一种节能环保材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于环保材料技术领域，特别是涉及一种节能环保材料及其制备方法，该节能环保材料由如下重量份的原料制备而成：聚丙烯100份、氧化锆纤维20~40份、偶联剂2~5份、陶瓷4~8份、增韧剂12~20份、填料助剂9~14份、相容剂5~10份、复合抗氧剂3~6份以及润滑剂0.6~1.2份。本发明专利技术将氧化锆纤维和陶瓷用于聚丙烯的改性中与聚丙烯聚合，与聚丙烯形成穿插网络结构，得到稳定的结构体系，使得制备的节能环保材料具有较好的冲击强度、拉伸强度、弯曲强度。

【技术实现步骤摘要】
一种节能环保材料及其制备方法
本专利技术涉及环保材料
，具体来说，涉及一种节能环保材料及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯是很容易被模塑的热塑性树脂，并具有极好的刚性、耐热性、冲击强度和再生性能。因此发现它可广泛地用于汽车零件，如缓冲器、仪表板及车门装饰。最近，其应用正在扩展到金属如铁为主要材料的领域中。与金属材料比较，聚丙烯具有更高的形态自由度，但尺寸稳定性较低。尤其是已经发现，其室外应用如汽车外板要经历大的温度波动，会引起问题如在间隙和波动幅度方面质量的退化，损害了车辆的外观。为了克服聚丙烯材料强度较低的缺点，通常的做法是对其进行增强改性，目前主要的方法有以下几种：（1）利用共混复合改性的原理，在聚丙烯中加入有机刚性粒子。常用有机刚性粒子主要包括聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚苯醚、聚醚醚酮等。尽管有机刚性粒子的加入可以提高聚丙烯的强度，但是，由于聚丙烯/有机刚性粒子共混体系的相容性比较差，导致复合体系的增强效果不是特别理想，而且添加的有机刚性粒子含量往往较高且价格远高于聚丙烯，使得此增强改性体系的成本较高。（2）利用填充复合改性的原理，在聚丙烯中加入无机填料，其中对聚丙烯增强有效的刚性粒子包括玻璃纤维、高岭土、硅灰石、碳纳米管等。但是刚性粒子与有机刚性粒子相比，其与聚丙烯的相容性更差，往往需要酸洗或者偶联剂对无机填料进行表面活性处理，或是通过加入相容剂改善其与聚丙烯的相容性，提高其增强聚丙烯的效果。制备工艺比较复杂，不易实现连续化生产。（3）采用共聚、接枝、交联等化学改性方法改善聚丙烯材料的强度。虽然说这种方法可以改善聚丙烯的强度，但是往往工艺过程复杂，成本也较高，不适于工业化生产。（4）采用调控结晶形态和取向的方法改善聚丙烯材料的强度。在外界拉伸或剪切力场的作用下聚丙烯结晶形态可以从各向同性的晶体结构（球晶）转变成取向的晶体结构（串晶），取向的晶体结构可以提高聚丙烯的强度。但是串晶结构的形成需要强烈的外界拉伸或剪切力场，目前调控结晶形态改善聚丙烯材料强度的制备方法主要为新型的注塑成型技术（震荡剪切注塑成型等），而在剪切速率较低的挤出成型过程中很难制备高含量，结晶完善的串晶结构，难以通过自身结晶形态的调控制备高强度聚丙烯基板材、片材以及膜材料。利用挤出后拉伸技术制备聚丙烯，聚丙烯/碳纳米管复合材料，发现即使很高的后拉伸比，纯的聚丙烯的结晶形态也难以实现各向同性的球晶到各向异性串晶的转变，只有加入碳纳米管后取向的碳纳米管作为结晶模板，聚丙烯/碳纳米管复合材料才能在较高的后拉伸作用下得到具有取向结构的串晶。但是第二组分的加入难以达到食品包装和生物医用等领域对聚丙烯材料的透明性和安全性等性能要求。聚丙烯力学性能的绝对值高于聚丙烯，但在塑料材料中仍属于偏低的品种，但其拉伸强度仅可达到30MPa或稍高的水平，这大大限制了聚丙烯材料的应用范围。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种节能环保材料及其制备方法，以解决聚丙烯材料强度偏低而存在的技术问题。本专利技术通过以下技术方案解决上述技术问题：一种节能环保材料，以重量份计，由如下原料制备而成：聚丙烯100份、氧化锆纤维20~40份、偶联剂2~5份、陶瓷4~8份、增韧剂12~20份、填料助剂9~14份、相容剂5~10份、复合抗氧剂3~6份以及润滑剂0.6~1.2份。所述的节能环保材料由如下原料制备而成：聚丙烯100份、氧化锆纤维25~35份、偶联剂2.5~3.5份、陶瓷5~7份、增韧剂14~18份、填料助剂10~13份、相容剂6~9份、复合抗氧剂4~5份以及润滑剂0.7~1.0份。所述的节能环保材料由如下原料制备而成：聚丙烯100份、氧化锆纤维30份、偶联剂3份、陶瓷6份、增韧剂16份、填料助剂12.5份、相容剂7.5份、复合抗氧剂4.5份以及润滑剂0.8份。所述的聚丙烯是均聚聚丙烯。所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、氢化苯乙烯/丁二烯/苯乙烯)嵌段共聚物(SEBS)中的一种或几种。所述偶联剂为ABS接枝马来酸(ABS-g-MAH)、苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)、聚丙烯接枝马来酸酐中的一种或几种。所述的填料助剂为石英粉。所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯中的任意一种。所述的复合抗氧剂为抗氧剂2246(2，2′-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚))与抗氧剂DLTP(硫代二丙酸二月桂酯)的混合物，并且抗氧剂2246与DLTP质量比是1.5∶1。所述的润滑剂为硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯、乙撑双油酸酰胺、低分子量离聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或几种。所述的节能环保材料的制备方法包括以下步骤：（1）研磨：将聚丙烯、陶瓷、氧化锆纤维和填料助剂分别用研磨机研磨成粒径为20~50μm的微粉；该粒径范围内微粉刚性较好，且容易加工出来，粒径过大，物料的纵横比(直径/长度比)下降，刚性就会变差，后续加工出来的产品强度就随着变差，而粒径过小，加工难度较大，且物料的刚性效果增强不明显；（2）混合：将研磨处理的聚丙烯、陶瓷、氧化锆纤维、填料助剂微粉与偶联剂、增韧剂、相容剂、复合抗氧剂以及润滑剂送入三维斜式混合机中，在介质下进行分散、混合3~5h，得混合物；采用三维斜式混合机进行混合，物料的混合均匀性更好，有利于提高后续加工的节能环保材料的强度；（3）熔炼：将步骤（2）处理获得的混合物送入高真空电弧熔炼炉中，抽真空，向真空腔室中通入氢气和氩气的混合气体，氢气和氩气的体积比为6%~10%，移动电极至混合物上方，翻转混合物，均匀熔炼14~18min；在氢气存在的条件下，通过电弧放电的过程进行熔炼，氢气分子在高温时解离成氢原子，处于激发态的氢原子可以过饱和的溶入熔融混合物中，又可以从基体释放，氢的这种溶入—释放过程可以促进混合物间的化学反应，使混合物的反应更加充分，且电弧的功能化使混合物层间距加大，防止了混合物发生团聚，提高了混合物分散性，分散性能好有利于物料均匀分布，良好的分散性是保证后期加工质量的前提条件，这是因为均匀分布的物料让材料的每一个部分的物理性质都发生了改变；（4）挤出：将步骤（3）处理获得的混合物冷却至常温后，将其送入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒，即得。所述高纯氩气的纯度高于99％。所述氢气的纯度高于99％。所述步骤（3）中，高真空电弧熔炼炉的工作电流为30~36A。所述步骤（4）中，双螺杆挤出机一区温度205~210℃，二区温度215~220℃，三区温度225~235℃，四区温度230~240℃，机头温度210~220℃，停留时间为3~5min，压力为16~20MPa，螺杆转速为180~230rpm。分段熔融挤出能使得制备的复合材料的机械强度高、尺寸稳定性好。本专利技术的有益效果在于：本专利技术将氧化锆纤维和陶瓷用于聚丙烯的改性中与聚丙烯聚合，氧化锆纤维和陶瓷产生意想不到的协同效果，与聚丙烯形成穿插网络结构，得到稳定的结构体系，使得制备的节能环保材料具有较好的冲击强度、拉伸强度、弯曲强度。本专利技术突破了常规聚丙烯复合材料强度差的技术缺陷，使该节能环保材料适用范围宽，并且，该制备方法简本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种节能环保材料，其特征在于：以重量份计，由如下原料制备而成：聚丙烯100份、氧化锆纤维20~40份、偶联剂2~5份、陶瓷4~8份、增韧剂12~20份、填料助剂9~14份、相容剂5~10份、复合抗氧剂3~6份以及润滑剂0.6~1.2份。

【技术特征摘要】
1.一种节能环保材料，其特征在于：以重量份计，由如下原料制备而成：聚丙烯100份、氧化锆纤维20~40份、偶联剂2~5份、陶瓷4~8份、增韧剂12~20份、填料助剂9~14份、相容剂5~10份、复合抗氧剂3~6份以及润滑剂0.6~1.2份。2.如权利要求1所述的节能环保材料，其特征在于：以重量份计，由如下原料制备而成：聚丙烯100份、氧化锆纤维25~35份、偶联剂2.5~3.5份、陶瓷5~7份、增韧剂14~18份、填料助剂10~13份、相容剂6~9份、复合抗氧剂4~5份以及润滑剂0.7~1.0份。3.如权利要求1所述的节能环保材料，其特征在于：以重量份计，由如下原料制备而成：聚丙烯100份、氧化锆纤维30份、偶联剂3份、陶瓷6份、增韧剂16份、填料助剂12.5份、相容剂7.5份、复合抗氧剂4.5份以及润滑剂0.8份。4.如权利要求1~3任意一项所述的节能环保材料，其特征在于：所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、氢化苯乙烯/丁二烯/苯乙烯)嵌段共聚物(SEBS)中的任意一种或几种混合物。5.如权利要求1~3任意一项所述的节能环保材料，其特征在于：所述偶联剂为ABS接枝马来酸(ABS-g-MAH)、苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)、聚丙烯接枝马来酸酐中的任意一种或几种混合物。6.如权利要求1~3任意一项所述的节能环保材料，其特征在于：所述的填料助剂为石英粉。7.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱刚，余杰，
申请(专利权)人：贵州毅达环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52