[发明专利]一种增强增韧抗老化聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚丙烯改性技术领域，具体涉及一种增强增韧抗老化聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)是全球产量最大的树脂之一，是一种结构规整的结晶型聚合物，具有密度小、无毒、易加工、吸湿性低、冲击强度高、耐化学腐蚀、电绝缘性能好及性价比高等优点，广泛应用于建筑、汽车、包装、机械等领域。但是PP中存在大量的叔碳原子,在紫外光照射下容易脱氢生成自由基并引发后续的氧化降解反应，从而对聚丙烯分子产生链式反应破坏，导致聚丙烯制品耐侯性差、在紫外线作用下性能极易劣化，主要表现为变色、粉化、表面龟裂、光泽丧失以及力学性能下降等现象，这极大地限制了其在结构材料和工程塑料中的使用。 但传统光稳定剂中有机紫外线吸收剂分子量小、迁移性大、稳定性差、易受其它环境因素的干扰；猝灭剂一般都有毒性，不能满足制备无毒环保材料的要求；受阻胺光稳定剂具有很强的碱性，影响其使用效果，低碱化处理过程复杂。而且现有的聚丙烯复合材料种类很多，但大都在强度、韧度和抗老化性等性能参数上让人不甚满意。

发明内容

为了克服现有技术不足，本发明提供了一种增强增韧抗老化聚丙烯复合材料及其制备方法。本发明配方合理，工艺简单，操作方便，制备出的聚丙烯复合材料较纯聚丙烯拉伸强度保持率提高4%~10%，冲击强度保持率提高10%~30%。 

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种增强增韧抗老化聚丙烯复合材料，是由以下质量份原料制成的：聚丙烯50~70份、高密度聚乙烯10~30份、三元乙丙橡胶10~30份、增强填料20~40份、无机抗老化剂1~5份，所述的增强填料为白炭黑和炭黑，所述的无机抗老化剂为二氧化钛和乙炔黑。

优选的，所述的增强填料中，白炭黑与炭黑的质量比为1:2，且白炭黑与炭黑经过碳硅偶联剂处理。

优选的，白炭黑与炭黑用碳硅偶联剂处理的方法如下：按质量配比取白炭黑与炭黑，并按照两者总质量的1%取硅烷偶联剂，将上述三者在100~105℃，转速为800~1000转/分的条件下转动混合20~30分钟。

优选的，所述的转动混合，温度为103℃，转速为900转/分，时间为25分钟。

优选的，所述的无机抗老化剂中，二氧化钛的质量份为0.5~2份，余量为乙炔黑，所述的乙炔黑为纳米级乙炔黑。

优选的，所述的聚丙烯、高密度聚乙烯和三元乙丙橡胶的总质量份为100份，且三者皆为粉粒状。

一种增强增韧抗老化聚丙烯复合材料的制备方法，步骤如下：

第一步：按所述质量份或配比取聚丙烯、高密度聚乙烯、三元乙丙橡胶、炭黑、白炭黑、纳米乙炔黑和二氧化钛，将炭黑和白炭黑经过碳硅偶联剂处理后，与其余组分在转速300~450转/分的条件下，混合20~30分钟。

第二步：取第一步所得产物通过双螺旋挤出机，在熔融状态下挤出，然后过水冷却，风干，切粒，即得所述的增强增韧抗老化聚丙烯复合材料。

优选的，所述的制备方法，第一步中，先将聚丙烯、高密度聚乙烯与经过碳硅偶联剂处理的炭黑和白炭黑在转速450转/分的条件下，混合25分钟，通过双螺旋挤出机在熔融状态下挤出，然后再与其余原料混合，在380转/分的条件下，混合25分钟。

优选的，所述的双螺旋挤出机各部位的温度为机头：190℃~195℃、一区175℃~180℃、二区180℃~190℃、三区190℃~195℃、四区185℃~200℃、五区200℃~210℃；其中螺杆转速为11.5~13转/分。

优选的，所述的双螺旋挤出机各部位的温度为：机头193℃、一区178℃、二区185℃、三区193℃、四区193℃、五区205℃；其中螺杆转速为12转/分。

本发明提供的配方中，以聚丙烯、高密度聚乙烯和三元乙丙橡胶为原料，添加白炭黑、炭黑和二氧化钛、纳米乙炔黑充当增强填料和无机抗老化剂，采用熔融共混的方法，制得抗老化性优良的复合材料。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1）本发明利用无机白炭黑、炭黑充当增强填料，采用三元乙丙橡胶作为增韧剂，制得的聚丙烯复合材料具有优异的性能：经人工加速老化28d后，聚丙烯复合材料较纯PP拉伸强度保持率提高4%~10%，冲击强度保持率提高10%~30%。

2）本发明中采用纳米乙炔黑作为主抗老化剂，二氧化钛作为副抗老化剂，该配方能够赋予聚丙烯复合材料长效的抗紫外光老化性能，节约了成本，大大的提高了产品的使用性能，具有良好的使用效益和经济效益。

具体实施方式