一种降低碳酸钙/聚丙烯纳米复合材料成型收缩比的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010230088.8

申请日:

2010.07.19

公开号:

CN102336955A

公开日:

2012.02.01

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):C08L 23/12申请公布日:20120201|||著录事项变更IPC(主分类):C08L 23/12变更事项:申请人变更前:黑龙江鑫达企业集团有限公司变更后:黑龙江鑫达企业集团有限公司变更事项:地址变更前:150060 黑龙江省哈尔滨市开发区哈平路集中区大连北路9号变更后:150060 黑龙江省哈尔滨市平房区哈南一路9号|||实质审查的生效IPC(主分类):C08L 23/12申请日:20100719|||专利申请权的转移IPC(主分类):C08L 23/12变更事项:申请人变更前权利人:哈尔滨鑫达高分子材料工程中心有限责任公司变更后权利人:黑龙江鑫达企业集团有限公司变更事项:地址变更前权利人:150066 黑龙江省哈尔滨市经开区哈平路集中区大连北路9号变更后权利人:150060 黑龙江省哈尔滨市开发区哈平路集中区大连北路9号登记生效日:20120627|||公开

IPC分类号:

C08L23/12; C08L23/14; C08K9/06; C08K9/04; C08K3/26; C08K3/34; C08J3/22; B29C47/92

主分类号:

C08L23/12

申请人:

哈尔滨鑫达高分子材料工程中心有限责任公司

发明人:

杨鑫; 贾宇冲; 马俊杰; 刘士涛; 孙剑

地址:

150066 黑龙江省哈尔滨市经开区哈平路集中区大连北路9号

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明提供了一种降低碳酸钙/聚丙烯纳米复合材料成型收缩比的方法,该方法首先将聚丙烯、纳米碳酸钙和偶联剂混合均匀后挤出造粒得到母料,然后按照聚合物加工成型的方法将聚合物母料、聚丙烯、滑石粉和助剂在双螺杆挤出机中造粒并干燥即得本发明的改性聚丙烯。本发明方法改善了碳酸钙/聚丙烯纳米复合材料成型收缩率大的缺点,且克服了以往纳米级填充物在下料过程中运送困难、易架桥的缺点,其制备方法工艺流程简单,操作方便,且通过此种方法制备的改性聚丙烯复合材料成本低、力学性能优良,具有非常好的市场应用场景。对于拓展聚丙烯的应用领域、增加其使用价值有着非常重要的现实意义。

权利要求书

1: 一种无机刚性粒子 / 聚丙烯纳米复合材料的改性, 其特征在于 : 按照重量分数计算, 它是由聚丙烯 90 ~ 110 份、 纳米碳酸钙 1 ~ 30 份和滑石粉 1 ~ 30 份加入助剂制备而成。
2: 按照权利要求 1 所诉无机刚性粒子 / 聚丙烯纳米复合材料的改性, 其特征在于 : 按 照重量分数计算, 它是由聚丙烯 100 份、 纳米碳酸钙 20 份和滑石粉 10 份加入助剂制备而 成。
3: 按照权利要求 1 和 2 所诉无机刚性粒子 / 聚丙烯纳米复合材料的改性, 其特征在于 : 所诉纳米碳酸钙的粒径为 25nm ~ 100nm。
4: 按照要求 3 所诉无机刚性粒子 / 聚丙烯纳米复合材料的改性, 其特征在于 : 所诉纳 米碳酸钙的粒径为 25nm。
5: 按照权利要求 1 和 2 所诉无机刚性粒子 / 聚丙烯纳米复合材料, 其特征在于 : 所诉 滑石粉的目数为 1250 目。
6: 权利要求 1-5 所诉无机刚性粒子 / 聚丙烯纳米复合材料的改性, 其特征在于 : 将聚 丙烯、 纳米碳酸钙和助剂挤出造粒得到母料, 然后按照聚合物加工成型的方法将聚合物母 料、 聚丙烯、 滑石粉和助剂在双螺杆挤出机中挤出得到聚丙烯材料, 将粒料干燥至水分含量 在 0.01%以下即得改性聚丙烯。
7: 按照权利要求 6 所述无机刚性粒子 / 聚丙烯纳米复合材料的改性, 其特征在于 : 所 诉双螺杆挤出机的螺杆温度为 : I 区 185℃~ 190℃、 II 区 190℃~ 195℃、 III 区 195℃~ 200℃、 IV 区 195℃~ 200℃、 V 区 200℃~ 205℃、 VI 区 200℃~ 205℃、 VII 区 200℃~ 205℃、 机头温度 205℃~ 215℃, 螺杆转速为 180 ~ 220 转 / 分。
8: 按照权利要求 6 所诉无机刚性粒子 / 聚丙烯纳米复合材料的改性, 其特征在于 : 所 诉双螺杆挤出机的螺杆温度为 : I 区 190℃、 II 区 195℃、 III 区 200℃、 IV 区 200℃、 V区 205℃、 VI 区 205℃、 VII 区 200℃、 机头温度 215℃, 螺杆转速为 200 转 / 分。

说明书


一种降低碳酸钙 / 聚丙烯纳米复合材料成型收缩比的方法

    技术领域 :
     本发明涉及改性聚丙烯技术领域, 特别是涉及一种降低碳酸钙 / 聚丙烯纳米复合 材料成型收缩比的方法。 背景技术 :
     聚丙烯 (PP) 具有来源丰富、 价格便宜、 容易加工、 力学性能好、 密度小等优点。是 一种综合性能良好的通用塑料。广泛应用于汽车、 化工、 建筑、 包装、 电器等行业。但 PP 也 存在冲击强度差、 低温脆性、 硬度低、 成型收缩率大、 易老化、 耐热性差等缺点。碳酸钙 / 聚 丙烯纳米复合材料实现了对 PP 同时增强增韧的加工目标, 但是仍未能解决其在成型加工 时收缩率大的问题, 限制了其在汽车等成型加工领域的使用。 发明内容 :
     本发明首先将聚丙烯、 纳米碳酸钙和偶联剂混合均匀后挤出造粒得到母料, 然后 按照聚合物加工成型的方法将聚合物母料、 聚丙烯、 滑石粉和助剂在双螺杆挤出机中造粒 并干燥即得本发明的改性聚丙烯。本发明在纳米碳酸钙对 PP 增强增韧的同时, 提供一种降 低碳酸钙 / 聚丙烯纳米复合材料成型收缩比大的方法。该方法使用廉价的滑石粉作为填充 物, 与聚丙烯和纳米碳酸钙的母料共混后挤出造粒。 利用填料的尺寸效应将填料的刚性、 尺 寸稳定性和热稳定性与聚合物母料的韧性和加工性完美的结合起来。 对于拓展聚丙烯的应 用领域、 增加其使用价值有着非常重要的现实意义。
     为实现以上目标, 本发明采用如下的技术方案 :
     按照重量分数计算, 本发明纳米碳酸钙粒子改性聚丙烯是有聚丙烯 90 ~ 110 份、 纳米碳酸钙 1 ~ 30 份和滑石粉 1 ~ 30 份并加入助剂制备而成。发明人经过大量的实验证 明: 纳米碳酸钙的加入量超过 30 份时, 分散性差、 容易团聚, 随着其加入量的增加, 改性聚 丙烯的冲击强度随之下降 ; 纳米碳酸钙加入量低于 1 份时, 力学性能提高的不明显。
     优选地, 纳米碳酸钙粒子改性聚丙烯是由聚丙烯 100 份、 纳米碳酸钙 20 份和滑石 粉 10 份并加入助剂制备而成。
     前诉纳米碳酸钙粒子改性聚丙烯中的纳米碳酸钙的粒径为 25nm ~ 100nm。
     优选地。纳米碳酸钙的粒径选择为 25nm。经发明人大量研究表明, 随着纳米碳酸 钙粒径的增大, 改性聚丙烯的冲击强度随之降低, 收缩比随之增大。
     本发明还提供了一种降低碳酸钙 / 聚丙烯纳米复合材料成型收缩比的方法 : 将聚 丙烯、 纳米碳酸钙、 滑石粉和助剂混合均匀, 然后按照聚合物加工成型的方法在双螺杆挤出 机中挤出得到聚丙烯粒料, 将粒料干燥至水分含量在 0.01%以下即得改性聚丙烯。
     其中, 双螺杆挤出机的螺杆温度为 : I 区 185℃~ 190℃、 II 区 190℃~ 195℃、 III 区 195℃~ 200℃、 IV 区 195℃~ 200℃、 V 区 200℃~ 205℃、 VI 区 200℃~ 205℃、 VII 区 200℃~ 205℃、 机头温度 205℃~ 215℃, 螺杆转速为 180 ~ 220 转 / 分。
     优选地, 双螺杆挤出机的螺杆温度为 : I 区 190℃、 II 区 195℃、 III 区 200℃、 IV 区200℃、 V 区 205℃、 VI 区 205℃、 VII 区 200℃、 机头温度 215℃, 螺杆转速为 200 转 / 分。
     随着填料的微细化, 粒子的比表面积增大, 填料与基体的接触面积增大, 因而填料 与聚合物发生物理或化学结合的可能性大, 材料受冲击时会产生更多的微裂纹和吸收更多 的冲击能。 但填料的用量过大, 粒子过于接近, 微裂纹易发展成宏观开裂, 体系性能变差。 由 于纳米微粒的粒径小, 极性强, 而 PP 极性弱, 两者相容性差, 加之微粒的表面能高、 易团聚, 难以达到均匀分散, 所以填料在与 PP 共混之前要用偶联剂对粒子表面进行处理, 将偶联剂 均匀地包覆在粒子表面以防止其团聚, 从而提高分散效果。
     具体各组分配比 :
     基体树脂 : 均聚 PP、 共聚 PP 中的一种或两种混合物 100 份
     无机微纳米填料 : 纳米 CaCO31 ~ 30 份、 滑石粉 1250 目 1 ~ 30 份
     偶联剂 : 硅烷偶联剂 KH550、 KH560 ; 钛酸酯偶联剂 NDZ101、 NDZ102 中的一种 0.2 ~ 1份
     润滑剂 : 白油、 硬脂酸钙、 十二烷基苯磺酸钠中的一种 1 ~ 5 份
     首先将聚丙烯、 纳米碳酸钙和偶联剂混合均匀后挤出造粒得到母料, 然后按照聚 合物加工成型的方法将聚合物母料、 聚丙烯、 滑石粉和助剂在双螺杆挤出机中挤出。 加热段 温度为 185 ~ 210℃, 机头温度为 190 ~ 220℃, 螺杆转速 180 ~ 240r/min, 挤出后水冷却、 切粒机造粒, 将粒料干燥至水分含量在 0.01%以下即得改性聚丙烯。4

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1、10申请公布号CN102336955A43申请公布日20120201CN102336955ACN102336955A21申请号201010230088822申请日20100719C08L23/12200601C08L23/14200601C08K9/06200601C08K9/04200601C08K3/26200601C08K3/34200601C08J3/22200601B29C47/9220060171申请人哈尔滨鑫达高分子材料工程中心有限责任公司地址150066黑龙江省哈尔滨市经开区哈平路集中区大连北路9号72发明人杨鑫贾宇冲马俊杰刘士涛孙剑54发明名称一种降低碳酸钙/聚丙烯纳米复合材。

2、料成型收缩比的方法57摘要本发明提供了一种降低碳酸钙/聚丙烯纳米复合材料成型收缩比的方法,该方法首先将聚丙烯、纳米碳酸钙和偶联剂混合均匀后挤出造粒得到母料,然后按照聚合物加工成型的方法将聚合物母料、聚丙烯、滑石粉和助剂在双螺杆挤出机中造粒并干燥即得本发明的改性聚丙烯。本发明方法改善了碳酸钙/聚丙烯纳米复合材料成型收缩率大的缺点,且克服了以往纳米级填充物在下料过程中运送困难、易架桥的缺点,其制备方法工艺流程简单,操作方便,且通过此种方法制备的改性聚丙烯复合材料成本低、力学性能优良,具有非常好的市场应用场景。对于拓展聚丙烯的应用领域、增加其使用价值有着非常重要的现实意义。51INTCL19中华人民。

3、共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书2页CN102336966A1/1页21一种无机刚性粒子/聚丙烯纳米复合材料的改性,其特征在于按照重量分数计算,它是由聚丙烯90110份、纳米碳酸钙130份和滑石粉130份加入助剂制备而成。2按照权利要求1所诉无机刚性粒子/聚丙烯纳米复合材料的改性,其特征在于按照重量分数计算,它是由聚丙烯100份、纳米碳酸钙20份和滑石粉10份加入助剂制备而成。3按照权利要求1和2所诉无机刚性粒子/聚丙烯纳米复合材料的改性,其特征在于所诉纳米碳酸钙的粒径为25NM100NM。4按照要求3所诉无机刚性粒子/聚丙烯纳米复合材料的改性,其特征在于所诉纳米碳酸钙。

4、的粒径为25NM。5按照权利要求1和2所诉无机刚性粒子/聚丙烯纳米复合材料,其特征在于所诉滑石粉的目数为1250目。6权利要求15所诉无机刚性粒子/聚丙烯纳米复合材料的改性,其特征在于将聚丙烯、纳米碳酸钙和助剂挤出造粒得到母料,然后按照聚合物加工成型的方法将聚合物母料、聚丙烯、滑石粉和助剂在双螺杆挤出机中挤出得到聚丙烯材料,将粒料干燥至水分含量在001以下即得改性聚丙烯。7按照权利要求6所述无机刚性粒子/聚丙烯纳米复合材料的改性,其特征在于所诉双螺杆挤出机的螺杆温度为I区185190、II区190195、III区195200、IV区195200、V区200205、VI区200205、VII区2。

5、00205、机头温度205215,螺杆转速为180220转/分。8按照权利要求6所诉无机刚性粒子/聚丙烯纳米复合材料的改性,其特征在于所诉双螺杆挤出机的螺杆温度为I区190、II区195、III区200、IV区200、V区205、VI区205、VII区200、机头温度215,螺杆转速为200转/分。权利要求书CN102336955ACN102336966A1/2页3一种降低碳酸钙/聚丙烯纳米复合材料成型收缩比的方法技术领域0001本发明涉及改性聚丙烯技术领域,特别是涉及一种降低碳酸钙/聚丙烯纳米复合材料成型收缩比的方法。背景技术0002聚丙烯PP具有来源丰富、价格便宜、容易加工、力学性能好、密。

6、度小等优点。是一种综合性能良好的通用塑料。广泛应用于汽车、化工、建筑、包装、电器等行业。但PP也存在冲击强度差、低温脆性、硬度低、成型收缩率大、易老化、耐热性差等缺点。碳酸钙/聚丙烯纳米复合材料实现了对PP同时增强增韧的加工目标,但是仍未能解决其在成型加工时收缩率大的问题,限制了其在汽车等成型加工领域的使用。发明内容0003本发明首先将聚丙烯、纳米碳酸钙和偶联剂混合均匀后挤出造粒得到母料,然后按照聚合物加工成型的方法将聚合物母料、聚丙烯、滑石粉和助剂在双螺杆挤出机中造粒并干燥即得本发明的改性聚丙烯。本发明在纳米碳酸钙对PP增强增韧的同时,提供一种降低碳酸钙/聚丙烯纳米复合材料成型收缩比大的方法。

7、。该方法使用廉价的滑石粉作为填充物,与聚丙烯和纳米碳酸钙的母料共混后挤出造粒。利用填料的尺寸效应将填料的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与聚合物母料的韧性和加工性完美的结合起来。对于拓展聚丙烯的应用领域、增加其使用价值有着非常重要的现实意义。0004为实现以上目标,本发明采用如下的技术方案0005按照重量分数计算,本发明纳米碳酸钙粒子改性聚丙烯是有聚丙烯90110份、纳米碳酸钙130份和滑石粉130份并加入助剂制备而成。发明人经过大量的实验证明纳米碳酸钙的加入量超过30份时,分散性差、容易团聚,随着其加入量的增加,改性聚丙烯的冲击强度随之下降;纳米碳酸钙加入量低于1份时,力学性能提高的不明显。000。

8、6优选地,纳米碳酸钙粒子改性聚丙烯是由聚丙烯100份、纳米碳酸钙20份和滑石粉10份并加入助剂制备而成。0007前诉纳米碳酸钙粒子改性聚丙烯中的纳米碳酸钙的粒径为25NM100NM。0008优选地。纳米碳酸钙的粒径选择为25NM。经发明人大量研究表明,随着纳米碳酸钙粒径的增大,改性聚丙烯的冲击强度随之降低,收缩比随之增大。0009本发明还提供了一种降低碳酸钙/聚丙烯纳米复合材料成型收缩比的方法将聚丙烯、纳米碳酸钙、滑石粉和助剂混合均匀,然后按照聚合物加工成型的方法在双螺杆挤出机中挤出得到聚丙烯粒料,将粒料干燥至水分含量在001以下即得改性聚丙烯。0010其中,双螺杆挤出机的螺杆温度为I区185。

9、190、II区190195、III区195200、IV区195200、V区200205、VI区200205、VII区200205、机头温度205215,螺杆转速为180220转/分。0011优选地,双螺杆挤出机的螺杆温度为I区190、II区195、III区200、IV区说明书CN102336955ACN102336966A2/2页4200、V区205、VI区205、VII区200、机头温度215,螺杆转速为200转/分。0012随着填料的微细化,粒子的比表面积增大,填料与基体的接触面积增大,因而填料与聚合物发生物理或化学结合的可能性大,材料受冲击时会产生更多的微裂纹和吸收更多的冲击能。但填料的。

10、用量过大,粒子过于接近,微裂纹易发展成宏观开裂,体系性能变差。由于纳米微粒的粒径小,极性强,而PP极性弱,两者相容性差,加之微粒的表面能高、易团聚,难以达到均匀分散,所以填料在与PP共混之前要用偶联剂对粒子表面进行处理,将偶联剂均匀地包覆在粒子表面以防止其团聚,从而提高分散效果。0013具体各组分配比0014基体树脂均聚PP、共聚PP中的一种或两种混合物100份0015无机微纳米填料纳米CACO3130份、滑石粉1250目130份0016偶联剂硅烷偶联剂KH550、KH560;钛酸酯偶联剂NDZ101、NDZ102中的一种021份0017润滑剂白油、硬脂酸钙、十二烷基苯磺酸钠中的一种15份0018首先将聚丙烯、纳米碳酸钙和偶联剂混合均匀后挤出造粒得到母料,然后按照聚合物加工成型的方法将聚合物母料、聚丙烯、滑石粉和助剂在双螺杆挤出机中挤出。加热段温度为185210,机头温度为190220,螺杆转速180240R/MIN,挤出后水冷却、切粒机造粒,将粒料干燥至水分含量在001以下即得改性聚丙烯。说明书CN102336955A。

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