CN106589595A - 一种pp复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种PP复合材料及其制备方法,按重量份由以下组分组成:PP为60份‑80份;CeO2接枝物为20份‑30份;抗静电剂为8份‑12份;相容剂为0.2份‑0.4份;抗氧剂为0.1份‑0.5份;润滑剂为0.1份‑0.3份。在纳米CeO2粒子表面接枝PS,可有效提高纳米CeO2粒子在PP基体中的分散,从而提高它们之间的相容性;在材料中加入SEBS,可减少纳米CeO2接枝PS与PP在结构上的差异性,从而进一步增强CeO2接枝物与PP的相容性,提高纳米CeO2粒子在基体中的分散度,从而提升了PP复合材料的物理性能。纳米CeO2的加入提高了PP复合材料的抛光效果。石墨烯的添加提高了PP复合材料的抗静电能力。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域,特别是指一种PP复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)是一种性能优良的通用塑料,它化学稳定性高,还具有很好的耐热性、耐化学腐蚀性等特点,被广泛地应用于汽车、家电等各大领域中。它的表面电阻率在1013-1015之间,抗静电效果不佳,抛光效果也一般,难以适应现有技术的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种PP复合材料及其制备方法,以解决现有技术的PP材料抗静电效果及抛光效果不佳的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种PP复合材料,按重量份由以下组分组成:
所述CeO2接枝物的制备方法:
1)将纳米CeO2粒子、溴化铜及苯甲醚加入装有磁子的封管中进行超声分散;
2)再加入聚苯乙烯和五甲基二乙烯三胺后快速将封管置入液氮中,经过至少两次的冷冻-抽真空-熔化的循环过程后进行封口;
3)将步骤2)的封管置于170-190℃的油浴中反应20-24h后取出置于冷水中以停止反应;
4)将步骤3)中的产物用四氢呋喃稀释、离心、洗涤及干燥得到CeO2接枝物。
所述纳米CeO2粒子、所述溴化铜、所述苯甲醚、所述聚苯乙烯及所述五甲基二乙烯三胺的质量比为25-35:0.4-0.8:0.2-0.6:8-16:2-4。
所述抗静电剂为石墨烯。
所述相容剂为SEBS。
所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。
所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸钾中的一种或多种的混合。
上述任一项的PP复合材料的制备方法,包括以下步骤:
1)称取60份-80份PP、20份-30份CeO2接枝物、8份-12份抗静电剂、0.2份-0.4份相容剂、0.1份-0.5份抗氧剂、0.1份-0.3份润滑剂混合并搅拌均匀,得到混合料;
2)将步骤1)中得到的混合料挤出造粒,即得到PP复合材料。
所述步骤2)具体为:
将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒,其中,所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区,一区温度180-220℃,二区温度220-240℃,三区温度220-240℃,四区温度220-240℃,五区温度220-240℃,六区温度220-240℃,机头温度220~-40℃,螺杆转速200-280r/min。
本发明的有益效果是:
在纳米CeO2粒子表面接枝PS,可有效提高纳米CeO2粒子在PP基体中的分散,从而提高它们之间的相容性。
在材料中加入SEBS,可减少纳米CeO2接枝PS与PP在结构上的差异性,从而进一步增强CeO2接枝物与PP的相容性,提高纳米CeO2粒子在基体中的分散度,从而提升了PP复合材料的物理性能。
纳米CeO2的加入提高了PP复合材料的抛光效果。
石墨烯的添加提高了PP复合材料的抗静电能力。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案,以下的实施例例仅是示例性的,仅能用来解释和说明本发明的技术方案,而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本发明的实施例中所用的原料如下:
PP(型号Z30S),茂名石化;纳米CeO2粒子,北京德科岛金科技有限公司;SEBS(型号2705Z),美国科腾;石墨烯,长沙罗斯科技;硬脂酸钙,湖北中料化工;硬质酸钠,湖北兴银河化工;硬脂酸钾,郑州邦诺化工;溴化铜,湖北银河化工;苯甲醚,淮安德邦化工有限公司;聚苯乙烯(型号350),中国***乔;五甲基二乙烯三胺,上海雨田化工;抗静电剂(型号Atmer163、Atmer190),英国禾大;抗氧剂(型号Irganox168、Irganox1010、Irganox1330),瑞士汽巴精化。
本发明所用的测试仪器如下:
ZSK30型双螺杆挤出机,德国W&P公司;JL-1000型拉力试验机,广州市广才实验仪器公司生产;HTL900-T-5B型注射成型机,海太塑料机械有限公司生产;XCJ-500型冲击测试机,承德试验机厂生产;QT-1196型拉伸测试仪,东莞市高泰检测仪器有限公司;QD-GJS-B12K型高速搅拌机,北京恒奥德仪器仪表有限公司。
本申请提供一种PP复合材料,按重量份由以下组分组成:
所述CeO2接枝物的制备方法:
1)将纳米CeO2粒子、溴化铜及苯甲醚加入装有磁子的封管中进行超声分散;
2)再加入聚苯乙烯和五甲基二乙烯三胺后快速将封管置入液氮中,经过至少两次的冷冻-抽真空-熔化的循环过程后进行封口;
3)将步骤2)的封管置于170-190℃的油浴中反应20-24h后取出置于冷水中以停止反应;
4)将步骤3)中的产物用四氢呋喃稀释、离心、洗涤及干燥得到CeO2接枝物。
所述纳米CeO2粒子、所述溴化铜、所述苯甲醚、所述聚苯乙烯及所述五甲基二乙烯三胺的质量比为25-35:0.4-0.8:0.2-0.6:8-16:2-4。
所述抗静电剂为石墨烯。
所述相容剂为SEBS。
所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。
所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸钾中的一种或多种的混合。
上述任一项的PP复合材料的制备方法,包括以下步骤:
1)称取60份-80份PP、20份-30份CeO2接枝物、8份-12份抗静电剂、0.2份-0.4份相容剂、0.1份-0.5份抗氧剂、0.1份-0.3份润滑剂混合并搅拌均匀,得到混合料;
2)将步骤1)中得到的混合料挤出造粒,即得到PP复合材料。
所述步骤2)具体为:
将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒,其中,所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区,一区温度180-220℃,二区温度220-240℃,三区温度220-240℃,四区温度220-240℃,五区温度220-240℃,六区温度220-240℃,机头温度220~-40℃,螺杆转速200-280r/min。
制备例1
CeO2接枝物的制备方法:
1)将纳米CeO2粒子、溴化铜及苯甲醚加入装有磁子的封管中进行超声分散;
2)再加入聚苯乙烯和五甲基二乙烯三胺后快速将封管置入液氮中,经过至少两次的冷冻-抽真空-熔化的循环过程后进行封口;
3)将步骤2)的封管置于170-190℃的油浴中反应20h后取出置于冷水中以停止反应;
4)将步骤3)中的产物用四氢呋喃稀释、离心、洗涤及干燥得到CeO2接枝物。
所述纳米CeO2粒子、所述溴化铜、所述苯甲醚、所述聚苯乙烯及所述五甲基二乙烯三胺的质量比为25:0.4:0.2:8:2。
在本制备例及以下的制备例中,步骤2)中的两次冷冻-抽真空-熔化的循环过程是指第一次加入聚苯乙烯和五甲基二乙烯三胺后,发行快速反应,产生大量的热,此时将封管置于液氮中,快速冷冻后,使反应近乎停止,以防止反应过度,然后对封管抽真空,再熔化,在熔化过程中,因为温度较低,使反应速度降低,当完全熔化后,反应速度再次快速提高,此时再次将封管置于液氮中,快速冷冻后,使反应再次近乎停止,然后再次抽真空,再次熔化,使反应再次提高,可根据需要采用如上的两次或两次以上的循环,使反应完全。
制备例2
所述CeO2接枝物的制备方法:
1)将纳米CeO2粒子、溴化铜及苯甲醚加入装有磁子的封管中进行超声分散;
2)再加入聚苯乙烯和五甲基二乙烯三胺后快速将封管置入液氮中,经过至少两次的冷冻-抽真空-熔化的循环过程后进行封口;
3)将步骤2)的封管置于170-190℃的油浴中反应24h后取出置于冷水中以停止反应;
4)将步骤3)中的产物用四氢呋喃稀释、离心、洗涤及干燥得到CeO2接枝物。
所述纳米CeO2粒子、所述溴化铜、所述苯甲醚、所述聚苯乙烯及所述五甲基二乙烯三胺的质量比35:0.8:0.6:16:4。
制备例3
所述CeO2接枝物的制备方法:
1)将纳米CeO2粒子、溴化铜及苯甲醚加入装有磁子的封管中进行超声分散;
2)再加入聚苯乙烯和五甲基二乙烯三胺后快速将封管置入液氮中,经过至少两次的冷冻-抽真空-熔化的循环过程后进行封口;
3)将步骤2)的封管置于170-190℃的油浴中反应21h后取出置于冷水中以停止反应;
4)将步骤3)中的产物用四氢呋喃稀释、离心、洗涤及干燥得到CeO2接枝物。
所述纳米CeO2粒子、所述溴化铜、所述苯甲醚、所述聚苯乙烯及所述五甲基二乙烯三胺的质量比为30:0.5:0.3:10:3。
制备例4
所述CeO2接枝物的制备方法:
1)将纳米CeO2粒子、溴化铜及苯甲醚加入装有磁子的封管中进行超声分散;
2)再加入聚苯乙烯和五甲基二乙烯三胺后快速将封管置入液氮中,经过至少两次的冷冻-抽真空-熔化的循环过程后进行封口;
3)将步骤2)的封管置于170-190℃的油浴中反应22h后取出置于冷水中以停止反应;
4)将步骤3)中的产物用四氢呋喃稀释、离心、洗涤及干燥得到CeO2接枝物。
所述纳米CeO2粒子、所述溴化铜、所述苯甲醚、所述聚苯乙烯及所述五甲基二乙烯三胺的质量比为28:0.6:0.4:12:2.2。
制备例5
所述CeO2接枝物的制备方法:
1)将纳米CeO2粒子、溴化铜及苯甲醚加入装有磁子的封管中进行超声分散;
2)再加入聚苯乙烯和五甲基二乙烯三胺后快速将封管置入液氮中,经过至少两次的冷冻-抽真空-熔化的循环过程后进行封口;
3)将步骤2)的封管置于170-190℃的油浴中反应23h后取出置于冷水中以停止反应;
4)将步骤3)中的产物用四氢呋喃稀释、离心、洗涤及干燥得到CeO2接枝物。
所述纳米CeO2粒子、所述溴化铜、所述苯甲醚、所述聚苯乙烯及所述五甲基二乙烯三胺的质量比为32:0.7:0.5:13:3。
实施例1
(1)称取60份PP、20份制备例1的CeO2接枝物、8份石墨烯、0.2份SEBS、0.1份Irganox168、0.1份硬脂酸钙混合并搅拌均匀,得到混合料;
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒,即得到PP复合材料P1。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为:一区温度180℃,二区温度220℃,三区温度220℃,四区温度220℃,五区温度220℃,六区温度220℃,机头温度220℃;螺杆转速200r/min。
实施例2
(1)称取80份PP、30份制备例2的CeO2接枝物、12份石墨烯、0.4份SEBS、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1330、0.2份Irganox1010、0.1份硬脂酸钙、0.1份硬质酸钠、0.1份硬脂酸钾混合并搅拌均匀,得到混合料;
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒,即得到PP复合材料P2。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为:一区温度220℃,二区温度240℃,三区温度240℃,四区温度240℃,五区温度240℃,六区温度240℃,机头温度240℃;螺杆转速240r/min。
实施例3
(1)称取70份PP、25份制备例3的CeO2接枝物、10份石墨烯、0.3份SEBS、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1330、0.2份Irganox1010、0.1份硬脂酸钙、0.1份硬质酸钠、0.1份硬脂酸钾混合并搅拌均匀,得到混合料;
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒,即得到PP复合材料P3。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为:一区温度200℃,二区温度230℃,三区温度230℃,四区温度230℃,五区温度230℃,六区温度230℃,机头温度230℃;螺杆转速280r/min。
实施例4
(1)称取65份PP、23份制备例4的CeO2接枝物、9份石墨烯、0.35份SEBS、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox1330、0.1份硬脂酸钾、0.1份硬脂酸钠混合并搅拌均匀,得到混合料;
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒,即得到PP复合材料P4。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为:一区温度195℃,二区温度235℃,三区温度235℃,四区温度235℃,五区温度235℃,六区温度235℃,机头温度235℃;螺杆转速250r/min。
实施例5
(1)称取72份PP、21份制备例5的CeO2接枝物、11份石墨烯、0.25份SEBS、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.1份硬脂酸钾、0.1份硬脂酸锌混合并搅拌均匀,得到混合料;
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒,即得到PP复合材料P5。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为:一区温度205℃,二区温度225℃,三区温度225℃,四区温度225℃,五区温度225℃,六区温度225℃,机头温度225℃;螺杆转速225r/min。
对比例1
(1)称取65份PP、25份纳米CeO2粒子、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.1份硬脂酸钾、0.1份硬脂酸锌混合并搅拌均匀,得到混合料;
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒,即得到PP复合材料D1。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为:一区温度265℃,二区温度285℃,三区温度285℃,四区温度285℃,五区温度285℃,六区温度285℃,机头温度285℃;螺杆转速255r/min。
性能测试:
将上述实施例1-5及对比例1制备的PP复合材料用注塑机制成样条测试,测试数据如下表:
注:本表中的表面粗糙度特指固定抛光压力为4.5psi,在碱性(pH=10)抛光浆料中,且在5μm×5μm范围内的抛光效果。
从上表可以看出,从表中还可以看出实施例1-5的PP复合材料力学性能、抗静电性能、抛光性能都要好于对比例1。这大大扩展了PP复合材料的应用领域,具有非常重要的意义。
以上仅是本发明的优选实施方式的描述,应当指出,由于文字表达的有限性,而在客观上存在无限的具体结构,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种PP复合材料,其特征在于:按重量份由以下组分组成:
所述CeO2接枝物的制备方法:
1)将纳米CeO2粒子、溴化铜及苯甲醚加入装有磁子的封管中进行超声分散;
2)再加入聚苯乙烯和五甲基二乙烯三胺后快速将封管置入液氮中,经过至少两次的冷冻-抽真空-熔化的循环过程后进行封口;
3)将步骤2)的封管置于170-190℃的油浴中反应20-24h后取出置于冷水中以停止反应;
4)将步骤3)中的产物用四氢呋喃稀释、离心、洗涤及干燥得到CeO2接枝物。
2.根据权利要求1所述的PP复合材料,其特征在于:所述纳米CeO2粒子、所述溴化铜、所述苯甲醚、所述聚苯乙烯及所述五甲基二乙烯三胺的质量比为25-35:0.4-0.8:0.2-0.6:8-16:2-4。
3.根据权利要求1所述的PP复合材料,其特征在于所述抗静电剂为石墨烯。
4.根据权利要求1所述的PP复合材料,其特征在于所述相容剂为SEBS。
5.根据权利要求1所述的PP复合材料,其特征在于所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。
6.根据权利要求1所述的PP复合材料,其特征在于所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸钾中的一种或多种的混合。
7.上述权利要求1至6中任一项的PP复合材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)称取60份-80份PP、20份-30份CeO2接枝物、8份-12份抗静电剂、0.2份-0.4份相容剂、0.1份-0.5份抗氧剂、0.1份-0.3份润滑剂混合并搅拌均匀,得到混合料;
2)将步骤1)中得到的混合料挤出造粒,即得到PP复合材料。
8.根据权利要求7所述的PP复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤2)具体为:
将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒,其中,所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区,一区温度180-220℃,二区温度220-240℃,三区温度220-240℃,四区温度220-240℃,五区温度220-240℃,六区温度220-240℃,机头温度220~-40℃,螺杆转速200-280r/min。
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