CN111117068A - 一种改性聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种改性聚丙烯复合材料，其原辅料配比包括58份～84.5份聚丙烯的纯树脂颗粒料、15份～40份聚苯硫醚纤维料和0.5份～2份硅烷偶联剂，该聚丙烯复合材料为由原辅料均匀混合成型的复材颗粒。利用双螺杆挤出机沿螺杆输送向前后分布的主喂料口和侧喂料口同步喂料，经过熔融、分散、均化后自机头网板挤出成型为若干根熔体细流，再经过水冷定性、通过切粒机剪切成颗粒，或进一步进行尺寸筛选。应用本发明改性聚丙烯复材及其制法，通过PPS纤维改性PP，成倍增加了机械强度，降低了材料比重、介电常数及介电损耗，优化的性能提供了运输安装的便利性，满足多领域应用的需求。

Description

一种改性聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种热塑性塑料改性方案，尤其涉及一种改性聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯，简称PP，是由丙烯单体聚合生成的一种热塑性塑料，属于四大通用塑料之一，具有优良的综合性能和较低廉的价格。广泛应用于汽车、家电、电子、纺织、建筑、医疗器械、日用品、设备零部件等各行各业。由于PP材料本身的结构所致，也存在着强度低、韧性差、成型收缩大、易老化、不阻燃等缺点。在具体的应用领域，为了满足工况要求，往往需要进行改性，以针对性地提高其性能，常规改性有增韧、增强、阻燃、抗静电、耐磨、耐温、着色等，而其中玻纤增强改性是用途最广用量最大的一种。
一般PP的增强改性，常用的方法是填充玻璃纤维、碳纤维，也有填充玄武岩纤维、矿物晶须等。改性后虽然强度能够提高，然而依旧存在较多明显的缺点：1.增加了材料的重量，不符合轻量化的发展要求；2.降低了材料的介电性能，现有技术采用的玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维以及矿物晶须等增强材料都具有较高的介电常数和介电损耗，限制了其在电子、电机、电缆、通讯、新能源储能等领域的应用。
发明内容
本发明的目的旨在提出一种改性聚丙烯复合材料及其制备方法，以改善材料比重、机械强度、介电常数及损耗等利于扩展应用的性能。
本发明实现上述一个目的的技术解决方案是，一种改性聚丙烯复合材料，其特征在于：原辅料配比包括58份～84.5份聚丙烯的纯树脂颗粒料、15份～40份聚苯硫醚纤维料和0.5份～2份硅烷偶联剂，所述聚丙烯复合材料为由原辅料均匀混合成型的复材颗粒。
进一步地，所述聚苯硫醚纤维料的尺寸规格为直径5μm～100μm，长度3mm～10mm。
进一步地，所述硅烷偶联剂选为KH550、KH560、KH570中的一种。进一步地，所述AlN为片层形态，且组分含量为20～60份。
本发明实现上述另一个目的的技术解决方案是，一种改性聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：根据原辅料配比称取聚丙烯树脂颗粒、聚苯硫醚纤维和硅烷偶联剂，利用双螺杆挤出机沿螺杆输送向前后分布的主喂料口和侧喂料口同步喂料，经过熔融、分散、均化后自机头网板挤出成型为若干根熔体细流，再经过水冷定性、通过切粒机剪切成颗粒。
进一步地，所述主喂料口位于双螺杆挤出机相对机头网板的主螺杆远端，且主喂料口上方悬空设有主喂料失重称，所述聚丙烯树脂颗粒自主喂料口喂入主螺杆。
进一步地，所述侧喂料口包括距离机头网板远的2号侧喂料口和距离机头网板近的1号侧喂料口，且各侧喂料口上方悬空设有喂料失重称，所述硅烷偶联剂自2号侧喂料口喂入双螺杆，所述聚苯硫醚纤维自1号侧喂料口喂入双螺杆。
进一步地，所述聚丙烯复合材料剪切成颗粒后，还包括通过往复式振动筛进行尺寸筛选。
应用本发明改性聚丙烯复材及其制法，具备突出的实质性特点和显著的进步性：通过PPS纤维改性PP，成倍增加了机械强度，降低了材料比重、介电常数及介电损耗，优化的性能提供了运输安装的便利性，满足多领域应用的需求。
附图说明
图1为本发明改性聚丙烯复合材料制备所用设备的结构示意简图。
具体实施方式
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握，从而对本发明的保护范围做出更为清晰的界定。
本发明设计者在长期从事热塑性材料设计和制造过程中，分析并研究了现有PP材料改性比重大、机械强度不足、介电性能降低等诸多不足，为扩展PP材料在各行各业的应用及满足性能要求，着手研发并创新提出了一种改性聚丙烯复合材料及其制备方法。
从改性PP复合材料的配比组成概述来理解，其原辅料配比以重量份数计包括：58份～84.5份聚丙烯的纯树脂颗粒料、15份～40份聚苯硫醚纤维料和0.5份～2份硅烷偶联剂，上述原辅料均匀混合、熔融、挤出成型等工艺制成聚丙烯复合材料的颗粒。
其中聚苯硫醚纤维料的尺寸规格为直径5μm～100μm，长度3mm～10mm。而硅烷偶联剂选为KH550、KH560、KH570中的一种。
在上述原料组分的基础上，如图1所示进一步从该改性PP复合材料制备方法的概述来理解：根据原辅料配比称取聚丙烯树脂颗粒、聚苯硫醚纤维和硅烷偶联剂，利用双螺杆挤出机7沿螺杆输送向前后分布的主喂料口1和侧喂料口同步喂料，经过熔融、分散、均化后自机头网板8挤出成型为若干根熔体细流，再经过水槽9水冷定性、通过切粒机10剪切成颗粒。其中主喂料口1位于双螺杆挤出机相对机头网板8的主螺杆远端，且主喂料口1上方悬空设有主喂料失重称2，上述聚丙烯树脂颗粒自主喂料口喂入主螺杆。而侧喂料口包括距离机头网板远的2号侧喂料口3和距离机头网板近的1号侧喂料口6，且各侧喂料口上方悬空设有喂料失重称4、5，上述硅烷偶联剂自2号侧喂料口3喂入双螺杆，上述聚苯硫醚纤维自1号侧喂料口6喂入双螺杆。
此外，该聚丙烯复合材料剪切成颗粒后，还包括通过往复式振动筛11进行尺寸筛选。即筛掉尺寸过大和过小的颗粒，最后得到符合要求的PPS纤维增强改性PP复合材料。当然，制备方法也不仅限于上述双螺杆挤出，亦可参考借鉴LFT-D等成型工艺进行制作。
从上述原辅料组分和制备方法的概述，可以理解到该材料导热性能提升的原理如下：本发明通过采用比重较小的PPS纤维作为填料对PP进行材料改性，降低了改性后pp成品的整体比重，密度降至0.9～1.1g/cm3，由此可见该更轻的材料便于携带，有望节约可观的运输费用及安装费用。而且PPS纤维同时带来了成品机械强度的成倍增加，高达40～70MPa，满足汽车、家电等领域的使用需求。此外介电常数也被降至2.2-3.0、介电损耗0.001～0.003，克服了玻纤等改性PP材料介电性能差的缺点，可较好地应用于电子、电缆、通讯、新能源等领域。
为更直观地理解上述改性PP复合材料的制备成型过程及所取得技术效果的原理，请参见如下优选实施例。
组分配比上：聚丙烯颗粒，添加份数为74份；聚苯硫醚短纤维（长度5mm、直径20μm），添加份数为25份，硅烷偶联剂（KH570），添加份数为1份，通过失重称计量后，同步喂入双螺杆挤出机中，挤出机的温度设为140℃～220℃，螺杆转速为300～400rpm。后续的冷却、切粒省略描述。而由此所制得的PPS纤维改性PP材料经试验测定的主要性能为：密度1.02g/cm3，拉伸强度47MPa，冲击强度50，J/M,介电常数为2.6，介电损耗为0.002。
综上对于本发明实施例的详细说明，使得本发明技术方案的创新实质得以彰显，并且具备突破当前保温材料的诸多优点：通过PPS纤维改性PP，成倍增加了机械强度，降低了材料比重、介电常数及介电损耗，优化的性能提供了运输安装的便利性，满足多领域应用的需求。

Claims (7)

1.一种改性聚丙烯复合材料，其特征在于：原辅料配比包括58份～84.5份聚丙烯的纯树脂颗粒料、15份～40份聚苯硫醚纤维料和0.5份～2份硅烷偶联剂，所述聚丙烯复合材料为由原辅料均匀混合成型的复材颗粒。
2.根据权利要求1所述改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚苯硫醚纤维料的尺寸规格为直径5μm～100μm，长度3mm～10mm。
3.根据权利要求1所述改性聚丙烯复合材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂选为KH550、KH560、KH570中的一种。
4.一种改性聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：根据原辅料配比称取聚丙烯树脂颗粒、聚苯硫醚纤维和硅烷偶联剂，利用双螺杆挤出机沿螺杆输送向前后分布的主喂料口和侧喂料口同步喂料，经过熔融、分散、均化后自机头网板挤出成型为若干根熔体细流，再经过水冷定性、通过切粒机剪切成颗粒。
5.根据权利要求4所述改性聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述主喂料口位于双螺杆挤出机相对机头网板的主螺杆远端，且主喂料口上方悬空设有主喂料失重称，所述聚丙烯树脂颗粒自主喂料口喂入主螺杆。
6.根据权利要求4所述改性聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述侧喂料口包括距离机头网板远的2号侧喂料口和距离机头网板近的1号侧喂料口，且各侧喂料口上方悬空设有喂料失重称，所述硅烷偶联剂自2号侧喂料口喂入双螺杆，所述聚苯硫醚纤维自1号侧喂料口喂入双螺杆。
7.根据权利要求4所述改性聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述聚丙烯复合材料剪切成颗粒后，还包括通过往复式振动筛进行尺寸筛选。
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