一种高刚耐热聚丙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高刚、耐热聚丙烯材料及其制备方法，其原料及重量份数比为：聚丙烯100；滑石粉1‑9；成核剂0.01‑1.0；抗氧剂0.01‑1.0；润滑剂0.1‑5.0。制备方法为：先按照重量配比称取原料。然后将聚丙烯、成核剂、滑石粉、抗氧剂、其他助剂在高速混合器中高速混合5‑10分钟。最后将混合的原料置于双螺杆挤出机当中，在220℃下进行熔融挤出、造粒。所制备的高刚、耐热聚丙烯复合材料通过低添加量的滑石粉和α成核剂的协同作用来有效提高聚丙烯刚性和耐热性。充分利用α成核剂细化聚丙烯球晶，缩短成型周期，提高聚丙烯的刚性和耐热性，并降低滑石粉的用量。所发明专利技术聚丙烯材料可广泛应用汽车、家电等行业。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种具有良好的刚性和耐热性的聚丙烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
高刚耐热聚丙烯与一般聚丙烯相比具有耐热温度高、刚性高、拉伸强度高、成型周期短等特点，可广泛应用于高温环境以及对制品有高强度高刚性要求的领域，如洗碗机、咖啡壶、电饭煲、电水壶等小家电制品。本领域一方面可以通过添加玻璃纤维的方法来提高聚丙烯材料刚性和耐热性，但是存在玻纤改性聚丙烯加工性能差和表面质量差的缺点。而滑石粉作为一种典型的片状硅酸镁盐类矿物，有着许多其他粒子没有的优点：第一，滑石粉是一种层状硅酸盐类矿物，该类型矿物与聚丙烯在性能上互相取长补短，产生协同作用，可以改善制品性能甚至赋予制品新性能，如更高的刚性和耐热性；第二，滑石粉材料层间的连接力(范德华力)很微弱，特别容易裂开成薄片，在提高材料耐热性和抗冲击性能方面有着相当优异的效果。但是滑石粉的添加量只有在比较大的基础上才能带来效果，如中国专利CN1631959中，在要求使用高等规度高结晶度聚丙烯的前提下，添加10-40％滑石粉才有效果，而在其实施例中实际添加量为20％-40％；而高添充滑石粉聚丙烯会给制品带来流动不好，充模型差等问题，从而影响生产周期和产品表面的规整程度。所以，如何能够既保证聚丙烯材料在刚性、耐热性等方面的效果，同时又增加其材料的流动性，使其易于加工充模，是本领域需解决的一大问题。
技术实现思路
针对现有技术的上述不足，本专利技术提供的一种高刚耐热聚丙烯复合材料。本专利技术通过以下技术方案来实现：一种高刚耐热聚丙烯复合材料，其特征在于，所述复合材料的组分及重量份数比如下：其中，所述的聚丙烯为熔体流动速率(测试条件：230℃，2.16Kg)在0.5-20g/min的均聚聚丙烯；所述的成核剂为磷酸酯α晶成核剂，优选NA-40成核剂，上海晟磐新材料科技有限公司生产；所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，主抗氧剂为受阻酚抗氧剂，优选Irgnox1076、Irgnox1010和Irgnox3114当中的一种或者几种；辅助抗氧剂为亚磷酸酯，优选Irgafos168、HP-10；所述的润滑剂为液体石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸及其酯。本专利技术还提供一种高刚耐热聚丙烯复合材料的制备方法。一种高刚耐热聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)按照所述的重量份数比称取各组分原料；(2)将聚丙烯、成核剂、滑石粉、抗氧剂和润滑剂在高速混合器中高速混合5-10分钟；(3)将步骤(2)混合的原料置于双螺杆挤出机当中，在200-250℃下进行熔融挤出、造粒，得到所述的高刚耐热聚丙烯复合材料。有益效果本专利技术的优点是：在聚丙烯中添加α成核剂，不仅可以细化聚丙烯球晶，使聚丙烯球晶形成均一的结构，显著地提高聚丙烯的机械性能和耐热性能，并且可以加快聚丙烯结晶，缩短聚丙烯的成型周期。本专利技术选用特定的成核剂，通过成核剂的少量添加，大大降低了增刚聚丙烯体系当中滑石粉的用量，在保证聚丙烯具有足够的刚性、韧性和耐热性的同时，使其具有较好的加工流动性。即，本专利技术是在α晶成核剂和滑石粉协同作用提高聚丙烯刚性和耐热性；同时，本专利技术所涉及到的聚丙烯复合材料的制备方法简单，生产成本低。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说明：实施例1：所用原料如下：均聚聚丙烯100份，熔体流动速率为0.5-20g/min(测试条件：230℃，2.16Kg)；滑石粉9份；NA-40成核剂0.2份，上海晟磐新材料科技有限公司；Irganox1010抗氧剂0.06份，BASF公司；Irgafos168辅助抗氧剂0.06份，BASF公司；硬脂酸钙0.05份。首先将树脂和各种添加剂在高速混合机中混合物5-10min，再在双螺杆挤出机中在220℃下进行熔融挤出、造粒。将按照上述方法完成造粒的聚丙烯粒子在100℃的真空干燥箱当中干燥2小时，然后将干燥好的粒子在注塑机上进行注塑成型制样。实施例2：将实施例1中的滑石粉用量改为8份，成核剂用量改为0.08份。其余原料用量同实施例1。实施例3：将实施例1中的滑石粉用量为9份，成核剂用量改为0.12份。其余原料用量同实施例1。实施例4：将实施例1中的滑石粉用量改为8份，成核剂用量改为0.15份。其余原料用量同实施例1。对比例1：将实施例1中成核剂用量为0.2份，滑石粉用量为0份。其余原料用量同实施例1。对比例2：将实施例1中滑石粉用量为40份，成核剂用量为0份。其余原料用量同实施例1。对比例3：将实施例1中的滑石粉用量改为10份，成核剂改为山梨醇类成核剂，用量改为0.2份。其余原料用量同实施例1。将上述实施例和对比例中的样品按照以下进行测试：拉伸性能按照ASTMD638-00进行，试样尺寸为165×12.7×3.2，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能按照ASTMD790-10进行，试样尺寸为127×12.7×3.2，弯曲速度为1.3mm/min，跨距为51.2；冲击性能按照ASTMD256进行，试样尺寸64×12.7×3.2；热变形温度按照ASTMD648进行，试样尺寸127×13×3.2，负荷0.455MPa，升温速率2℃/min。实施例及各项性能指标结果见表1。表1实施例1-4及对比例1、2测试结果实施例1实施例2实施例3实施例4对比例1对比例2对比例3熔融指数(g/10min)3.73.53.43.643.23.3拉伸强度(MPa)39.432.158.943.938.537.235.8弯曲强度(MPa)54.343.273.259.152.655.953.5弯曲模量(MPa)2516205638562893188234811908冲击强度(J/m)53.642.159.153.238.348.243.8热变形温度(℃)120118138129112128115由上述表格数据可见，本专利技术通过加入少量NA-40成核剂，使滑石粉的添加量少于10重量份的情况下，依旧保持了材料的强度和模量，大大提高了材料的热变形温度，同时，材料的熔融指数未有明显变化，容易加工。因此，成核剂和少量滑石粉起到了有效协同作用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高刚耐热聚丙烯复合材料，其特征在于，所述复合材料的组分及重量份数比如下：聚丙烯 100粉状滑石粉 1‑9成核剂 0.01‑1.5抗氧剂 0.01‑1.5润滑剂 0.1‑5.0其中，所述的聚丙烯为熔体流动速率在0.5‑20g/min的均聚聚丙烯；所述的成核剂为磷酸酯类α晶成核剂；所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，主抗氧剂为受阻酚抗氧剂；辅助抗氧剂为亚磷酸酯；所述的润滑剂为液体石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸及其酯中的一种。

【技术特征摘要】
1.一种高刚耐热聚丙烯复合材料，其特征在于，所述复合材料的组分及重量份数比如下：聚丙烯100粉状滑石粉1-9成核剂0.01-1.5抗氧剂0.01-1.5润滑剂0.1-5.0其中，所述的聚丙烯为熔体流动速率在0.5-20g/min的均聚聚丙烯；所述的成核剂为磷酸酯类α晶成核剂；所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，主抗氧剂为受阻酚抗氧剂；辅助抗氧剂为亚磷酸酯；所述的润滑剂为液体石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸及其酯中的一种。2.如权利要求1所述的高刚耐热聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的成核剂为NA-40成核剂。3.如权利要求1所述的高刚耐热聚丙烯复合材料，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛忠，孟鑫，伍楚诗，陈伟杰，盛艳，蒋泽文，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31