一种PP材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料制备技术领域，更具体的公开了一种PP材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)是一种广泛应用的热塑性塑料，具有良好的力学性能、耐磨性和化学稳定性。然而，纯PP材料的刚性和耐热性较差，限制了其在某些领域的应用。为了提高PP材料的性能，通常采用添加填料的方法。传统的填料如碳酸钙、滑石粉等，虽然能够改善PP材料的刚性和耐热性，但可能导致材料的成本增加和环境污染。因此，寻找一种低成本、环保的填料成为研究热点。

稻谷壳是水稻加工过程中产生的一种废弃物，含有丰富的纤维素、木质素等有机物质。将稻谷壳作为填料添加到PP材料中，既可以降低材料成本，又有利于环境保护。然而，稻谷壳的表面活性较高，与PP基体的相容性较差，容易导致复合材料的性能下降。因此，如何提高稻谷壳与PP基体之间的界面结合强度，成为制备高性能稻谷壳增强PP复合材料的关键。

发明内容

本发明主要提供一种PP材料及其制备方法，能够解决在制备PP材料的过程中计入传统的填料可能导致材料的成本增加和环境污染以及稻谷壳的表面活性较高，与PP基体的相容性较差的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，更具体的说是一种PP材料，包括以下组分：稻谷壳、PP、PE、碳酸钙、POE、偶联剂、硬脂酸和PE蜡。

更进一步的，该材料具体包括以下按重量百分比计的组分：稻谷壳：45％、PP+PE：30％、碳酸钙：15％、POE：5％、偶联剂：1.5％、硬脂酸：2％、PE蜡：1.5％。

根据本发明的另外一个方面，提供一种PP材料的制备方法，该方法基于以上的一种PP材料中的原料组分实现，包括以下步骤：

S1、准备材料：按照以上重量百分比，准备稻谷壳、PP、PE、碳酸钙、POE、偶联剂、硬脂酸和PE蜡备用；

S2、材料预处理：将步骤S1中准备好的稻谷壳进行清洗，清洗完毕后进行干燥处理，干燥完成后，对干燥后的稻谷壳进行碳化处理，以去除稻谷壳中的杂质和水分，并能够提高其与高分子材料的结合力；

S3、混合：将预处理后的稻谷壳与PP、PE、碳酸钙、POE、偶联剂、硬脂酸和PE蜡进行混合，将混合后的混合料放入到高速搅拌设备中，以一定的速度进行搅拌，使各原料组分充分的分散；

S4、熔融共混：将步骤S3中混合后的物料进行加热，然后进行熔融共混，并往其中通入一定量的惰性气体，使物料中的各个组分之间充分的混合交织在一起；

S5、冷却和造粒：将熔融共混后的复合材料进行冷却，冷却到室温后，将复合材料放入到造粒设备中，从而可以得到需要的PP材料颗粒。

更进一步的，所述S2中，在对清洗完毕的稻谷壳进行干燥的时候，采用热风循环的方式进行干燥，将清洗完毕的稻谷壳分散平铺在托盘中，然后放入到热风循环干燥设备中，之后在70℃-85℃的温度下，持续干燥15-20min。

更进一步的，所述S2中，对干燥后的稻谷壳进行碳化处理的具体过程为：首先将干燥后的稻谷壳放入到炭化炉中，并往炭化炉中充入惰性气体，以隔绝空气，然后调整设定稻谷壳的碳化温度和碳化时间：

其中，TP

更进一步的，所述S3中，在将原材料放入到高速搅拌设备中后，在3000-5000rpm下高速搅拌10-15min，并且在搅拌的过程中，以800-1500Hz的频率振动原材料，从而使各个原材料之间能够充分的分散。

更进一步的，所述S4中，熔融共混的具体过程为：先将混合后的原材料加热至以下温度：

其中，S为原材料总数，r

然后设定混合设备的转速为2500-3000rpm，并在该转速下搅拌混合20-33min；并且在搅拌的过程中，通入循环的惰性气体，以促进各原料组分之间能够充分的混合交织在一起。

更进一步的，所述S4中，通入的惰性气体为氮气、氦气或者两种气体的混合气体，通入惰性气体的量为：

L

其中，L

更进一步的，所述方法还包括：S6、性能检测：对制备完成的PP材料进行各项性能检测，如拉伸强度检测、冲击强度检测以及硬度检测等。

本发明一种PP材料及其制备方法的有益效果为：通过预处理稻谷壳，提高了其与高分子材料的结合力，避免了在加工过程中产生分层、脱落等问题。通过选用合适的辅助成分，如PE蜡、硬脂酸等，优化了复合材料的加工性能和力学性能。本发明的复合材料具有优良的环保性，因为其主要原料稻谷壳是一种生物质材料，来源广泛且可再生，同时也降低了PP材料的生产成本。本发明的复合材料具有良好的力学性能、加工性能以及抗低温性能，具有良好的柔韧性，有助于提升产品的成型效果，产品成型更加到位，吸塑的时候能够使产品的边边角角吸附到位。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。

图1为方法流程示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

根据本发明的一个方面，提供了一种PP材料，包括以下按重量百分比计的组分：稻谷壳：45％、PP+PE：30％、碳酸钙：15％、POE：5％、偶联剂：1.5％、硬脂酸：2％、PE蜡：1.5％。

根据本发明的另一个方面，如图1所示，提供了一种PP材料的制备方法，该方法基于以上的一种PP材料中的原料组分实现，具体包括以下步骤：

第一步、准备材料：按照以上重量百分比，准备稻谷壳、PP、PE、碳酸钙、POE、偶联剂、硬脂酸和PE蜡备用。

第二步、材料预处理：将第一步中准备好的稻谷壳进行清洗，清洗完毕后将清洗完毕的稻谷壳分散平铺在托盘中，然后放入到热风循环干燥设备中，之后在70℃-85℃的温度下，持续干燥15-20min，干燥完成后，将干燥后的稻谷壳放入到炭化炉中，并往炭化炉中充入惰性气体，以隔绝空气，然后调整设定稻谷壳的碳化温度和碳化时间：

其中，TP

第三步、混合：将预处理后的稻谷壳与PP、PE、碳酸钙、POE、偶联剂、硬脂酸和PE蜡进行混合后，放入到高速搅拌设备中后，在3000-5000rpm下高速搅拌10-15min，并且在搅拌的过程中，以800-1500Hz的频率振动原材料，从而使各个原材料之间能够充分的分散。

第四步、熔融共混：先将第三步中混合后的物料加热至以下温度：

以确保混合物料中的所有原料组成都能够被熔融；其中，S为原材料总数，r

然后设定混合设备的转速为2500-3000rpm，并在该转速下搅拌混合20-33min；并且在搅拌的过程中，通入循环的氮气或者氦气或者两种气体的混合气体，通入的量为：

L

以促进各原料组分之间能够充分的混合交织在一起；其中，L

第五步、冷却和造粒：将熔融共混后的复合材料进行冷却，冷却到室温后，将复合材料放入到造粒设备中，从而可以得到需要的PP材料颗粒。

第六步、性能检测：对制备完成的PP材料进行各项性能检测，如拉伸强度检测、冲击强度检测以及硬度检测等。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。