專利名稱：一種聚烯烴增強(qiáng)增韌母料及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚烯烴功能母料及其生產(chǎn)方法，特別涉及一種以改性多種不同形貌的有機(jī)/無機(jī)非金屬材料的復(fù)合超細(xì)粉體作為填充料的聚烯烴增強(qiáng)增韌母料及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
通過物理或化學(xué)的方法在高分子聚合物中添加或共混無機(jī)或有機(jī)物質(zhì)，目的是降低材料成本、改善成型工藝、提高材料的性能。國外將煤和改良劑，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯脯、天然橡膠和丁二烯聚合物等混合，制取煤基塑料。以上煤基塑料及組合物采用簡單機(jī)械共混，表面化學(xué)改性，煤和基體之間的相容性較差，材料力學(xué)性能不理想。有機(jī)/無機(jī)材料的形貌決定了其對塑料力學(xué)性能的貢獻(xiàn)，國內(nèi)常將碳酸鈣或滑石粉采用簡單的機(jī)械共混改性添加到聚合物中，由于添加的材料較單一，使得制得的材料性能不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之一是提供一種以改性多種不同形貌的有機(jī)/無機(jī)非金屬材料的復(fù)合超細(xì)粉體作為填充料的聚烯烴增強(qiáng)增韌母料，以使材料的力學(xué)性能得到提聞。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之二是提供一種上述聚烯烴增強(qiáng)增韌母料的生產(chǎn)方法，以提高有機(jī)/無機(jī)非金屬材料與載體樹脂的相容性。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種聚烯烴增強(qiáng)增韌母料，其特征在于，母料中包括如下重量比的組分聚烯烴10%_42%復(fù)合超細(xì)粉體50%_80%粉體活化激發(fā)劑0. 02%-1. 5%粉體表面修飾劑0.8%_5%粉體表面改性劑I 2%-5%接枝劑0.1%-0.3%抗氧劑0.3%_5%潤滑劑5%_15%加工助劑0.5%_1%;上述復(fù)合超細(xì)粉體是由具有一維針狀結(jié)構(gòu)、二維片層結(jié)構(gòu)和三維球形結(jié)構(gòu)等多種不同形貌的有機(jī)/無機(jī)非金屬材料的微納米粉體復(fù)合而成；即上述復(fù)合超細(xì)粉體中包含A、針狀粉體，即具有一維針狀結(jié)構(gòu)的非金屬材料，如纖維材料(包括各種玻璃纖維、木粉、竹粉)、晶須材料(包括鎂鹽晶須、硫酸鈣晶須)、硅灰石等；B、片層無機(jī)粉體，即具有二維片層結(jié)構(gòu)的非金屬材料，如片狀云母、滑石粉等；C、球形無機(jī)粉體，即具有三維球形結(jié)構(gòu)的非金屬材料，如目數(shù)在800目以上的超細(xì)碳酸鈣及納米碳酸鈣、高嶺土、陶土、硅藻土、玻璃微珠、重晶石粉、葉臘石粉等；上述復(fù)合超細(xì)粉體中各組分的重量比為A、針狀粉體1%_20%B、片層無機(jī)粉體30%_50%C、球形無機(jī)粉體40%_50%。上述復(fù)合超細(xì)粉體中A、B、C三組分的最佳配比為針狀粉體A :片層無機(jī)粉體B :球形無機(jī)粉體C=IO 40 :50。上述聚烯烴包括各種牌號(hào)的聚乙烯和聚丙烯。 上述粉體活化激發(fā)劑是硫酸鹽；上述粉體表面改性劑是大分子結(jié)構(gòu)的羧酸型稀土 ；上述接枝劑是馬來酸酐。上述粉體表面修飾劑是硅烷偶聯(lián)劑，鈦酸酯偶聯(lián)劑，鋁酸酯偶聯(lián)劑，硬脂酸，硬脂酸鈉以及它們的復(fù)合物。上述抗氧劑是四[￠-(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧劑1010)，亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯(抗氧劑168)，2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧劑264)，硫代二丙酸二月桂酯(抗氧劑DLTP)，硫代二丙酸二硬脂醇酯(抗氧劑DSTP)以及它們的復(fù)合物。上述潤滑劑是硬脂酸，硬脂酸鈉，硬脂酸鋅，硬脂酸鈣，氧化聚乙烯蠟(OPE)，聚乙烯蠟，石蠟以及它們的復(fù)合物。上述加工助劑是PPA (氟聚合物加工助劑)。一種上述聚烯烴增強(qiáng)增韌母料的生產(chǎn)方法，它是以聚烯烴為載體樹脂、微納米粉體為填料，加入粉體活化激發(fā)劑、表面改性劑、表面修飾劑、抗氧劑、潤滑劑等助劑；利用高速混合機(jī)組進(jìn)行混合、改性、預(yù)塑化，再通過擠出機(jī)組進(jìn)行熔融、塑化、混煉、擠出、造粒，最后風(fēng)冷切粒得到產(chǎn)品；或者，利用密煉機(jī)進(jìn)行混合、改性、熔融、塑化、混煉，再通過擠出機(jī)組進(jìn)行擠出、造粒，最后風(fēng)冷切粒得到產(chǎn)品；其特征在于所述填料是由上述A、B、C 二種微納米粉體組成的復(fù)合超細(xì)粉體；所述母料的生產(chǎn)方法包括如下步驟(一)高速混合階段在復(fù)合超細(xì)粉體與載體樹脂復(fù)合之前，先采用多層包覆復(fù)合反應(yīng)工藝對復(fù)合超細(xì)粉體進(jìn)行表面活化改性處理；所述多層包覆復(fù)合反應(yīng)工藝,包括如下步驟I.復(fù)合超細(xì)粉體在105 110°C下干燥脫水；2.加入粉體活化激發(fā)劑，進(jìn)行一層包覆復(fù)合反應(yīng)，以釋放無機(jī)粉體材料表面極性，降低粉體表面結(jié)合能；3.加入粉體表面修飾劑，進(jìn)行再一層包覆復(fù)合反應(yīng)，使粉體材料表面由親水性向親油性轉(zhuǎn)變；4.加入粉體表面改性劑，進(jìn)行再一層包覆復(fù)合反應(yīng)，在粉體表面形成鉸鏈，鉸鏈一端和粉體材料鍵合，另一端準(zhǔn)備與載體樹脂在熔融擠出過程中鍵合，使粉體與樹脂相容性增強(qiáng)；(二)熔融擠出階段在加溫和一定擠出壓力的作用下，材料在擠出設(shè)備中熔融，此時(shí)按比例注入接枝劑，使粉體表面改性劑、接枝劑、載體樹脂在熔融擠出過程中發(fā)生一定化學(xué)反應(yīng)，使粉體和載體樹脂牢牢結(jié)合。
再配以使用具有特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的螺桿進(jìn)行熔融擠出造粒，可使粉體按照一定結(jié)構(gòu)組合成三維立體網(wǎng)格，成為材料的骨架，并由此提高母料產(chǎn)品中具有三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的母料所占的比率。上述方法中，所述復(fù)合超細(xì)粉體由(A)針狀粉體1%_20%、(B)片層無機(jī)粉體30%-50%、(C)球形無機(jī)粉體40%-50%組成；所述粉體活化激發(fā)劑是硫酸鹽(其中以硫酸鈉效果最佳)，加量為0. 02%-1. 5%，反應(yīng)時(shí)間3飛分鐘；所述粉體表面修飾劑是復(fù)合偶聯(lián)劑，即硅烷偶聯(lián)劑，鈦酸酯偶聯(lián)劑，鋁酸酯偶聯(lián)劑，硬脂酸，硬脂酸鈉以及它們的復(fù)合物，加量為0. 8%-5%，反應(yīng)時(shí)間2飛分鐘；所述粉體表面改性劑是大分子結(jié)構(gòu)的羧酸型稀土，加量為
I.2%-5%，反應(yīng)時(shí)間2飛分鐘；所述接枝劑是馬來酸酐，加量為0. 1%-0. 3%。上述聚烯烴增強(qiáng)增韌母料可按如下兩種工藝流程加工生產(chǎn)流程I :精配(電子天平)一高速混合活化包覆(混合機(jī))一加料(螺旋上料機(jī))一混 煉擠出(雙螺桿擠出機(jī))一擠出造粒(單螺桿擠出機(jī))一風(fēng)冷切粒及包裝(高壓風(fēng)送、成品料倉、縫包機(jī))。流程2 :精配(電子天平)一密煉混合活化包覆(密煉機(jī))一加料(自動(dòng)提升機(jī))一喂料(錐雙喂料機(jī)組)一擠出(單螺桿擠出機(jī)組)一造粒(風(fēng)冷切粒機(jī)及高壓風(fēng)送)一包裝(成品料倉、縫包機(jī))。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的聚烯烴母料以多種不同形貌的有機(jī)/無機(jī)非金屬材料復(fù)合改性后的超細(xì)粉體作為填充料，多種不同形貌的有機(jī)/無機(jī)非金屬材料中，纖維、晶須等具有一維的針狀結(jié)構(gòu)，云母、滑石粉等具有二維的片層結(jié)構(gòu)，碳酸鈣等具有三維的球形結(jié)構(gòu)，根據(jù)三維立體共混理論，結(jié)合特種加工工藝，使得三種結(jié)構(gòu)的非金屬粉體以三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)均勻分散在材料中，針狀、片層、球形的結(jié)構(gòu)材料分別作為三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的梁、墻、核，以此增加了材料的強(qiáng)度和韌性。本發(fā)明中的改性工藝采用無機(jī)-有機(jī)多層包覆復(fù)合反應(yīng)工藝，大大提高了有機(jī)/無機(jī)非金屬材料與載體樹脂的相容性，使有機(jī)/無機(jī)非金屬材料以三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)單元的形式均勻分散于材料中，作為材料的骨架，使材料力學(xué)性能得到提高。本發(fā)明工藝簡單、成本低廉，聚烯烴母料的生產(chǎn)過程采用簡單的工藝，大量使用廉價(jià)的非金屬尾礦、伴生礦及木制品工業(yè)邊角料等非金屬材料，因而具有較低的成本，而且性能優(yōu)良、用途廣泛，同PE波紋管和PP管的國家標(biāo)準(zhǔn)對比，性能均達(dá)到或超過國家標(biāo)準(zhǔn)。


圖I是本發(fā)明中聚烯烴增強(qiáng)增韌母料的生產(chǎn)工藝流程圖；圖2是本發(fā)明中三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)單元的示意圖；其中，I是三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)單元的梁，即纖維、晶須等針狀無機(jī)粉體，2是三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)單元的墻，即片層無機(jī)粉體，3是三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)單元的核，即球形無機(jī)粉體。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例I
按如下方法加工生產(chǎn)聚烯烴增強(qiáng)增韌母料一、母料配方高密度聚乙烯樹脂2480 :10%復(fù)合超細(xì)粉體鎂鹽晶須5%滑石粉35%碳酸鈣40%粉體活化激發(fā)劑硫酸鈉I. 2%
粉體表面修飾劑硬脂酸硅烷偶聯(lián)劑硬脂酸鈉=20:60:20的混合物 I. 7%粉體表面改性劑大分子結(jié)構(gòu)的羧酸型稀土1.2%接枝劑馬來酸酐0. 1%抗氧劑DSTP0. 3%潤滑劑聚乙烯蠟5%加工助劑PPA (氟聚合物加工助劑)0. 5%。二、生產(chǎn)工藝按上述配方按圖I所示工藝流程加工生產(chǎn)母料，產(chǎn)品主要生產(chǎn)過程如下I、將鎂鹽晶須、滑石粉、碳酸鈣按比例在電子天平上精配好，加入高速混合機(jī)中，在105°C下進(jìn)行干燥脫水后；再依次加入粉體活化激發(fā)劑硫酸鈉I. 2%，反應(yīng)5分鐘，加入粉體表面修飾劑I. 7%反應(yīng)5分鐘，加入大分子結(jié)構(gòu)的羧酸型稀土粉體表面改性劑I. 2%反應(yīng)2分鐘，由此對復(fù)合超細(xì)粉體進(jìn)行多層包覆表面活化改性處理；2、將載體樹脂聚乙烯、抗氧劑、潤滑劑、加工助劑按比例配好，加入高速混合機(jī)中與復(fù)合超細(xì)粉體一起進(jìn)行混合，充分混合均勻；3、將物料從高速混合機(jī)中移至雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融、塑化、混煉，此時(shí)注入接枝劑馬來酸酐0. 1%進(jìn)行接枝反應(yīng)，使粉體和載體樹脂牢牢結(jié)合；之后再通過單螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出、造粒，最后進(jìn)行風(fēng)冷切粒，即得到具有一維針狀結(jié)構(gòu)、二維片層結(jié)構(gòu)和三維球形結(jié)構(gòu)的三種有機(jī)/無機(jī)粉體材料以三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)形態(tài)分布其中的聚乙烯增強(qiáng)增韌母料產(chǎn)品。實(shí)施例2一、母料配方聚丙烯樹脂T30S 20. 48%復(fù)合超細(xì)粉體玻璃纖維5%云母粉20%碳酸鈣25%粉體活化激發(fā)劑硫酸鈣0. 02%粉體表面修飾劑硬脂酸硅烷偶聯(lián)劑鋁酸酯偶聯(lián)劑=20:40:40的混合物 5%粉體表面改性劑大分子結(jié)構(gòu)的羧酸型稀土3. 5%
接枝劑馬來酸酐0.3%抗氧劑2645%潤滑劑聚乙烯蠟9.5%石蠟5. 5%加工助劑PPA (氟聚合物加工助劑)0. 7%。二、生產(chǎn)工藝

按上述配方按圖I所示工藝流程加工生產(chǎn)母料，產(chǎn)品主要生產(chǎn)過程如下I、將玻璃纖維、云母粉、碳酸鈣按比例在電子天平上精配好，加入密煉機(jī)中，在 105°C下進(jìn)行干燥脫水后；再依次加入粉體活化激發(fā)劑硫酸鈣0. 02%反應(yīng)3分鐘，加入表面修飾劑(即復(fù)合偶聯(lián)劑)5%反應(yīng)2分鐘，加入大分子結(jié)構(gòu)的羧酸型稀土粉體表面改性劑3. 5%反應(yīng)5分鐘，由此對復(fù)合超細(xì)粉體進(jìn)行多層包覆表面活化改性處理；2、將載體樹脂聚丙烯、抗氧劑、潤滑劑、加工助劑按比例配好，加入密煉機(jī)中與復(fù)合超細(xì)粉體一起進(jìn)行混合、熔融、塑化、混煉；3、將密煉機(jī)中物料通過錐雙喂料機(jī)組加入單螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融、塑化、擠出、造粒，此時(shí)注入接枝劑馬來酸酐0. 3%進(jìn)行接枝反應(yīng)，使粉體和載體樹脂牢牢結(jié)合；之后再進(jìn)行風(fēng)冷切粒，即得到具有一維針狀結(jié)構(gòu)、二維片層結(jié)構(gòu)和三維球形結(jié)構(gòu)的三種有機(jī)/無機(jī)粉體材料以三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)形態(tài)分布其中的聚丙烯增強(qiáng)增韌母料產(chǎn)品。實(shí)施例3一、母料配方線性低密度聚乙烯樹脂7042 :15%復(fù)合超細(xì)粉體硫酸鈣晶須14. 5%滑石粉30%碳酸鈣30%粉體活化激發(fā)劑硫酸鋅1.5%粉體表面修飾劑硬脂酸硅烷偶聯(lián)劑鈦酸酯偶聯(lián)劑=20:30:50的混合物 0. 8%粉體表面改性劑羧酸型稀土1.2%抗氧劑10100. 8%接枝劑馬來酸酐0.2%潤滑劑硬脂酸鈣1%聚乙烯蠟2%石蠟2%加工助劑PPA (氟聚合物加工助劑)1%。二、生產(chǎn)工藝按上述配方按圖I所示工藝流程加工生產(chǎn)母料，產(chǎn)品主要生產(chǎn)過程如下I、將硫酸鈣晶須、滑石粉、碳酸鈣按比例在電子天平上精配好，加入高速混合機(jī)中，在110°C下進(jìn)行干燥脫水后；再依次加入粉體活化激發(fā)劑硫酸鋅I. 5%反應(yīng)4分鐘，加入表面修飾劑(即復(fù)合偶聯(lián)劑)0. 8%反應(yīng)4分鐘，加入大分子結(jié)構(gòu)的羧酸型稀土粉體表面改性劑I. 2%反應(yīng)3分鐘，由此對復(fù)合超細(xì)粉體進(jìn)行多層包覆表面活化改性處理；2、將載體樹脂聚乙烯、抗氧劑、潤滑劑、加工助劑按比例配好，加入高速混合機(jī)中與復(fù)合超細(xì)粉體一起進(jìn)行混合，充分混合均勻；3、將物料從高速混合機(jī)中移至具有特殊螺桿結(jié)構(gòu)齒型盤的雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融、塑化、混煉，此時(shí)注入接枝劑馬來酸酐0. 2%進(jìn)行接枝反應(yīng)，使粉體和載體樹脂牢牢結(jié)合；之后再通過單螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出、造粒，最后進(jìn)行風(fēng)冷切粒，即得到具有一維針狀結(jié)構(gòu)、二維片層結(jié)構(gòu)和三維球形結(jié)構(gòu)的三種有機(jī)/無機(jī)粉體材料以三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)形態(tài)分布其中的聚乙烯增強(qiáng)增韌母料產(chǎn)品。實(shí)施例4一、母料配方
聚丙烯樹脂PA14D:42%復(fù)合超細(xì)粉體硅灰石10%滑石粉15%碳酸鈣25%粉體活化激發(fā)劑硫酸鈉0.1%粉體表面修飾劑硬脂酸硅烷偶聯(lián)劑硬脂酸鈉=20:60:20的混合物 0. 8%粉體表面改性劑羧酸型稀土1.2%抗氧劑DLTP0. 3%接枝劑馬來酸酐0. 1%潤滑劑硬脂酸鈉5%加工助劑PPA (氟聚合物加工助劑)0.5%。二、生產(chǎn)工藝按上述配方按圖I所示工藝流程加工生產(chǎn)母料，產(chǎn)品主要生產(chǎn)過程如下I、將硅灰石、滑石粉、碳酸鈣按比例在電子天平上精配好，加入密煉機(jī)中，在108°C下進(jìn)行干燥脫水后；再依次加入粉體活化激發(fā)劑硫酸鈉0. 1%反應(yīng)4分鐘，加入表面修飾劑(即復(fù)合偶聯(lián)劑)0. 8%反應(yīng)3分鐘，加入大分子結(jié)構(gòu)的羧酸型稀土粉體表面改性劑I. 2%反應(yīng)3分鐘，由此對復(fù)合超細(xì)粉體進(jìn)行多層包覆表面活化改性處理；2、將載體樹脂聚丙烯、抗氧劑、潤滑劑、加工助劑按比例配好，加入高速混合機(jī)中與復(fù)合超細(xì)粉體一起進(jìn)行混合，充分混合均勻；3、將物料從高速混合機(jī)中移至雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融、塑化、混煉，此時(shí)注入接枝劑馬來酸酐0. 1%進(jìn)行接枝反應(yīng)，使粉體和載體樹脂牢牢結(jié)合；之后再通過單螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出、造粒，最后進(jìn)行風(fēng)冷切粒，即得到具有一維針狀結(jié)構(gòu)、二維片層結(jié)構(gòu)和三維球形結(jié)構(gòu)的三種有機(jī)/無機(jī)粉體材料以三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)形態(tài)分布其中的聚乙烯增強(qiáng)增韌母料產(chǎn)品。實(shí)施例5一、母料配方線性低密度聚乙烯樹脂7042 :10%
復(fù)合超細(xì)粉體玻璃纖維5%滑石粉40%硅藻土25%粉體活化激發(fā)劑硫酸鎂1%粉體表面修飾劑硬脂酸硅烷偶聯(lián)劑鈦酸酯偶聯(lián)劑=20:30:50的混合物 5%粉體表面改性劑大分子結(jié)構(gòu)的羧酸型稀土3%
抗氧劑1680. 8%接枝劑馬來酸酐0.2%潤滑劑氧化聚乙烯蠟5.5%硬脂酸2.5%石蠟1.5%加工助劑PPA (氟聚合物加工助劑)0.5%。二、生產(chǎn)工藝按上述配方按圖I所示工藝流程加工生產(chǎn)母料，產(chǎn)品主要生產(chǎn)過程如下I、將玻璃纖維、滑石粉、硅藻土按比例在電子天平上精配好，加入密煉機(jī)中，在105°C下進(jìn)行干燥脫水后；再依次加入粉體活化激發(fā)劑硫酸鎂1%反應(yīng)4分鐘，加入表面修飾齊U(即復(fù)合偶聯(lián)劑)5%反應(yīng)3分鐘，加入大分子結(jié)構(gòu)的羧酸型稀土粉體表面改性劑3%反應(yīng)3分鐘，由此對復(fù)合超細(xì)粉體進(jìn)行多層包覆表面活化改性處理；2、將載體樹脂聚乙烯、抗氧劑、潤滑劑、加工助劑按比例配好，加入密煉機(jī)中與復(fù)合超細(xì)粉體一起進(jìn)行混合、熔融、塑化、混煉；3、將密煉機(jī)中物料通過錐雙料機(jī)組加入單螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融、塑化、混煉、擠出、造粒，此時(shí)注入接枝劑馬來酸酐0. 2%進(jìn)行接枝反應(yīng)，使粉體和載體樹脂牢牢結(jié)合；之后再通過進(jìn)行風(fēng)冷切粒，即得到具有一維針狀結(jié)構(gòu)、二維片層結(jié)構(gòu)和三維球形結(jié)構(gòu)的三種有機(jī)/無機(jī)粉體材料以三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)形態(tài)分布其中的聚乙烯增強(qiáng)增韌母料產(chǎn)品。實(shí)施例6一、母料配方聚丙烯樹脂PA14D:35%復(fù)合超細(xì)粉體木粉10%片狀云母25%高嶺土20%粉體活化激發(fā)劑硫酸鈉0.8%粉體表面修飾劑硬脂酸硅烷偶聯(lián)劑硬脂酸鈉=20:60:20的混合物I. 5%粉體表面改性劑羧酸型稀土1.2%接枝劑馬來酸酐0.2%抗氧劑DLTP0. 3%
潤滑劑硬脂酸鋅5.2%石蠟0.3%加工助劑PPA (氟聚合物加工助劑)0.5%。二、生產(chǎn)工藝按上述配方按圖I所示工藝流程加工生產(chǎn)母料，產(chǎn)品主要生產(chǎn)過程如下I、將木粉、片狀云母、高嶺土按比例在電子天平上精配好，加入高速混合機(jī)中，在110°C下進(jìn)行干燥脫水后；再依次加入粉體活化激發(fā)劑硫酸鈉0. 8%反應(yīng)4分鐘，加入表面修飾劑(即復(fù)合偶聯(lián)劑)1. 5%反應(yīng)4分鐘，加入大分子結(jié)構(gòu)的羧酸型稀土粉體表面改性劑I. 2%反應(yīng)3分鐘，由此對復(fù)合超細(xì)粉體進(jìn)行多層包覆表面活化改性處理；
2、將載體樹脂聚丙烯、抗氧劑、潤滑劑、加工助劑按比例配好，加入高速混合機(jī)中與復(fù)合超細(xì)粉體一起進(jìn)行混合，充分混合均勻；3、將物料從高速混合機(jī)中移至具有特殊螺桿結(jié)構(gòu)齒型盤的雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融、塑化、混煉，此時(shí)注入接枝劑馬來酸酐0. 2%進(jìn)行接枝反應(yīng)，使粉體和載體樹脂牢牢結(jié)合；之后再通過單螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出、造粒，最后進(jìn)行風(fēng)冷切粒，即得到具有一維針狀結(jié)構(gòu)、二維片層結(jié)構(gòu)和三維球形結(jié)構(gòu)的三種有機(jī)/無機(jī)粉體材料以三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)形態(tài)分布其中的聚丙烯增強(qiáng)增韌母料產(chǎn)品。SEM掃描電鏡結(jié)果顯示，實(shí)施例1-6得到的聚乙烯增強(qiáng)增韌母料產(chǎn)品中，具有一維針狀結(jié)構(gòu)、二維片層結(jié)構(gòu)和三維球形結(jié)構(gòu)的三種有機(jī)/無機(jī)粉體材料以三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)形態(tài)分布其中。如圖2所示，本發(fā)明在配方設(shè)計(jì)中采用三維立體網(wǎng)格骨架結(jié)構(gòu)理論，充分考慮不同形貌非金屬材料對聚烯烴力學(xué)性能的貢獻(xiàn)，采用具備一維針狀結(jié)構(gòu)的纖維材料和具備一定長徑比的晶須材料作為三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)單元的梁1，采用具備二維片層結(jié)構(gòu)的材料作為三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)單元的墻2，采用具備實(shí)心球體結(jié)構(gòu)的材料作為三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)單元的核3，空隙部分為聚烯烴基體。根據(jù)三維立體共混理論，結(jié)合特種加工工藝，使得三種結(jié)構(gòu)的有機(jī)/無機(jī)非金屬粉體以三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)形態(tài)均勻分布在材料中，針狀、片狀、球形的結(jié)構(gòu)材料分別作為三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的梁、墻、核，以此增加材料的強(qiáng)度和韌性。性能試驗(yàn)例按實(shí)施例1-6的配方和生產(chǎn)工藝生產(chǎn)得到的聚烯烴增強(qiáng)增韌母料產(chǎn)品，按照基體樹脂(即載體樹脂)與母料配比為2:1的比例加工所得制成品，按照GB/T1843、GB/T1040、GB/T1042進(jìn)行性能測試，經(jīng)測試的性能數(shù)據(jù)見表I :表I:性能測試數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種聚烯烴增強(qiáng)增韌母料，其特征在于，母料中包括如下重量比的組分聚烯烴:10%-.12%復(fù)合超細(xì)粉體50%-80%粉體活化激發(fā)劑0. 02%-1. 5%粉體表面修飾劑0. 8%-5%粉體表面改性劑1.2%-5%接枝劑0. 1%-0 3%抗氧劑0. 3%-5%潤滑劑5%-15%加工助劑0 9廠1% ； 所述復(fù)合超細(xì)粉體是由具有一維針狀結(jié)構(gòu)、二維片層結(jié)構(gòu)和三維球形結(jié)構(gòu)的三種不同形貌的有機(jī)/無機(jī)非金屬材料的微納米粉體復(fù)合而成； 上述復(fù)合超細(xì)粉體中包含A、針狀粉體，即具有一維針狀結(jié)構(gòu)的非金屬材料，包括纖維材料(各種玻璃纖維、木粉、竹粉)、晶須材料(鎂鹽晶須、硫酸鈣晶須)、硅灰石；B、片層無機(jī)粉體，即具有二維片層結(jié)構(gòu)的非金屬材料，包括片狀云母、滑石粉；C、球形無機(jī)粉體，即具有三維球形結(jié)構(gòu)的非金屬材料，包括目數(shù)在800目以上的超細(xì)碳酸鈣及納米碳酸鈣、高嶺土、陶土、硅藻土、玻璃微珠、重晶石粉、葉臘石粉；上述復(fù)合超細(xì)粉體中各組分的重量比為 A、針狀粉體1%-20% B、片層無機(jī)粉體30%-50% C、球形無機(jī)粉體40%-50%。
2.如權(quán)利要求I所述的聚烯烴增強(qiáng)增韌母料，其特征在于，所述復(fù)合超細(xì)粉體中A、B、C三組分的最佳配比為 針狀粉體A :片層無機(jī)粉體B :球形無機(jī)粉體C=IO 40 :50。
3.如權(quán)利要求I或2所述的聚烯烴增強(qiáng)增韌母料，其特征在于，所述粉體活化激發(fā)劑是硫酸鹽；所述粉體表面改性劑是大分子結(jié)構(gòu)的羧酸型稀土 ；所述接枝劑是馬來酸酐；所述粉體表面修飾劑是硅烷偶聯(lián)劑，鈦酸酯偶聯(lián)劑，鋁酸酯偶聯(lián)劑，硬脂酸，硬脂酸鈉以及它們的復(fù)合物。
4.如權(quán)利要求3所述的聚烯烴增強(qiáng)增韌母料，其特征在于，所述聚烯烴包括各種牌號(hào)的聚乙烯和聚丙烯；所述潤滑劑是硬脂酸，硬脂酸鈉，硬脂酸鋅，硬脂酸鈣，氧化聚乙烯蠟(OPE)，聚乙烯蠟，石蠟以及它們的復(fù)合物。
5.如權(quán)利要求4所述的聚烯烴增強(qiáng)增韌母料，其特征在于，所述抗氧劑是四[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧劑1010)，亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯(抗氧劑168)，2，6—二叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧劑264)，硫代二丙酸二月桂酯(抗氧劑DLTP)，硫代二丙酸二硬脂醇酯(抗氧劑DSTP)以及它們的復(fù)合物；所述加工助劑是PPA (氟聚合物加工助劑)。
6.如權(quán)利要求5所述的聚烯烴增強(qiáng)增韌母料，其特征在于，所述粉體活化激發(fā)劑是硫酸鈉。
7.如權(quán)利要求5所述的聚烯烴增強(qiáng)增韌母料，其特征在于，所述母料產(chǎn)品中具有一維針狀結(jié)構(gòu)、二維片層結(jié)構(gòu)和三維球形結(jié)構(gòu)的三種有機(jī)/無機(jī)粉體材料以三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)形態(tài)分布其中。
8.—種如權(quán)利要求1-7所述的聚烯烴增強(qiáng)增韌母料的生產(chǎn)方法，其特征在于 母料的生產(chǎn)方法包括如下步驟 (一)高速混合階段在復(fù)合超細(xì)粉體與載體樹脂復(fù)合之前，先采用多層包覆復(fù)合反應(yīng)工藝對復(fù)合超細(xì)粉體進(jìn)行表面活化改性處理； 所述多層包覆復(fù)合反應(yīng)工藝，包括如下步驟 1.復(fù)合超細(xì)粉體在105 110°C下干燥脫水； 2.加入粉體活化激發(fā)劑，進(jìn)行一層包覆復(fù)合反應(yīng)，使粉體表面結(jié)合能降低； 3.加入粉體表面修飾劑，進(jìn)行再一層包覆復(fù)合反應(yīng)，使粉體表面由親水性向親油性轉(zhuǎn)變； 4.加入粉體表面改性劑，進(jìn)行再一層包覆復(fù)合反應(yīng)，在粉體表面形成鉸鏈，使粉體與樹脂相容性增強(qiáng)； (二)熔融擠出階段在加溫和一定擠出壓力的作用下，材料在擠出設(shè)備中熔融，此時(shí)注入接枝劑，使粉體表面改性劑、接枝劑、載體樹脂在熔融擠出過程中發(fā)生一定化學(xué)反應(yīng)，使粉體和載體樹脂牢牢結(jié)合。
9.如權(quán)利要求8所述的聚烯烴增強(qiáng)增韌母料的生產(chǎn)方法，其特征在于所述復(fù)合超細(xì)粉體由(A)針狀粉體1%-20%、(B)片層無機(jī)粉體30%-50%、(C)球形無機(jī)粉體40%_50%組成；所述粉體活化激發(fā)劑是硫酸鹽，加量為0. 02%-1. 5%,反應(yīng)時(shí)間3、分鐘；所述粉體表面修飾劑是硅烷偶聯(lián)劑，鈦酸酯偶聯(lián)劑，鋁酸酯偶聯(lián)劑，硬脂酸，硬脂酸鈉以及它們的復(fù)合物，加量為0. 8%-5%，反應(yīng)時(shí)間2飛分鐘；所述粉體表面改性劑是大分子結(jié)構(gòu)的羧酸型稀土，加量為I. 2%-5%，反應(yīng)時(shí)間2飛分鐘；所述接枝劑是馬來酸酐，加量為0. 1%-0. 3%。
10.如權(quán)利要求8或9所述的聚烯烴增強(qiáng)增韌母料的生產(chǎn)方法，其特征在于它是利用高速混合機(jī)組進(jìn)行混合、改性、預(yù)塑化，再通過擠出機(jī)組進(jìn)行熔融、塑化、混煉、擠出、造粒，最后風(fēng)冷切粒，得到具有一維針狀結(jié)構(gòu)、二維片層結(jié)構(gòu)和三維球形結(jié)構(gòu)的三種有機(jī)/無機(jī)粉體材料以三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)形態(tài)分布其中的母料產(chǎn)品；或者是，利用密煉機(jī)進(jìn)行混合、改性、熔融、塑化、混煉，再通過擠出機(jī)組進(jìn)行擠出、造粒，最后風(fēng)冷切粒，得到具有一維針狀結(jié)構(gòu)、二維片層結(jié)構(gòu)和三維球形結(jié)構(gòu)的三種有機(jī)/無機(jī)粉體材料以三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)形態(tài)分布其中的母料產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚烯烴增強(qiáng)增韌母料及其生產(chǎn)方法。母料中包括如下重量比的組分聚烯烴10%-42%，復(fù)合超細(xì)粉體50%-80%，粉體活化激發(fā)劑0.02%-1.5%，粉體表面修飾劑0.8%-5%，粉體表面改性劑1.2%-5%，接枝劑0.1%-0.3%，抗氧劑0.3%-5%，潤滑劑5%-15%，加工助劑0.5%-1%；其中復(fù)合超細(xì)粉體是由具有一維針狀結(jié)構(gòu)、二維片層結(jié)構(gòu)和三維球形結(jié)構(gòu)的微納米粉體復(fù)合而成。本發(fā)明中針狀、片層、球形三種結(jié)構(gòu)的非金屬粉體以三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)均勻分散在材料中，以此增加了材料的強(qiáng)度和韌性。本發(fā)明母料的生產(chǎn)方法中，先采用多層包覆復(fù)合反應(yīng)工藝對復(fù)合超細(xì)粉體進(jìn)行表面活化改性處理，大大提高了非金屬材料與載體樹脂的相容性，使非金屬材料以三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)單元的形式均勻分散于材料中，作為材料的骨架，材料力學(xué)性能得到提高。
文檔編號(hào)C08K9/10GK102827408SQ201210231900
公開日2012年12月19日 申請日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者李宏武, 周瑋 申請人:安徽邦尼新材料有限公司, 李宏武, 周瑋