一种复合聚烯烃材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及应用材料技术领域，尤其涉及一种复合聚烯烃材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着使用天然气或管道煤气的日益增多，燃气表的市场需求也相应的增多，市场上燃气表主流有两种，一种为传统式的机械式膜式燃气表；另一种为预付费膜式燃气表。所述两种燃气表均为膜式燃气表，现有技术中，膜式燃气表的最主要部件机芯体的材料是聚甲醛，聚甲醛机芯体常采用热塑的方式注塑成型，此时聚甲醛受高温热释放甲醛，对工人的身体伤害性比较大，用户在使用时，聚甲醛机芯体对环境湿度和温度的变化较敏感，易发生形变，装配时不好控制产品品质造成报废率比较高。聚甲醛的材料收缩率较大，尺寸稳定性不高，使用过程中，形变严重，在客户使用过程中易出现精度不稳定现象。

由此看来，现有的膜式燃气表的机芯体的材料仍然无法满足无毒和稳定性高的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种复合聚烯烃材料及其制备方法和应用。本发明提供的复合聚烯烃材料无臭无毒，具有较高的耐温耐湿性能和较低的材料收缩率，材料整体稳定性较高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种复合聚烯烃材料，以质量份数计，包括以下原料：

聚丙烯60～70份，玻璃纤维30～40份，聚乙烯5～15份，相容剂3～15份，抗氧剂0.5～3份，稳定剂0.3～1份，润滑剂1～5份。

优选的，所述复合聚烯烃材料，以质量份数计，包括以下原料：

聚丙烯65份，玻璃纤维35份，聚乙烯12份，相容剂10份，抗氧剂2份，稳定剂0.7份，润滑剂3份。

本发明还提供了上述方案所述复合聚烯烃材料的制备方法，包括以下步骤：

将聚丙烯、聚乙烯和相容剂进行第一混合，得到混合料；

将所述混合料、抗氧剂、稳定剂和润滑剂进行第二混合，得到主料；

将所述主料和玻璃纤维进行挤出造粒，得到复合聚烯烃材料。

优选的，所述第一混合的混合时间为5～10min。

优选的，所述第二混合的混合时间为2～4min。

优选的，所述挤出造粒在双螺杆挤出造粒机中进行。

优选的，所述双螺杆挤出造粒机的工作温度为：

第一区：200～220℃；第二区：220～240℃；第三区：230～240℃；第四区：230～250℃；第五区：230～250℃；第六区：230～240℃；第七区：230～240℃；第八区：220～240℃；第九区：210～230℃；第十区：200～220℃；机头温度：210～230℃。

优选的，所述双螺杆挤出造粒机的工作温度为：

第一区：210℃；第二区：230℃；第三区：235℃；第四区：240℃；第五区：240℃；第六区：235℃；第七区：235℃；第八区：230℃；第九区：220℃；第十区：210℃；机头温度：220℃。

本发明还提供了上述方案所述复合聚烯烃材料在膜式燃气表中的应用。

本发明提供了一种复合聚烯烃材料，以质量份数计，包括以下原料：聚丙烯60～70份，玻璃纤维30～40份，聚乙烯8～15份，相容剂5～15份，抗氧剂0.5～3份，稳定剂0.3～1份，润滑剂1～5份。本发明提供的复合聚烯烃材料采用了耐天然气腐蚀的原料，使得到的复合聚烯烃材料具有较高的耐腐蚀性，同时具有较高的耐温耐湿性能，注塑工艺简单，易于成型。并且本发明提供的复合聚烯烃材料采用了无嗅、无味、无毒的复合材料，对人体无毒害且不会分解释放毒性物质。

具体实施方式

本发明提供了一种复合聚烯烃材料，以质量份数计，包括以下原料：聚丙烯60～70份，玻璃纤维30～40份，聚乙烯5～15份，相容剂3～15份，抗氧剂0.5～3份，稳定剂0.3～1份，润滑剂1～5份。

在本发明中，若无特殊说明，所需材料均为本领域技术人员熟知的市售商品。

以质量份数计，本发明提供的复合聚烯烃材料的原料包括聚丙烯60～70份，优选为65份；在本发明中，所述聚丙烯的密度优选为0.89～0.91g/cm

以所述聚丙烯的质量份为基准，所述复合聚烯烃材料的原料包括玻璃纤维30～40份，优选为35份。在本发明中，所述玻璃纤维具有较好的耐腐蚀性，还能够保证制备得到的复合聚烯烃材料具有较好的拉伸强度和光学性能。

以所述聚丙烯的质量份为基准，所述复合聚烯烃材料的原料包括聚乙烯8～15份，优选为12份；在本发明中，所述聚乙烯优选为乙烯与a-烯烃的共聚物，所述乙烯与a-烯烃的摩尔比优选为1:0.01。在本发明中，所述聚乙烯具有无臭无毒、常温下不溶于一般溶剂的特性，并且聚乙烯的吸水性小，具有耐低温性能，化学稳定性好，电绝缘性优良。

以所述聚丙烯的质量份为基准，所述复合聚烯烃材料的原料包括相容剂5～15份，优选为10份。在本发明中，所述相容剂优选为马来酸酐接枝相容剂。在本发明中，所述相容剂能够增加所述聚丙烯和聚乙烯的相容性，使聚丙烯和聚乙烯间粘接力增大形成稳定的结构，使分散相和连续相均匀。

以所述聚丙烯的质量份为基准，所述复合聚烯烃材料的原料包括抗氧剂0.5～3份，优选为2份。在本发明中，所述抗氧剂优选包括酚类抗氧剂，进一步优选为酚类抗氧剂和亚硫酸酯类抗氧剂，当所述抗氧剂为酚类抗氧剂和亚硫酸酯类抗氧剂，所述酚类抗氧剂和亚硫酸酯类抗氧剂的质量比优选为1:0.1～0.5。在本发明中，所述抗氧剂能够保证制备得到复合聚烯烃材料具有较好的抗氧化性。

以所述聚丙烯的质量份为基准，所述复合聚烯烃材料的原料包括稳定剂0.3～1份，优选为0.7份。在本发明中，所述稳定剂优选为受阻胺类稳定剂。

以所述聚丙烯的质量份为基准，所述复合聚烯烃材料的原料包括润滑剂1～5份，优选为3份。在本发明中，所述润滑剂能够改善加工性能，提高加工工程中材料流动性，降低摩擦系数，减少加工能耗，提高生产效率，改善各原料的分散性，保证制备得到的复合聚烯烃材料具有良好的稳定性和非迁移性。

本发明还提供了上述方案所述复合聚烯烃材料的制备方法，包括以下步骤：

将聚丙烯、聚乙烯和相容剂进行第一混合，得到混合料；

将所述混合料、抗氧剂、稳定剂和润滑剂进行第二混合，得到主料；

将所述主料和玻璃纤维进行挤出造粒，得到复合聚烯烃材料。

在本发明中，所述第一混合的混合时间优选为5～10min，进一步优选为7～8min。

在本发明中，所述第二混合的混合时间优选为2～4min，进一步优选为3min。

在本发明具体实施例中，所述挤出造粒在双螺杆挤出造粒机中进行，所述双螺杆挤出造粒机的工作温度优选为：第一区：200～220℃；第二区：220～240℃；第三区：230～240℃；第四区：230～250℃；第五区：230～250℃；第六区：230～240℃；第七区：230～240℃；第八区：220～240℃；第九区：210～230℃；第十区：200～220℃；机头温度：210～230℃，进一步优选为：第一区：210℃；第二区：230℃；第三区：235℃；第四区：240℃；第五区：240℃；第六区：235℃；第七区：235℃；第八区：230℃；第九区：220℃；第十区：210℃；机头温度：220℃。

本发明还提供了上述方案所述复合聚烯烃材料在膜式燃气表中的应用。

下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例中聚丙烯选用台塑石化股份有限公司所生产的型号为1080的聚丙烯，玻璃纤维选用，聚乙烯选用普瑞曼聚合物株式会社所生产的型号为1520L的聚乙烯，相容剂选用佳易容聚合物(上海)有限公司所生产的型号为5701的相容剂，抗氧剂选用天津利安隆新材料股份有限公司所生产的型号为168的抗氧剂，稳定剂选用巴斯夫股份公司所生产的型号为1010的稳定剂，润滑剂选用中蓝晨光化工研究设计院有限公司所生产的型号为GM-5006的润滑剂。

实施例1

称取聚丙烯65份，玻璃纤维35份，聚乙烯6份，相容剂5份，抗氧剂2份，稳定剂0.7份，润滑剂3份；

将聚丙烯、聚乙烯和相容剂倒入高速混料机筒内搅拌5min，进行第一混合，得到混合料；

将所述混合料、抗氧剂、稳定剂和润滑剂搅拌3min，进行第二混合，得到主料；

将所述主料经双螺杆主料筒喂料，将玻璃纤维经侧向喂料筒喂料，经双螺杆挤出造粒机造粒，得到复合聚烯烃材料；所述双螺杆挤出造粒机的工作温度为：第一区：210℃；第二区：230℃；第三区：235℃；第四区：240℃；第五区：240℃；第六区：235℃；第七区：235℃；第八区：230℃；第九区：220℃；第十区：210℃；机头温度：220℃。

测试例1

对实施例1制备得到的复合聚烯烃材料进行常温水浸泡168h后质量变化率测试，测试标准为GB/T 11547-2008，测试结果为质量增加0.02％。

对实施例1制备得到的复合聚烯烃材料进行拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量、简支梁冲击强度(缺口)、简支梁冲击强度(无缺口)和浸泡后外观及尺寸进行测试，所述测试结果如表1所示。

表1实施例1所得复合聚烯烃材料的综合性能

本发明测试例1将实施例1制备得到复合聚烯烃材料在室温下分别置于正戊烷、苯、二甲苯或异辛烷中浸泡168h进行老化处理，本发明通过将复合聚烯烃材料置于正戊烷、苯、二甲苯或异辛烷中浸泡以模拟天然气或管道气对复合聚烯烃材料的腐蚀。根据本发明测试例1的记载内容可知，本发明实施例1提供的复合聚烯烃材料具有较好的力学性能的同时，具有较好的耐腐蚀性能性能，并且本发明实施例1提供的复合聚烯烃材料在老化处理后表面均无腐蚀，尺寸也无明显变化。

实施例2

称取聚丙烯60份，玻璃纤维30份，聚乙烯8份，相容剂5份，抗氧剂0.5份，稳定剂0.3份，润滑剂1份；

将聚丙烯、聚乙烯和相容剂倒入高速混料机筒内搅拌5min，进行第一混合，得到混合料；

将所述混合料、抗氧剂、稳定剂和润滑剂搅拌3min，进行第二混合，得到主料；

将所述主料经双螺杆主料筒喂料，将玻璃纤维经侧向喂料筒喂料，经双螺杆挤出造粒机造粒，得到复合聚烯烃材料；所述双螺杆挤出造粒机的工作温度为：第一区：200℃；第二区：220℃；第三区：230℃；第四区：230℃；第五区：230℃；第六区：230℃；第七区：230℃；第八区：220℃；第九区：210℃；第十区：200℃；机头温度：210℃。

实施例3

称取聚丙烯70份，玻璃纤维40份，聚乙烯15份，相容剂10份，抗氧剂3份，稳定剂1份，润滑剂5份；

将聚丙烯、聚乙烯和相容剂倒入高速混料机筒内搅拌5min，进行第一混合，得到混合料；

将所述混合料、抗氧剂、稳定剂和润滑剂搅拌3min，进行第二混合，得到主料；

将所述主料经双螺杆主料筒喂料，将玻璃纤维经侧向喂料筒喂料，经双螺杆挤出造粒机造粒，得到复合聚烯烃材料；所述双螺杆挤出造粒机的工作温度为：第一区：220℃；第二区：240℃；第三区：240℃；第四区：250℃；第五区：250℃；第六区：240℃；第七区：240℃；第八区：240℃；第九区：230℃；第十区：220℃；机头温度：230℃。

本发明将实施例2和3制备得到复合聚烯烃材料在室温下分别置于正戊烷、苯、二甲苯或异辛烷中浸泡168h进行老化处理，本发明实施例2和3提供的复合聚烯烃材料在老化处理后表面均无腐蚀，尺寸也无明显变化，说明本发明实施例2和3提供的复合聚烯烃材料具有较好的耐腐蚀性能性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。