專利名稱：一種用于制備高耐熱聚丙烯塑料的母料及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于制備高耐熱聚丙烯塑料的母料及其制備方法和應用， 屬于塑料加工技術領域。
背景技術：
與聚乙烯相比，聚丙烯(PP)在現有的聚烯烴塑料材料中，是一種很有應 用發展潛力的塑料品種。它質量輕，拉伸，彎曲強度及模量高，綜合性能好， 而且價廉易得，易于加工。經過改性現在已經在很多應用場合替代了工程塑料。 故目前也已成為當今世界產量最大，應用最廣的塑料品種之一。
隨著市場應用范圍的擴大與深化，對聚丙烯的性能要求也越來越高。其中 提高聚丙烯的耐熱溫度，以滿足高溫加工條件下仍有良好性能的要求。目前提
高聚丙烯的熱變形溫度到13(TC以上的途徑主要有兩個， 一是通過添加玻纖或 片狀填料，二是添加取代雙酚磷酯鹽成核劑的。前者可以使力學性能，耐熱性 能和成型收縮率都得到全面改性。但比重大和流動性變差且失去光澤。后者同 時可以改善透明性、加工性能，且比重不變，適合更廣泛的用途，但該成核劑 價格昂貴，進口的一般500元/KG以上，國產產品尚未市場化。據了解，國外 高耐熱聚丙烯商品是在生產后期添加成核劑造粒的。因此，研究比重在l.l左 右(小于1.2)，熱變形溫度在13(TC或以上的聚丙烯專用料且其價格明顯低于 采用高價成核劑的組成物，是市場很需求的聚丙烯品種，而目前尚未見相關的 報道。

發明內容
本發明的目的在于彌補已有技術的不足，提供一種用于制備高耐熱聚丙烯 塑料，能明顯改善聚丙烯塑料的耐熱性的、低成本的母料。
本發明的另一個目的是提供一種簡單高效的上述用于制備高耐熱聚丙烯 塑料的母料的制備方法。
本發明還有一個目的是提供上述母料在制備高耐熱聚丙烯塑料中的應用。
本發明通過以下技術方案實現上述目的
一種用于制備高耐熱聚丙烯塑料的母料，是聚丙烯與粉料按重量比100:30 45制成；所述粉料由以下重量份數的組分制成11 30份片狀填料、1~3 份納米填料以及0.1-0.3份聚丙烯成核劑；
所述片狀填料為白云母或絹云母；母料中云母的含量應為30重量％或更咼。
所述納米填料是納米硬脂酸鈣、納米硬脂酸鈉、納米硬脂酸鋅或納米硬脂 酸鎂。
所述聚丙烯成核劑為雙酚磷酸酯鹽；所述雙酚磷酸酯鹽優選2， 2'-亞甲基 雙(4， 6-二叔丁基苯基)磷酸酯鈉鹽或2， 2，-亞甲基雙(4， 6-二叔丁基苯基) 磷酸酯鋁鹽。
本發明中，云母的獨特片狀結構使它成為典型的增強填料，并可提高塑料 制品的韌性，耐熱性和尺寸穩定性。絹云母為白云母的一個亞種，為鱗片狀晶 體，與白云母呈玻璃光澤相比，其具絲絹光澤，比重2.6~2.7，硬度2~3，富彈 性，可彎曲，抗磨性和耐磨性好；耐熱絕緣，難溶于酸堿溶液，化學性質穩定； 特別是其可以屏蔽八成以上紫外線，提高塑料的耐候性、延遲粉化、變色。絹 云母高徑厚比的二維片狀結構，對于增強塑料的綜合機械性能，抗龜裂、耐酸、
耐堿、耐熱和防腐性能有利。本發明選擇了片層結構的云母及絹云母為增強填 料，同時成為成核劑的載體，以有效分散成核劑，提高成核劑的成核效率。此 外，還選擇了工業化的納米碳酸鈣及納米二氧化硅為納米填料，增強及增韌PP， 同時作為成核劑的載體，以提高成核劑與PP的接觸面積，使成核劑效率提高。
本發明所述用于制備高耐熱聚丙烯塑料的母料的制備方法為 將按目數計量的片狀填料和納米填料混合；用適量丙酮將成核劑溶解(重
量百分比濃度約0.1%)，然后再均勻灑入混合填料；混均后干燥；將干燥的粉
料與聚丙烯熔融混合，制得用于制備高耐熱聚丙烯塑料的母料。 所述片狀填料和納米填料混合的優選調整混合8-10分鐘。 所述加入成核發劑與混合填料混均的方法優選采用間歇式攪拌法，每攪動
約2分鐘，停止片刻，待粉塵落下后，重復上述攪拌過程5次，以使所有粉料
充分混合均勻。
所述熔融混合的溫度優選175-185'C，混合時間6-8分鐘。— 本發明還提供上述母料在制備高耐熱聚丙烯塑料中的應用，是將所述5 10重量份母料粉碎后與50~100份聚丙烯熔融擠出制備得到高耐熱聚丙烯塑料材料。
所述擠出機各區溫度分別為185， 200， 210， 220， 210°C。
在本發明中，片層狀填料及納米填料與成核劑對PP耐熱性具有協同促進 作用，單純添加云母、納米填料及成核劑的PP的熱變形溫度最高達到120-125 °C。比純PP的105'C提高。通過填料及成核劑的協同作用，PP的熱變形溫度 提高到13(TC以上，且比重低于lg/cm3，拉伸強度、彎曲強度及沖擊強度均得 到不同程度提高，其中彎曲強度明顯提高。改性PP具有特殊光澤。據有關絹 云母改性聚合物涂料的文獻報道，其中絹云母還能賦予PP耐紫外光性能。
本發明基于成核作用是表面成核原理。通過將高熔點(熔點大于35(TC) 的磷酸酯鹽的粉狀結構通過一定的工藝將其改造成幾個分子層結構附著具抗 紫外性能的納米級層狀礦物體表面上。達到成核劑總用量從0.25%降低到 0.05%以下。高成本成核劑用量降低為常規配方的1/3以下，同樣達到提高聚 丙烯的熱變形溫度高于13CTC的效果。
與現有技術相比，本發明還具有以下有益效果本發明通過片層狀填料及 納米填料與聚丙烯成核劑的協同作用來提高PP的耐熱性，得到機械性能與現
有技術的PP相當，但比重低于的現有技術中的PP。
具體實施例方式
以下通過具體的實施例進一步說明本發明的技術方案。所涉及的份數如未 特別說明的，均為重量份。 實施例l
IOO份聚丙烯、11 30份片狀填料、1 3份納米填料以及0.1-0.3份聚丙烯 成核劑；
將1份納米硬脂酸鈣與600目的白云母11份在高速攪拌機中預攪拌10分 鐘，均勻的撒入0.1份2， 2，-亞甲基雙(4， 6-二叔丁基苯基)磷酸酯鈉鹽的丙 酮溶液，其中溶質質量分數為0.1%。采用間歇式攪拌法，每攪動2分鐘，停 止片刻，讓粉狀物落下，重復上述攪拌過程5次，使所有粉料混合均勻，并將 其烘干。
將30份烘干的粉料與IOO份PP于混煉機中，在185'C的溫度條件下，熔 融混合8分鐘，制得高耐熱聚丙烯塑料的母料。將混練母料經破碎后取10份 母料與100份聚丙烯(質量)熔融擠出制備耐熱復合PP材料。擠出機各區溫度分別為185, 200， 210， 220， 210°C。
對該專用料進行測試后得出如下測試數據 比重0.97
拉伸強度37MPa;斷裂伸長率33°%; (GB1040—92) 彎曲強度62MPa (GB934i-2000) 彎曲模量3.12GPa
沖擊強度3.43KJ/m2 (懸臂梁法) 熱變形溫度136°C (GB 1634.2-2004) 熔融指數5.0g/10min (230°C， 2160g) 實施例2
將3份納米硬脂酸鈉與1200目的絹云母13份在高速攪拌機中預攪拌8分 鐘，均勻的撒入0.3份.2， 2，-亞甲基雙(4， 6-二叔丁基苯基)磷酸酯鋁鹽的 丙酮溶液，其中溶質質量分數為0.1。/。。采用間歇式攪拌法，每攪動2分鐘， 停止一會，讓粉狀物落下，重復上述攪拌過程5次，使所有粉料混合均勻，并 將其烘干。
將45份烘干的粉料與IOO份PP于混煉機中，在18(TC的溫度條件下，熔 融混合6分鐘，制得高耐熱聚丙烯塑料的母料。將混練母料經破碎后取5份母 料與100份PP(質量)熔融擠出制備耐熱復合材料。擠出機各區溫度分別為185， 200， 210， 220， 210°C。
對該專用料進行測試后得出如下測試數據
比重0.95
拉伸強度:34MPa;斷裂伸長率30%; (GB1040—92) 彎曲強度49MPa (GB9341-2000) 彎曲模量1.7GPa 沖擊強度3.53KJ/m2 熱變形溫度134°C (GB 1634.2-2004) 熔融指數5.0g/10min (230°C， 2160g) 實施例3
將2份納米碳酸鋅與600目的白云母11份在高速攪拌機中預攪拌8分鐘， 均勻的撒入0.2份2， 2，-亞甲基雙(4, 6-二叔丁基苯基)磷酸酯鈉鹽的丙酮
6溶液，其中溶質質量分數為0.1%。采用間歇式攪拌法，每攪動2分鐘，停止 一會，讓粉狀物落下，重復上述攪拌過程5次，使所有粉料混合均勻，并將其 烘干。
將40份(質量)烘干的粉料與100份PP于混煉機中，在185。C的溫度條 件下，熔融混合8分鐘，制得高耐熱聚丙烯塑料的母料。將混練母料經破碎后 取10份與50份(質量)母料與PP熔融擠出制備耐熱復合材料。擠出機各區 溫度分別為185， 200， 210， 220， 210°C。
對該專用料進行測試后得到如下測試數據
比重0.97
拉伸強度38MPa;斷裂伸長率28%; (GB1040—92) 彎曲強度53MPa (GB9341-2000) 彎曲模量2.5GPa
沖擊強度4.68KJ/m2 (懸臂梁法) 熱變形溫度135°C (GB 1634.2-2004) 熔融指數5.0g/10min (230°C, 2160g) 對比例
將30份滑石粉、0.25份2， 2，-亞甲基雙(4， 6-二叔丁基苯基)磷酸酯 鋁鹽，在高速攪拌機中預攪拌10分鐘。將混合粉料與100份PP于雙螺桿擠出 機中擠出造粒，制備耐熱PP復合材料。擠出機各區溫度分別為160， 180， 200， 220， 210°C。
對該專用料進行測試后得到如下測試數據 比重1.16
拉伸強度26MPa;斷裂伸長率25%; (GB1040—92) 彎曲強度55MPa (GB9341-2000) 彎曲模量2.5GPa
沖擊強度4.14KJ/m2 (懸臂梁法) 熱變形溫度130°C (GB1634.2-2004) 熔融指數4.7g/10min (230°C， 2160g)
對比例中使用了滑石粉，其表面沒有活性。因為沒有附著和鍵合作用，成 核劑分子最終是自身仍成粉狀與礦物粉末混合在一起的。這樣就無法成核劑減少用量，并且提高的熱變形溫度上限的效果還不及云母。本發明中使用的分散 的新方法，即通過添加更多載體的量(母料的添加量)，借助母料的分散使成 核劑分散得更好而降低成核劑的總體添加量。
權利要求
1.一種用于制備高耐熱聚丙烯塑料的母料，其特征是由聚丙烯與粉料按重量比100∶30～45制成；所述粉料由以下重量份數的組分制成11～30份片狀填料、1～3份納米填料以及0.1～0.3份聚丙烯成核劑；所述片狀填料為白云母或絹云母。
2. 如權利要求1所述的母料，其特征在于所述納米填料是納米硬脂酸轉、 納米硬脂酸鈉、納米硬脂酸鋅或納米硬脂酸鎂。
3. 如權利要求l所述的母料，其特征在于所述聚丙烯成核劑為雙酚磷酸 酯鹽。
4. 如權利要求3所述的母料，其特征在于所述雙酚磷酸酯鹽為2， 2'-亞甲基雙(4， 6-二叔丁基苯基)磷酸酯鈉鹽或2， 2'-亞甲基雙(4， 6-二叔丁 基苯基)磷酸酯鋁鹽。
5. —種權利要求1所述用于制備高耐熱聚丙烯塑料的母料的制備方法， 其特征是將片狀填料和納米填料混合；用丙酮將成核劑溶解然后均勻灑入混 合填料；混均后干燥制得粉料；將干燥的粉料與聚丙烯烙融混合，制得用于制 備高耐熱聚丙烯塑料的母料。
6. 如權利要求5所述的制備方法，其特征在于所述用丙酮將成核劑溶解 中成核劑的重量百分比濃度為0.1%。
7. 如權利要求5所述的制備方法，其特征在于所述片狀填料和納米填料 混合為高速混合8-10分鐘。
8. 如權利要求5所述的制備方法，其特征在于所述加入成核劑與混合填 料混均的方法為采用間歇式攪拌法，每攪動約2分鐘，停止片刻，待粉塵落下 后，再重復上述攪拌過程5次，以使所有粉料充分混合均勻。
9. 如權利要求5所述的制備方法，其特征在于所述烙融混合的溫度為175-185°C，混合時間6-8分鐘。
10. 權利要求l所述母料在制備高耐熱聚丙烯塑料中的應用，其特征是將 所述5 10重量份母料粉碎后與50~100份聚丙烯熔融擠出制備得到高耐熱聚 丙烯塑料材料。
全文摘要
本發明提供了一種用于制備高耐熱聚丙烯塑料的母料及其制備方法和應用。所述母料是由聚丙烯與粉料按重量比100∶30～45制成；所述粉料由以下重量份數的組分制成11～30份片狀填料、1～3份納米填料以及0.1～0.3份聚丙烯成核劑；所述片狀填料為白云母或絹云母。所述用于制備高耐熱聚丙烯塑料的母料的制備方法是將片狀填料和納米填料混合；用丙酮將成核劑溶解然后均勻灑入混合填料；混均后干燥；將干燥的粉料與聚丙烯熔融混合，制得用于制備高耐熱聚丙烯塑料的母料。所述母料在制備高耐熱聚丙烯塑料中的應用，是將所述5～10重量份母料粉碎后與50～100份聚丙烯熔融擠出制備得到高耐熱聚丙烯塑料。本發明通過各組分的協同作提高了聚丙烯的耐熱性，市場前景廣闊。
文檔編號C08K5/098GK101580613SQ20091004039
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月19日 優先權日2009年6月19日
發明者黃仁勇 申請人:佛山市南海美之彩塑化有限公司