專利名稱:無機(jī)填料填充高分子材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及無機(jī)填料填充高分子材料時(shí),無機(jī)填料首先被有機(jī)單體包覆的方法。
背景技術(shù):
高分子材料包括聚乙烯、聚丙烯、ABS、聚氯乙烯、聚苯乙烯等由單體經(jīng)過聚合而成的分子量比較大的聚合物。用無機(jī)材料(填料)填充高分子材料,可以賦予高分子材料一些特殊性能,如阻燃性能、抗靜電性能、剛性,可以用于制作電纜外護(hù)套、裝修材料、包裝材料、管材、家用電器外殼等等,并能降低成本。傳統(tǒng)的方法是利用偶聯(lián)劑處理無機(jī)填料,再與高分子材料共混,但是這種處理方法只是在無機(jī)填料的表面的幾個(gè)點(diǎn)與高分子材料結(jié)合,即它們之間的界面結(jié)合不好,影響了高分子材料的機(jī)械性能,如強(qiáng)度低、韌性不好等。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種無機(jī)填料填充高分子材料的方法,使無機(jī)填料穿上一層“有機(jī)外衣”,與高分子材料很好地結(jié)合。
本發(fā)明的無機(jī)填料填充高分子材料的方法,其特征在于100重量份的無機(jī)填料與可聚合單體2~15重量份、引發(fā)劑0.1~1重量份混合加熱進(jìn)行聚合反應(yīng),聚合反應(yīng)后粉碎得到包覆材料,包覆材料與高分子樹脂熔融塑化。所述可聚合單體為與高分子樹脂能夠相容的有機(jī)單體。
聚合反應(yīng)溫度一般為50~95℃,聚合反應(yīng)時(shí)間一般在2~4小時(shí)。
本發(fā)明所述的無機(jī)填料同已有技術(shù)所采取的各種物質(zhì),如碳酸鈣、滑石粉、氫氧化鎂、氫氧化鋁等,選取哪一種物質(zhì),可以根據(jù)用途而定,這些均屬于公知技術(shù)。例如,用氫氧化鋁(鎂)填充聚乙烯(或聚丙烯或三元乙丙橡膠),具有阻燃性能,可以用于生產(chǎn)電纜護(hù)套、阻燃裝飾材料;用碳酸鈣填充PVC或氯化聚乙烯,具有較高的拉伸強(qiáng)度,可以用于生產(chǎn)電纜料、軟管、汽車用密封條等;用導(dǎo)電碳黑填充聚乙烯,具有抗靜電性能,可以用于生產(chǎn)抗靜電礦用管材等。
所述可聚合單體是指與被填充的高分子樹脂相容的單體材料,包括丙烯酸、丙烯酸酯類(如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯)、馬來酸酐、丙烯腈、苯乙烯等含有雙鍵的單體??删酆蠁误w包覆在無機(jī)填料表面,可與高分子材料很好地結(jié)合。
所述引發(fā)劑的作用是引起可聚合單體發(fā)生聚合反應(yīng),包括各類過氧化物(如過氧化二異丙苯、二叔丁基過氧化物)、氧化亞鐵、過硫酸鹽(如過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鈉)等。
本發(fā)明得到的包覆材料與基礎(chǔ)樹脂(高分子材料樹脂)熔融、塑化、造??傻玫焦δ苄阅噶?。功能性母料特別指出的是阻燃母料和抗靜電母料,對(duì)這些母料的主要原料組成來說,本發(fā)明未改變,只是改變了無機(jī)填料的加入方式,以包覆材料的形式與高分子材料熔融、共混。如按重量百分?jǐn)?shù),包覆材料80~85%與1~3%的分散劑(如聚乙烯蠟、油酸酰胺、芥酸酰胺)、余量的基礎(chǔ)樹脂等在雙螺桿擠出機(jī)中擠出、熔融、塑化、造粒而成為阻燃母料。包覆材料50~80%與3~5%的潤滑劑(如液體石蠟、聚乙烯蠟)及余量的基礎(chǔ)樹脂等在雙螺桿擠出機(jī)中擠出、熔融、塑化、造粒而成為抗靜電母料。
由于無機(jī)材料與有機(jī)材料相容性極差,存在界面之間的結(jié)合問題,所以有機(jī)高分子材料中大量填加無機(jī)填料時(shí),對(duì)有機(jī)高分子材料的力學(xué)性能影響極大,雖然賦予了有機(jī)高分子材料一些特殊性能,但由于影響了其力學(xué)性能,往往導(dǎo)致有機(jī)高分子材料不能使用。本發(fā)明是利用單體可聚合的性質(zhì)給無機(jī)填料穿上一層有機(jī)“外衣”,得到的這種包覆材料可以很好與有機(jī)高分子材料結(jié)合,解決了無機(jī)材料與有機(jī)材料的界面問題,因此在賦予有機(jī)高分子材料特殊性能的同時(shí),而不影響其力學(xué)性能(主要表現(xiàn)在強(qiáng)度和韌性上,而且提高無機(jī)填料在高分子材料中的分散性,從而增強(qiáng)其效果)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一100重量份的氫氧化鋁或氫氧化鎂(細(xì)度大于325目)與5重量份的丙烯酸丁酯、0.1重量份的過硫酸銨一同加入反應(yīng)釜中,然后加入二倍重量的水,加熱到50℃邊攪拌邊反應(yīng),反應(yīng)完畢,烘干除去水分,粉碎得到包覆材料。
把上述包覆材料的80%(重量百分?jǐn)?shù))與18%的聚乙烯、2%的聚乙烯蠟在直徑為75毫米,長(zhǎng)徑比為36∶1的同向積木式雙螺桿擠出機(jī)中塑化造粒,擠出機(jī)各段溫度在120~150℃之間。造粒后得到無公害阻燃母料。
實(shí)施例二100重量份的導(dǎo)電碳黑、4重量份的液體石蠟與10重量份的丙烯酸乙酯、0.1重量份的過硫酸銨一同加入反應(yīng)釜中,然后加入五倍重量的水,加熱到50℃邊攪拌邊反應(yīng),反應(yīng)完畢,烘干除去水分,粉碎得到包覆導(dǎo)電碳黑的材料,這種導(dǎo)電碳黑在塑料中極易分散,對(duì)材料的性能影響小。
把上述包覆材料的50%(重量百分?jǐn)?shù))加3%的聚乙烯蠟、47%的聚乙烯經(jīng)實(shí)施例一方式的雙螺桿擠出機(jī)塑化造粒成為抗靜電母料。
對(duì)比例一按照實(shí)施例一填充同樣的無機(jī)填料,采用常用的偶聯(lián)劑的方法,用同樣的聚乙烯,得到的無機(jī)填料高分子材料,拉伸強(qiáng)度僅為5Mpa,伸長(zhǎng)率僅為80%。而采用實(shí)施例一得到的高分子材料的拉伸強(qiáng)度達(dá)到13Mpa,伸長(zhǎng)率為500%。
對(duì)比例二利用通常的偶聯(lián)劑方法添加導(dǎo)電碳黑得到的高分子材料的拉伸強(qiáng)度僅為9Mpa,伸長(zhǎng)率僅為250%。而采用實(shí)施例二得到的抗靜電高分子材料的拉伸強(qiáng)度達(dá)到18.5Mpa,伸長(zhǎng)率為750%。
實(shí)施例三100重量份的氫氧化鎂與2重量份的苯乙烯、0.5重量份的過硫酸鉀按照實(shí)施例一的方法得到包覆氫氧化鎂的包覆材料。
把上述包覆材料的80%(重量百分?jǐn)?shù))與16%的ABS(SBS或聚苯乙烯)、4%的聚乙烯蠟在直徑為75毫米,長(zhǎng)徑比為36∶1的同向積木式雙螺桿擠出機(jī)中塑化造粒,造粒后得到阻燃母料。
以該實(shí)施例得到的母料和十溴聯(lián)苯醚以及三氧化二銻一起加入ABS中生產(chǎn)的制品(如管材),提高了沖擊強(qiáng)度,可以達(dá)到13KJ/m2,而利用已有技術(shù)方式生產(chǎn)的制品的沖擊強(qiáng)度僅為7KJ/m2。
實(shí)施例四100重量份的三氧化二銻與8重量份的丙烯酸甲酯、1重量份的過硫酸鈉按照實(shí)施例一的方法得到包覆三氧化二銻的包覆材料。
把上述包覆材料的80%(重量百分?jǐn)?shù))與18%的ABS(或聚苯乙烯)、2%的聚乙烯蠟在直徑為75毫米,長(zhǎng)徑比為36∶1的同向積木式雙螺桿擠出機(jī)中塑化造粒,造粒后得到包覆阻燃母料。
以該實(shí)施例得到的母料加入到PVC原料中生產(chǎn)的制品(如汽車用密封條)提高了阻燃效果,氧指數(shù)為31,而利用已有技術(shù)方式生產(chǎn)的制品的氧指數(shù)為26。
權(quán)利要求
1.無機(jī)填料填充高分子材料的方法,其特征在于100重量份的無機(jī)填料與可聚合單體2~15重量份、引發(fā)劑0.1~1重量份混合加熱進(jìn)行聚合反應(yīng),聚合反應(yīng)后粉碎得到包覆材料,包覆材料與高分子樹脂熔融塑化,所述可聚合單體為與高分子樹脂相容的有機(jī)單體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于聚合反應(yīng)溫度為50~95℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于所述可聚合單體包括丙烯酸、丙烯酸酯類、馬來酸酐、丙烯腈、苯乙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于所述引發(fā)劑包括過氧化物、氧化亞鐵、過硫酸鹽。
全文摘要
無機(jī)填料填充高分子材料的方法,其特征在于100重量份的無機(jī)填料與可聚合單體2~15重量份、引發(fā)劑0.1~1重量份混合加熱進(jìn)行聚合反應(yīng),聚合反應(yīng)后粉碎得到包覆材料,包覆材料與高分子樹脂熔融塑化。由于無機(jī)材料與有機(jī)材料相容性極差,存在界面之間的結(jié)合問題,所以有機(jī)高分子材料中大量填加無機(jī)填料時(shí),對(duì)有機(jī)高分子材料的力學(xué)性能影響極大,雖然賦予了有機(jī)高分子材料一些特殊性能,但由于影響了其力學(xué)性能,往往導(dǎo)致有機(jī)高分子材料不能使用。本發(fā)明是利用單體可聚合的性質(zhì)給無機(jī)填料穿上一層有機(jī)“外衣”,得到的這種包覆材料可以很好與有機(jī)高分子材料結(jié)合,解決了無機(jī)材料與有機(jī)材料的界面問題,因此在賦予有機(jī)高分子材料特殊性能的同時(shí),而不影響其力學(xué)性能。
文檔編號(hào)C08F2/44GK1699429SQ20041002412
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2004年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月17日
發(fā)明者付宇剛, 付宇經(jīng) 申請(qǐng)人:淄博市臨淄天野塑化有限公司