CN111073157A - 钢琴黑高冲击高光黑色聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢琴黑高冲击高光黑色聚丙烯复合材料及其制备方法,其通过将高色素炭黑和硅烷偶联剂及硬脂酸镁混合后,配合聚丙烯蜡和无规共聚聚丙烯制备得到炭黑母粒,然后通过限定共聚聚丙烯和均聚聚丙烯的熔融指数,并结合具有特定熔融指数的乙烯‑丙烯弹性体和乙烯‑辛烯弹性体来改善复合材料的冲击性能,最终所得复合材料具有优异的高冲击性、高光泽,并能够达到传统黑色ABS的黑度和光泽度,取代传统黑色ABS,降低成本,提高效益,扩大了聚丙烯的使用领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法,尤其涉及一种钢琴黑高冲击高光黑色聚丙烯复合材料及其制备方法,属于改性复合高分子材料技术领域。
背景技术
现有的高冲击性聚丙烯材料的光泽度普遍不高,且很难达到较高的黑度,因此目前现有的需要高光泽度且黑度较高的汽车及家电用高分子材料几乎均使用ABS等苯乙烯类高分子材料。
但现有的苯乙烯类高分子材料具有密度高、重量大、***格高且耐候性差的问题,当用于汽车或家电等长期被光照射的部位时,会随着时间的变化逐渐变黄。因此如何在保证聚丙烯材料高冲击性的基础上,提高其光泽度和黑度,并提高其耐候性、降低成本,成为当前亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种钢琴黑高冲击高光黑色聚丙烯复合材料及其制备方法,由该制备方法制备所得的聚丙烯复合材料具有高冲击性、高光泽,并能够达到传统黑色ABS的黑度和光泽度,能够取代传统黑色ABS,降低成本,提高效益。
本发明的技术方案是:
本发明公开了一种钢琴黑高冲击高光黑色聚丙烯复合材料,该聚丙烯复合材料包括下述按聚丙烯复合材料总质量百分比计的各组分:第一共聚聚丙烯30-50wt.%、第一均聚聚丙烯30-40wt.%、乙烯-丙烯弹性体5-15wt.%、乙烯-辛烯弹性体5-15wt.%和炭黑母粒1-5wt.%;
其中炭黑母粒由包括下述按炭黑母粒总质量百分比计的各组分造粒制成:20-50wt.%高色素炭黑、0.5-1.0wt.%硅烷偶联剂、0.5-1.0wt.%硬脂酸镁、0.5-3.0wt.%聚丙烯蜡和余量无规共聚聚丙烯。
其进一步的技术方案是:
所述无规共聚聚丙烯在230℃且2.16Kg负荷下的熔融指数为10-30g/10min。
其进一步的技术方案是:
所述炭黑母粒是通过下述方法制备得到的:准确称取20-50wt.%高色素炭黑、0.5-1.0wt.%硅烷偶联剂、0.5-1.0wt.%硬脂酸镁、0.5-3.0wt.%聚丙烯蜡和余量无规共聚聚丙烯,先向高色素炭黑中加入硅烷偶联剂和硬脂酸镁并使用200-300rpm的速度混合均匀得到第一混合物,然后向该第一混合物中加入聚丙烯蜡并采用100-150rpm的速度混合至均匀得到第二混合物,最后向第二混合物中加入无规共聚聚丙烯后混合均匀得到第三混合物,将该第三混合物通过双螺杆挤出机进行熔融挤出造粒,得到所述炭黑母粒。
其进一步的技术方案是:
所述第一共聚聚丙烯在230℃且2.16Kg负荷下的熔融指数为20-40g/10min。
其进一步的技术方案是:
所述第一均聚聚丙烯在230℃且2.16Kg负荷下的熔融指数为60-90g/10min。
其进一步的技术方案是:
所述乙烯-丙烯弹性体在190℃且2.16Kg负荷下的熔融指数为0.5-10g/10min,优选2-5g/10min。
其进一步的技术方案是:
所述乙烯-辛烯弹性体在190℃且2.16Kg负荷下的熔融指数为5-30g/10min,优选10-20g/10min。
本发明还公开了一种上述钢琴黑高冲击高光黑色聚丙烯复合材料的制备方法,该制备方法主要包括下述步骤:
S1:炭黑母粒的制备
1)准确称取20-50wt.%高色素炭黑、0.5-1.0wt.%硅烷偶联剂、0.5-1.0wt.%硬脂酸镁、0.5-3.0wt.%聚丙烯蜡和余量无规共聚聚丙烯;
2)向高色素炭黑中加入硅烷偶联剂和硬脂酸镁并使用200-300rpm的速度混合均匀得到第一混合物;
3)向该第一混合物中加入聚丙烯蜡并采用100-150rpm的速度混合至均匀得到第二混合物;
4)向第二混合物中加入无规共聚聚丙烯后混合均匀得到第三混合物;
5)将该第三混合物通过双螺杆挤出机进行熔融挤出造粒,得到炭黑母粒;
S2:聚丙烯复合材料的制备
1)准确称取第一共聚聚丙烯30-50wt.%、第一均聚聚丙烯30-40wt.%、乙烯-丙烯弹性体5-15wt.%、乙烯-辛烯弹性体5-15wt.%和炭黑母粒1-5wt.%,并将上述原料投入混合机中共混至均匀,得到预混物;
2)将前述预混物投入双螺杆挤出机中进行熔融混合并挤出造粒,得到所述钢琴黑高冲击高光黑色聚丙烯复合材料,其中双螺杆挤出机的螺杆长径比为(40-45):1,螺筒温度为230-250℃,螺杆转速为500-600rpm。
本发明的有益技术效果是:本申请中通过将高色素炭黑和硅烷偶联剂及硬脂酸镁混合后,配合聚丙烯蜡和无规共聚聚丙烯制备得到炭黑母粒,然后通过限定共聚聚丙烯和均聚聚丙烯的熔融指数,并结合具有特定熔融指数的乙烯-丙烯弹性体和乙烯-辛烯弹性体来改善复合材料的冲击性能,其中低熔指的乙烯-丙烯弹性体提供与聚丙烯更好的相容性,在改善高冲击的同时提高光泽度,其中高熔指的乙烯-辛烯弹性体与低熔指乙烯-丙烯弹性体相容,能够提供更加优良的冲击性能,最终所得复合材料具有优异的高冲击性、高光泽,并能够达到传统黑色ABS的黑度和光泽度,取代传统黑色ABS,降低成本,提高效益,扩大了聚丙烯的使用领域。
具体实施方式
为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,下面结合具体实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述,以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
按照下述具体实施例和对比例所述配方,并采用下述制备方法制备钢琴黑高冲击高光黑色聚丙烯复合材料,未提及的原料及制备方法均为本领域常规技术手段,本领域技术人员在聚丙烯组合物加工范围内可以做合乎实际情况的任意选择。
下述具体实施例和对比例中所使用的原材料如下所述:
硅烷偶联剂:选用KH550;
无规共聚聚丙烯:在230℃且2.16Kg负荷下的熔融指数为25g/10min;
第一共聚聚丙烯:在230℃且2.16Kg负荷下的熔融指数为35g/10min;
第一均聚聚丙烯:在230℃且2.16Kg负荷下的熔融指数为70g/10min;
乙烯-丙烯弹性体:在190℃且2.16Kg负荷下的熔融指数为3.5g/10min;
乙烯-辛烯弹性体:在190℃且2.16Kg负荷下的熔融指数为15g/10min。
按照下述制备方法进行炭黑母粒的制备:
1)按照表1中各组分用量准确称取高色素炭黑、硅烷偶联剂、硬脂酸镁、聚丙烯蜡和无规共聚聚丙烯;
2)向高色素炭黑中加入硅烷偶联剂和硬脂酸镁并使用200-300rpm的速度混合均匀得到第一混合物;
3)向该第一混合物中加入聚丙烯蜡并采用100-150rpm的速度混合至均匀得到第二混合物;
4)向第二混合物中加入无规共聚聚丙烯后混合均匀得到第三混合物;
5)将该第三混合物通过双螺杆挤出机进行熔融挤出造粒,得到炭黑母粒。
表1炭黑母粒各组分用量(wt.%)
上述炭黑母粒中以炭黑母粒1、炭黑母粒5、炭黑母粒6和炭黑母粒7为具体实施例,炭黑母粒2、炭黑母粒3和炭黑母粒4为对比实施例。
按照下述制备方法进行聚丙烯复合材料的制备:
1)按照表2中各组分用量准确称取第一共聚聚丙烯、第一均聚聚丙烯、乙烯-丙烯弹性体、乙烯-辛烯弹性体和炭黑母粒,并将上述原料投入混合机中共混至均匀,得到预混物;
2)将前述预混物投入双螺杆挤出机中进行熔融混合并挤出造粒,得到所述钢琴黑高冲击高光黑色聚丙烯复合材料,其中双螺杆挤出机的螺杆长径比为(40-45):1,螺筒温度为230-250℃,螺杆转速为500-600rpm。
以上述炭黑母粒5为具体实施例聚丙烯复合材料所使用的炭黑母粒,炭黑母粒2、3和4为对比实施例聚丙烯复合材料所使用的炭黑母粒。
表2聚丙烯复合材料各组分用量(wt.%)
使用上述成型的聚丙烯复合材料成型可用于成型汽车格栅、雾灯盖板和手持吸尘器外壳等汽车及家电领域用,上述复合材料的综合性能如表3中所述,同时以常规黑色ABS材料为对比例13进行对比。
下表中各性能测试的方法和标准如下:
密度:测试方法参照ISO 1183;
缺口冲击强度:测试方法参照ISO 179;
60°光泽度:测试方法参照ISO 2813
黑度:测试方法参照ISO 7724
耐紫外性:测试方法参照SAE J2527标准。
表3聚丙烯复合材料的综合性能
以上所述仅是本发明的优选实施方式,并不用于限制本发明,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种钢琴黑高冲击高光黑色聚丙烯复合材料,其特征在于,包括下述按聚丙烯复合材料总质量百分比计的各组分:第一共聚聚丙烯30-50wt.%、第一均聚聚丙烯30-40wt.%、乙烯-丙烯弹性体5-15wt.%、乙烯-辛烯弹性体5-15wt.%和炭黑母粒1-5wt.%;
其中炭黑母粒由包括下述按炭黑母粒总质量百分比计的各组分造粒制成:20-50wt.%高色素炭黑、0.5-1.0wt.%硅烷偶联剂、0.5-1.0wt.%硬脂酸镁、0.5-3.0wt.%聚丙烯蜡和余量无规共聚聚丙烯。
2.根据权利要求1所述的钢琴黑高冲击高光黑色聚丙烯复合材料,其特征在于,所述无规共聚聚丙烯在230℃且2.16Kg负荷下的熔融指数为10-30g/10min。
3.根据权利要求1或2所述的钢琴黑高冲击高光黑色聚丙烯复合材料,其特征在于,所述炭黑母粒是通过下述方法制备得到的:准确称取20-50wt.%高色素炭黑、0.5-1.0wt.%硅烷偶联剂、0.5-1.0wt.%硬脂酸镁、0.5-3.0wt.%聚丙烯蜡和余量无规共聚聚丙烯,先向高色素炭黑中加入硅烷偶联剂和硬脂酸镁并使用200-300rpm的速度混合均匀得到第一混合物,然后向该第一混合物中加入聚丙烯蜡并采用100-150rpm的速度混合至均匀得到第二混合物,最后向第二混合物中加入无规共聚聚丙烯后混合均匀得到第三混合物,将该第三混合物通过双螺杆挤出机进行熔融挤出造粒,得到所述炭黑母粒。
4.根据权利要求1所述的钢琴黑高冲击高光黑色聚丙烯复合材料,其特征在于,所述第一共聚聚丙烯在230℃且2.16Kg负荷下的熔融指数为20-40g/10min。
5.根据权利要求1所述的钢琴黑高冲击高光黑色聚丙烯复合材料,其特征在于,所述第一均聚聚丙烯在230℃且2.16Kg负荷下的熔融指数为60-90g/10min。
6.根据权利要求1所述的钢琴黑高冲击高光黑色聚丙烯复合材料,其特征在于,所述乙烯-丙烯弹性体在190℃且2.16Kg负荷下的熔融指数为0.5-10g/10min。
7.根据权利要求6所述的钢琴黑高冲击高光黑色聚丙烯复合材料,其特征在于,所述乙烯-丙烯弹性体在190℃且2.16Kg负荷下的熔融指数为2-5g/10min。
8.根据权利要求1所述的钢琴黑高冲击高光黑色聚丙烯复合材料,其特征在于,所述乙烯-辛烯弹性体在190℃且2.16Kg负荷下的熔融指数为5-30g/10min。
9.根据权利要求8所述的钢琴黑高冲击高光黑色聚丙烯复合材料,其特征在于,所述乙烯-辛烯弹性体在190℃且2.16Kg负荷下的熔融指数为10-20g/10min。
10.一种钢琴黑高冲击高光黑色聚丙烯复合材料的制备方法,其特征在于,主要包括下述步骤:
S1:炭黑母粒的制备
1)准确称取20-50wt.%高色素炭黑、0.5-1.0wt.%硅烷偶联剂、0.5-1.0wt.%硬脂酸镁、0.5-3.0wt.%聚丙烯蜡和余量无规共聚聚丙烯;
2)向高色素炭黑中加入硅烷偶联剂和硬脂酸镁并使用200-300rpm的速度混合均匀得到第一混合物;
3)向该第一混合物中加入聚丙烯蜡并采用100-150rpm的速度混合至均匀得到第二混合物;
4)向第二混合物中加入无规共聚聚丙烯后混合均匀得到第三混合物;
5)将该第三混合物通过双螺杆挤出机进行熔融挤出造粒,得到炭黑母粒;
S2:聚丙烯复合材料的制备
1)准确称取第一共聚聚丙烯30-50wt.%、第一均聚聚丙烯30-40wt.%、乙烯-丙烯弹性体5-15wt.%、乙烯-辛烯弹性体5-15wt.%和炭黑母粒1-5wt.%,并将上述原料投入混合机中共混至均匀,得到预混物;
2)将前述预混物投入双螺杆挤出机中进行熔融混合并挤出造粒,得到所述钢琴黑高冲击高光黑色聚丙烯复合材料,其中双螺杆挤出机的螺杆长径比为(40-45):1,螺筒温度为230-250℃,螺杆转速为500-600rpm。
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