????????????????35～75%碳酸钙???????????????????????????????10～40%硫酸钙晶须母粒???????????????????????8～25%偶联剂???????????????????????????????0.1～2%相容剂???????????????????????????????2～8%润滑剂???????????????????????????????0.3～4%抗氧剂???????????????????????????????0.2～0.8%。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何波兵，孙文道，
申请(专利权)人：四川万润非金属矿物材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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