一种高抗冲耐低温聚丙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于聚丙烯复合材料技术领域，公开了一种高抗冲耐低温聚丙烯复合材料及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种高抗冲耐低温聚丙烯复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及聚丙烯复合材料
，具体是涉及一种高抗冲耐低温聚丙烯复合材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]近年来，国内外各个领域都离不开高分子材料，世界上通用塑料的应用日益广泛
。
聚丙烯
(PP)
是四大通用型热塑性树脂之一，具有轻质
、
耐腐蚀
、
耐磨
、
耐高温等优良的物理和化学性质，因此在各种应用领域得到了广泛使用
。
但纯
PP
材料的抗冲击性能较差，特别是低温冲击性能
。
在高纬度低温地区使用时，
PP
材料容易发生低温脆性断裂，极大地影响了
PP
材料的使用寿命和使用范围
。
因此，如何改善
PP
材料的耐低温冲击性能成为该领域的重要研究课题
。
[0003]对
PP
增韧改性的常规方法包括：动态硫化
、
增大
β
‑
PP
晶体含量
、
刚性粒子增韧等
。
众所周知，由于
PP
具有良好的热塑性加工性能，
PP
增韧最方便的方法是在加工过程中加入弹性体进行共混改性
。
与此同时，为了改善
PP
和弹性体的相容性，需要对加入的弹性体进行改性，实现提高
PP<br/>抗冲击性能的同时，保持
PP
材料的拉伸强度等力学性能
。
然而，如何改性以获得高抗冲耐低温
PP
材料还需探索研究
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种高抗冲耐低温聚丙烯复合材料及其制备方法，该方法采用具有良好增韧耐低温作用的三元乙丙橡胶
(EPDM)
，通过接枝马来酸酐端基与改性炭黑反应，生成对应的炭黑
‑
EPDM
‑
g
‑
MAH
弹性体，将炭黑
‑
EPDM
‑
g
‑
MAH
弹性体与
EPDM
共混，获得一种混合增韧剂，该混合增韧剂与聚丙烯基体具有良好的相容性，在提高聚丙烯冲击韧性的同时，其拉伸强度等力学性能的下降较少
。
同时，炭黑的存在可促进聚丙烯形成
β
晶型，进一步提升了聚丙烯材料的韧性和耐低温性能
。
[0005]为达到本专利技术的目的，本专利技术高抗冲耐低温聚丙烯复合材料的制备方法包含以下步骤：
[0006](1)
将3‑
氨丙基三乙氧基硅烷
(KH550)
加入到无水乙醇和去离子水的混合溶剂中超声水解，得到3‑
氨丙基三羟基硅烷溶液，将炭黑加入水中形成炭黑分散液，超声，加入氨水调节
pH
，再将所得3‑
氨丙基三羟基硅烷溶液加入到炭黑分散液中，加热，搅拌反应，过滤，洗涤，干燥，获得改性炭黑；
[0007](2)
将步骤
(1)
中制备的改性炭黑与
EPDM
‑
g
‑
MAH
混炼，获得炭黑
‑
EPDM
‑
g
‑
MAH
弹性体；
[0008](3)
将步骤
(2)
获得的炭黑
‑
EPDM
‑
g
‑
MAH
弹性体与纯
EPDM
混合，熔融共混，获得混合增韧剂；
[0009](4)
将步骤
(3)
中的混合增韧剂与
PP、
其他助剂挤出造粒，最终获得高抗冲耐低温聚丙烯
。
[0010]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤
(1)
中3‑
氨丙基三乙氧基硅烷
、
去离子水
、
无水乙醇的体积比为
1:2:5
～
1:4:7。
[0011]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤
(1)
中3‑
氨丙基三羟基硅烷溶液的
pH
值为
3.5
～
4.5。
[0012]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤
(1)
中超声水解时间为
4h
～
7h。
[0013]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤
(1)
中炭黑和水的质量比在
1:2
～
1:10
之间
(
优选1：6～
8)
，形成炭黑分散液后超声时间为8～
12h
，加入氨水调节调节
pH
至9～
11。
[0014]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤
(1)
中3‑
氨丙基三乙氧基硅烷与炭黑的质量比在
1:1.5
～
1:4.0
之间；优选地，所述步骤
(1)
中3‑
氨丙基三乙氧基硅烷与炭黑的质量比在
1:1.5
～
1:2.5
之间
。
[0015]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤
(1)
中加热至
20
～
40℃。
[0016]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤
(1)
中搅拌反应时间为8～
12h。
[0017]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤
(1)
中洗涤所用洗涤剂为无水乙醇与去离子水的混合溶液，二者体积比为
5:1
～
9:1(
优选6～8：
1)。
[0018]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤
(1)
中干燥温度
50
～
60℃
，干燥时间
24
～
36h。
[0019]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤
(2)
中改性炭黑与
EPDM
‑
g
‑
MAH
的质量比为
1:1.5
～
1:2.5。
[0020]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤
(2)
中混炼是置于双棍开炼机中进行混炼，优选地，双辊开炼机的辊筒转速为4～
26rpm
，滚筒温度为
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高抗冲耐低温聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述高抗冲耐低温聚丙烯复合材料的制备方法包含以下步骤：
(1)
将3‑
氨丙基三乙氧基硅烷加入到无水乙醇和去离子水的混合溶剂中超声水解，得到3‑
氨丙基三羟基硅烷溶液，将炭黑加入水中形成炭黑分散液，超声，加入氨水调节
pH
，再将所得3‑
氨丙基三羟基硅烷溶液加入到炭黑分散液中，加热，搅拌反应，过滤，洗涤，干燥，获得改性炭黑；
(2)
将步骤
(1)
中制备的改性炭黑与
EPDM
‑
g
‑
MAH
混炼，获得炭黑
‑
EPDM
‑
g
‑
MAH
弹性体；
(3)
将步骤
(2)
获得的炭黑
‑
EPDM
‑
g
‑
MAH
弹性体与纯
EPDM
混合，熔融共混，获得混合增韧剂；
(4)
将步骤
(3)
中的混合增韧剂与
PP、
其他助剂挤出造粒，最终获得高抗冲耐低温聚丙烯
。2.
根据权利要求1所述的高抗冲耐低温聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤
(1)
中3‑
氨丙基三乙氧基硅烷
、
去离子水
、
无水乙醇的体积比为
1:2:5
～
1:4:7
；优选地，所述步骤
(1)
中3‑
氨丙基三羟基硅烷溶液的
pH
值为
3.5
～
4.5
；优选地，所述步骤
(1)
中超声水解时间为
4h
～
7h
；优选地，所述步骤
(1)
中炭黑和水的质量比在
1:2
～
1:10
之间，形成炭黑分散液后超声时间为8～
12h
，加入氨水调节调节
pH
至9～
11。3.
根据权利要求1所述的高抗冲耐低温聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤
(1)
中3‑
氨丙基三乙氧基硅烷与炭黑的质量比在
1:1.5
～
1:4.0
之间；优选地，所述步骤
(1)
中3‑
氨丙基三乙氧基硅烷与炭黑的质量比在
1:1.5
～
1:2.5
之间
。4.
根据权利要求1所述的高抗冲耐低温聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤
(1)
中加热至
20
～
40℃
；优选地，所述步骤
(1)
中搅拌反应时间为8～
12h
；优选地，所述步骤
(1)
中洗涤所用洗涤剂为无水乙醇与去离子水的混合溶液，二者体积比为
5:1
～
9:1
；优选地，所述步骤
(1)
中干燥温度
50
～
60℃
，干燥时间
24
～
36h。5.
根据权利要求1所述的高抗冲耐低温聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤
(2)
中改性炭黑与
EPDM
‑
g
‑
MAH
的质量比为
1:1.5
～
1:2.5
；优选地，所述步骤
(2)
中混炼是置于双棍开炼机中进行混炼，优选地，所述双辊开炼机的辊筒转速为4～
26rpm
，滚筒温度为
30
～
60℃

【专利技术属性】
技术研发人员：施燕琴，王墉，周立辉，卢津强，金英，
申请(专利权)人：横店集团得邦工程塑料有限公司，
类型：发明
国别省市：