一种聚丙烯材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种聚丙烯材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。


背景技术：

2.改性塑料是通过对普通树脂进行一系列加工处理，增强其性能，弥补普通树脂材料在硬度、强度、韧性等方面的不足，或者通过改性降低塑料的制造成本。
3.不饱和聚酯模塑料是以不饱和聚酯树脂或环氧乙烯基脂树脂为基体，玻璃纤维为增强材料制得的电气绝缘材料，分为片状模塑料(smc)和块状模塑料(bmc)。不饱和聚酯模塑料常用于电工绝缘制品、电气壳体、电子元器件、车辆挡板、家电壳罩等，将不饱和聚酯模塑料的原材料加热、固化，制得上述产品，加热固化后的边角料、残次品以及报废制品无法直接回收使用，常用焚烧、填埋等方式进行处理，而这些方法造成很大的环境压力，极易造成二次环境污染。
4.聚丙烯(pp)是一种应用十分广泛的高分子材料，可采用注塑、挤出、吹塑、压塑等成型方法制备塑料制品。实际使用中，一些产品对聚丙烯材料的强度、韧性、耐冲击、耐热等性能方面提出了更高的要求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种高强度、高韧性、高耐冲击性、高耐热的聚丙烯材料。
6.本发明的第二个目的在于提供一种聚丙烯材料的制备方法。
7.为了实现上述目的，本发明的聚丙烯材料的技术方案为：
8.一种聚丙烯材料，由包括以下重量份的原料制成：聚丙烯57～67份、硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料粉体20～35份、增韧剂10～15份、相容剂2～4份、抗氧剂0.4～0.6份、润滑剂0.4～0.6份。
9.本发明的聚丙烯材料具有高强度、高韧性、高耐冲击性、高耐热的特点。将固化后的聚酯模塑料使用硅烷偶联剂进行表面处理，加入到含有增韧剂、相容剂、抗氧剂、润滑剂的聚丙烯体系中，可提高体系的强度、刚性、耐热性；同时由于增韧剂的存在，可保持体系的韧性。本发明的聚丙烯材料的拉伸强度、断裂伸长率、缺口冲击强度、热变形温度均有提高，体系的熔体流动速率有一定的降低。
10.优选地，一种聚丙烯材料，由包括以下重量份的原料制成：聚丙烯57～67份、硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料粉体20～35份、增韧剂10份、相容剂2份、抗氧剂0.6份、润滑剂0.4份。
11.优选地，所述硅烷偶联剂为kh550或kh560。
12.优选地，所述硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料粉体为硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料废料粉体。使用硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料废料粉体改性聚丙烯材料可以降低材料的成本，根据硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料废料粉体的加入量，产品的成本可降低10～20％不等。
13.优选地，所述硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料粉体由包括以下步骤的方法制得：将干燥的不饱和聚酯模塑料原料粉体与硅烷偶联剂进行混合反应；所述干燥的不饱和聚酯模塑料原料粉体与硅烷偶联剂的质量比为192～195:5～8；所述混合反应在常温下进行，混合反应的时间为15～20min。
14.优选地，所述干燥的不饱和聚酯模塑料原料粉体的细度为200～800目。
15.优选地，所述干燥的不饱和聚酯模塑料原料粉体由不饱和聚酯模塑料经粉碎、干燥获得。
16.不饱和聚酯模塑料经粉碎和分筛后，如果有部分长玻纤，可以保留，但是长玻纤在干燥的不饱和聚酯模塑料原料粉体中的质量分数应小于50％。
17.优选地，所述干燥是将粉碎后的不饱和聚酯模塑料在120℃下热处理2h。
18.优选地，所述增韧剂为三元乙丙橡胶、聚烯烃弹性体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或任意组合。
19.优选地，所述相容剂为丙烯酸接枝聚丙烯和/或马来酸酐接枝聚丙烯。
20.优选地，所述抗氧剂由1010抗氧剂和dltp抗氧剂组成；所述1010抗氧剂和dltp抗氧剂的质量比为1:2。
21.优选地，所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、液体石蜡中的一种或任意组合。
22.本发明的聚丙烯材料的制备方法的技术方案为：
23.一种上述聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
24.将主要由配方量的聚丙烯、硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料粉体、增韧剂、相容剂、抗氧剂、润滑剂组成的混合料通过双螺杆挤出机挤出造粒；所述双螺杆挤出机由喂料端到挤出端设置为五个温控区；由喂料端到挤出端设置的五个温控区的温度依次为：一区温度200～210℃，二区温度200～220℃，三区温度210～220℃，四区温度220～230℃，五区温度200～220℃。
25.本发明的聚丙烯材料的制备方法制得的聚丙烯材料具有高强度、高耐热、高韧性的特点。
26.优选地，所述混合料是将包括聚丙烯、硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料粉体、增韧剂、相容剂、抗氧剂、润滑剂的原料按配方量加入到混合搅拌机中在350转/min的速度下搅拌10-20min而得。
具体实施方式
27.以下结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。需要指出的是，本实施例的目的是为了进一步对本发明进行阐述，并不是对本发明保护范围的限制。
28.本发明的实施例所用的材料：聚丙烯(pp)为k8303、k8003；不饱和聚酯模塑料废料为up-smc-20a、ve-smc-50a、up-bmc-20a、ve-bmc-50a；偶联剂为kh550、kh560；增韧剂为三元乙丙橡胶(epdm)(日本三井化学，ept4045)、聚烯烃弹性体(poe8180，辛烯含量28％)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)(独山子石化，t171)；相容剂为丙烯酸接枝聚丙烯(pp-g-aa)(科聚亚，polybond 1002)、马来酸酐接枝聚丙烯(pp-g-mah)(埃克森美孚，exxelor po 1020)；抗氧剂为1010抗氧剂和dltp抗氧剂；润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、液体石蜡。
29.一、本发明的聚丙烯材料的具体实施例如下：
30.实施例1
31.本实施例的聚丙烯材料由以下质量份的原料制成：k8303聚丙烯67份、硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料废料粉体20份、epdm增韧剂10份、pp-g-aa相容剂2份、1010抗氧剂0.2份、dltp抗氧剂0.4份、硬脂酸锌润滑剂0.4份；其中，硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料废料粉体由细度为200-800目的干燥的up-smc-20a不饱和聚酯模塑料原料粉体(由不饱和聚酯模塑料废料粉碎分筛而得)和kh550在室温下经混合搅拌制得，所述不饱和聚酯模塑料原料粉体和kh550的质量比为195:5。
32.本实施例的聚丙烯材料可用于制作日常用品，车辆零部件等。
33.实施例2
34.本实施例的聚丙烯材料由以下质量份的原料制成：k8303聚丙烯57份、硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料废料粉体35份、sbs增韧剂10份、pp-g-mah相容剂2份、1010抗氧剂0.2份、dltp抗氧剂0.4份、液体石蜡润滑剂0.4份；其中，硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料废料粉体由细度为200-800目的干燥的ve-smc-50a不饱和聚酯模塑料原料粉体(由不饱和聚酯模塑料废料粉碎分筛而得)和kh550在室温下经混合搅拌制得，所述不饱和聚酯模塑料原料粉体和kh550的质量比为192:8。
35.本实施例的聚丙烯材料可用于制作物流筐，托盘等大型制品。
36.实施例3
37.本实施例的聚丙烯材料由以下质量份的原料制成：k8303聚丙烯67份、硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料废料粉体20份、poe增韧剂10份、pp-g-aa相容剂2份、1010抗氧剂0.2份、dltp抗氧剂0.4份、硬脂酸锌润滑剂0.4份；其中，硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料废料粉体由细度为200-800目的干燥的up-bmc-20a不饱和聚酯模塑料原料粉体(由不饱和聚酯模塑料废料粉碎分筛而得)和kh560在室温下经混合搅拌制得，所述不饱和聚酯模塑料原料粉体和kh560的质量比为195:5。
38.本实施例的聚丙烯材料可用于制作储物箱，分类垃圾桶等制品。
39.实施例4
40.本实施例的聚丙烯材料由以下质量份的原料制成：k8003聚丙烯57份、硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料废料粉体35份、poe增韧剂10份、pp-g-mah相容剂2份、1010抗氧剂0.2份、dltp抗氧剂0.4份、硬脂酸钙润滑剂0.4份；其中，硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料废料粉体由细度为200-800目的干燥的ve-bmc-50a不饱和聚酯模塑料原料粉体(由不饱和聚酯模塑料废料粉碎分筛而得)和kh560在室温下经混合搅拌制得，所述不饱和聚酯模塑料原料粉体和kh560的质量比为192:8。
41.本实施例的聚丙烯材料可用于制作压滤机滤板等制品。
42.二、本发明的聚丙烯材料的制备方法的具体实施例如下：
43.实施例5
44.本实施例是实施例1的聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
45.(1)将up-smc-20a不饱和聚酯模塑料废料粉碎分筛，将细度为600-800目的粉体在120℃下热处理2h，除去内部水分、游离有机气体等，得到干燥的up-smc-20a不饱和聚酯模塑料原料粉体，然后将质量比为195:5的干燥的up-smc-20a不饱和聚酯模塑料原料粉体和
kh550在室温下以300转/min的转速混合搅拌15min，得到硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料废料粉体。
46.(2)按照实施例1的质量份将k8303聚丙烯、硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料废料粉体、epdm增韧剂、pp-g-aa相容剂、1010抗氧剂、dltp抗氧剂、硬脂酸锌润滑剂加入混合搅拌机中在350转/min的速度下搅拌10min，形成混合料，然后将混合料通过双螺杆挤出机挤出造粒、干燥，得到聚丙烯材料。双螺杆挤出机由喂料端到挤出端设置为五个温控区；由喂料端到挤出端设置的五个温控区的温度依次为：一区205℃，二区210℃，三区215℃，四区220℃，五区215℃，挤出机的转速为340r/min。
47.实施例6
48.本实施例是实施例2的聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
49.(1)将ve-smc-50a不饱和聚酯模塑料废料粉碎分筛，将细度为600-800目的粉体在120℃下热处理2h，除去内部水分、游离有机气体等，得到干燥的ve-smc-50a不饱和聚酯模塑料原料粉体，然后将质量比为192:8的干燥的ve-smc-50a不饱和聚酯模塑料原料粉体和kh550在室温下以300转/min的转速混合搅拌15min，得到硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料废料粉体。
50.(2)按照实施例2的质量份将k8303聚丙烯、硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料废料粉体、sbs增韧剂、pp-g-mah相容剂、1010抗氧剂、dltp抗氧剂、液体石蜡润滑剂加入混合搅拌机中在350转/min的速度下搅拌15min，形成混合料，然后将混合料通过双螺杆挤出机挤出造粒、干燥，得到聚丙烯材料。双螺杆挤出机由喂料端到挤出端设置为五个温控区；由喂料端到挤出端设置的五个温控区的温度依次为：一区210℃，二区215℃，三区220℃，四区220℃，五区215℃，挤出机的转速为340r/min。
51.实施例7
52.本实施例是实施例3的聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
53.(1)将up-bmc-20a不饱和聚酯模塑料废料粉碎分筛，将细度为600-800目的粉体在120℃下热处理2h，除去内部水分、游离有机气体等，得到干燥的up-bmc-20a不饱和聚酯模塑料原料粉体，然后将质量比为195:5的干燥的up-bmc-20a不饱和聚酯模塑料原料粉体和kh560在室温下以300转/min的转速混合搅拌15min，得到硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料废料粉体。
54.(2)按照实施例3的质量份将k8303聚丙烯、硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料废料粉体、poe增韧剂、pp-g-aa相容剂、1010抗氧剂、dltp抗氧剂、硬脂酸锌润滑剂加入混合搅拌机中在350转/min的速度下搅拌15min，形成混合料，然后将混合料通过双螺杆挤出机挤出造粒、干燥，得到聚丙烯材料。双螺杆挤出机由喂料端到挤出端设置为五个温控区；由喂料端到挤出端设置的五个温控区的温度依次为：一区205℃，二区210℃，三区215℃，四区220℃，五区215℃，挤出机的转速为340r/min。
55.实施例8
56.本实施例是实施例4的聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
57.(1)将ve-bmc-50a不饱和聚酯模塑料废料粉碎分筛，将细度为600-800目的粉体在120℃下热处理2h，除去内部水分、游离有机气体等，得到干燥的ve-bmc-50a不饱和聚酯模塑料原料粉体，然后将质量比为192:8的干燥的ve-bmc-50a不饱和聚酯模塑料原料粉体和
kh560在室温下以300转/min的转速混合搅拌15min，得到硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料废料粉体。
58.(2)按照实施例4的质量份将k8003聚丙烯、硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料废料粉体、poe增韧剂、pp-g-mah相容剂、1010抗氧剂、dltp抗氧剂、硬脂酸钙润滑剂加入混合搅拌机中在350转/min的速度下搅拌15min，形成混合料，然后将混合料通过双螺杆挤出机挤出造粒、干燥，得到聚丙烯材料。双螺杆挤出机由喂料端到挤出端设置为五个温控区；由喂料端到挤出端设置的五个温控区的温度依次为：一区210℃，二区215℃，三区220℃，四区220℃，五区215℃，挤出机的转速为340r/min。
59.对比例
60.本对比例与实施例5的区别在于，使用三硬脂酸钛酸异丙酯钛酸酯偶联剂代替kh550硅烷偶联剂。
61.实验例
62.按照相关标准测试实施例5-8和对比例制备的聚丙烯材料以及聚丙烯k8003和k8303的溶体流动速率、拉伸强度、断裂伸长率、缺口冲击强度、热变形温度，测试结果如表1所示，从表1可以看出，与钛酸酯偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料废料粉体相比，硅烷偶联剂改性的不饱和聚酯模塑料废料粉体制备的聚丙烯材料具有更高的拉伸强度和更大的断裂伸长率，可以应用于具有高强度和高韧性的领域。
63.表1实施例5～8和对比例制备的聚丙烯材料、聚丙烯k8003和k8303的性能测试结果
[0064][0065][0066]
注：b1为k8003树脂，b2为k8303树脂。