用于塑料制品的复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及高分子复合材料，具体而言，涉及一种用于塑料制品的复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着塑料市场竞争的日趋激烈，国内外各大型石化公司必须不断开发树脂新产品、新牌号以满足市场需求。不同牌号聚烯烃专用料生产切换过程会导致过渡料数量的增加。加之装置异常或波动也会产生部分过渡料。对树脂过渡料进行合理的开发应用，将有效提高过渡料的价值。

2、另一方面，火电发电量占我国电力供应的绝大部分，每年要产生大量的粉煤灰。截至2010年底，中国粉煤灰量已超过20亿t。大量的粉煤灰若不妥善处置，不仅会占用大片农田耕地，产生的扬尘严重污染大气，而且在堆放地也会由于淋滤作用浸污地下水系，其灰浆排放到江河湖泊，污染阻塞河道，直接影响到水生物的生长，破坏生态平衡。为了节约能源，减少粉煤灰对环境的污染，粉煤灰的利用研究已成为人们的研究热点。

3、目前用于塑料制品的灰塑复合产品，其生产方法存在的缺点是粉煤灰添加比例较小，添加量有限，添加后颜色均为黑色，使用领域和范围受限，且粉煤灰均需要研磨粉碎及筛选，研磨及筛选过程粉尘污染严重，存在对人体危害因素。

4、为了解决上述问题，有必要研究并开发出一种用于塑料制品的复合材料及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种用于塑料制品的复合材料及其制备方法，以解决现有技术中粉煤灰和废弃塑料的回收利用率低、现有灰塑复合产品中粉煤灰添加比例小及现有方法制得的塑料制品难以兼具优异的力学性能，存在刚性和韧性不平衡的问题。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种用于塑料制品的复合材料，按重量份计，该复合材料包括10～55份改性粉煤灰、25～45份聚乙烯过渡料和20～45份聚丙烯过渡料；改性粉煤灰由粉煤灰经酸洗、硅烷偶联剂和表面活性剂处理后得到。

3、进一步地，复合材料还包括氟弹性体。

4、进一步地，按重量份计，复合材料还包括1～6份氟弹性体。

5、进一步地，氟弹性体选自偏氟乙烯、六氟丙烯、四氟乙烯的二元共聚物或三元共聚物组成的组中的一种或多种。

6、进一步地，复合材料还包括相容剂。

7、进一步地，按重量份计，复合材料还包括2～6份相容剂。

8、进一步地，相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯；优选为接枝率为1～3％的马来酸酐接枝聚乙烯。

9、进一步地，复合材料还包括稳定剂。

10、进一步地，按重量份计，复合材料还包括0.15～0.5份稳定剂。

11、进一步地，稳定剂选自抗氧剂、辅助抗氧剂、光稳定剂和吸酸剂组成的组中的一种或多种。

12、进一步地，稳定剂为抗氧剂、辅助抗氧剂、光稳定剂和吸酸剂的混合物，优选抗氧剂、辅助抗氧剂、光稳定剂和吸酸剂的重量比为(10～20):(25～35):(20～30):(25～35)。

13、进一步地，抗氧剂选自β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2,6-二叔丁基对甲酚、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5二叔丁基-4-羟基苄基)苯组成的组中的一种或多种。

14、进一步地，辅助抗氧剂选自三(壬基代苯基)亚磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、二亚磷酸双十八酯季戊四醇酯、四(2,4-二叔丁基酚)-4,4’-联苯基二亚磷酸酯组成的组中的一种或多种。

15、进一步地，光稳定剂选自聚丁二酸与(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯、聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-双[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1,6-己二撑[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}、双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)癸二酸酯组成的组中的一种或多种。

16、进一步地，吸酸剂选自硬脂酸钙、硬脂酸锌和水滑石组成的组中的一种或多种。

17、进一步地，复合材料还包括色母粒。

18、进一步地，按重量份计，复合材料还包括2～4份色母粒。

19、进一步地，改性粉煤灰、聚乙烯过渡料与聚丙烯过渡料的重量比为(10～55):(25～45):(20～45)。

20、为了实现上述目的，本发明另一个方面还提供了一种上述用于塑料制品的复合材料的制备方法，该制备方法包括：步骤s1，采用酸液对粉煤灰进行酸洗，得到酸洗产物；在溶剂中，采用硅烷偶联剂和表面活性剂对酸洗产物进行改性处理，经干燥后得到改性粉煤灰；步骤s2，将改性粉煤灰与聚乙烯过渡料进行第一混合，经第一挤出后得到改性聚乙烯；步骤s3，将改性聚乙烯与聚丙烯过渡料进行第二混合，经第二挤出后得到复合材料。

21、进一步地，步骤s1包括：步骤s11，将粉煤灰与酸液混合，搅拌25～35min后得到酸洗产物；步骤s12，将酸洗产物与硅烷偶联剂和表面活性剂在溶剂中混合并进行超声处理，得到预产物；步骤s13，对预产物进行干燥，得到改性粉煤灰。

22、进一步地，酸液选自盐酸水溶液，优选质量浓度为8～15％稀盐酸溶液。

23、进一步地，粉煤灰、硅烷偶联剂和表面活性剂的重量比为100:(1～5)：(1～5)。

24、进一步地，超声处理的温度为40～65℃，时间为1～2h。

25、进一步地，干燥的过程在真空条件下进行，优选干燥的温度为35～45℃，时间为60～120min。

26、进一步地，制备方法还包括：第一混合过程中还加入了稳定剂和/或相容剂。

27、进一步地，制备方法还包括：第二混合过程中还加入了氟弹性体和/或色母粒。

28、应用本发明的技术方案，本申请提供的上述用于塑料制品的复合材料含有改性粉煤灰、聚乙烯过渡料及聚丙烯过渡料，相比于采用传统的聚乙烯合格产品和聚丙烯合格产品，本申请提供的上述复合材料可以显著降低成本，其中，粉煤灰为废弃物，且不需要进行研磨粉碎及筛选，能够提高粉煤灰的回收利用率，从而减少粉煤灰对环境的污染并提高上述两种过渡料的再利用价值。

29、相比于采用未改性处理的粉煤灰，本申请采用了经酸洗、硅烷偶联剂和表面活性剂处理之后得到的改性粉煤灰，能够改变粉煤灰表面的极性，提高改性粉煤灰和树脂之间的亲和力，使其能够与上述两种过渡料很好地亲和，从而提高改性粉煤灰在复合材料中的质量占比，提高其添加量。相比于未处理的粉煤灰，将粉煤灰通过上述特定方式进行处理，有利于增加粉煤灰的添加比例。

30、本申请提供的上述用于塑料制品的复合材料中，改性粉煤灰、聚乙烯过渡料和聚丙烯过渡料的重量份数包括但不限于上述范围，将其限定在上述范围内有利于提高复合材料的力学性能等综合性能，实现复合材料的刚性和韧性平衡。

技术特征：

1.一种用于塑料制品的复合材料，其特征在于，按重量份计，所述复合材料包括10～55份改性粉煤灰、25～45份聚乙烯过渡料和20～45份聚丙烯过渡料；所述改性粉煤灰由粉煤灰经酸洗、硅烷偶联剂和表面活性剂处理后得到。

2.根据权利要求1所述的用于塑料制品的复合材料，其特征在于，所述复合材料还包括氟弹性体；

3.根据权利要求2所述的用于塑料制品的复合材料，其特征在于，所述复合材料还包括相容剂；

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于塑料制品的复合材料，其特征在于，所述复合材料还包括稳定剂；

5.根据权利要求4所述的用于塑料制品的复合材料，其特征在于，所述抗氧剂选自β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2,6-二叔丁基对甲酚、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5二叔丁基-4-羟基苄基)苯组成的组中的一种或多种；和/或，

6.根据权利要求1至3中任一项所述的用于塑料制品的复合材料，其特征在于，所述复合材料还包括色母粒；

7.根据权利要求1所述的用于塑料制品的复合材料，其特征在于，所述改性粉煤灰、所述聚乙烯过渡料与所述聚丙烯过渡料的重量比为(10～55):(25～45):(20～45)。

8.一种权利要求1至7中任一项所述的用于塑料制品的复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

9.根据权利要求8所述的用于塑料制品的复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1包括：

10.根据权利要求8或9所述的用于塑料制品的复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：所述第一混合过程中还加入了稳定剂和/或相容剂；和/或，

技术总结
本发明提供了一种用于塑料制品的复合材料及其制备方法。按重量份计，该复合材料包括10～55份改性粉煤灰、25～45份聚乙烯过渡料和20～45份聚丙烯过渡料；改性粉煤灰由粉煤灰经酸洗、硅烷偶联剂和表面活性剂处理后得到。相比于采用传统的聚乙烯合格产品和聚丙烯合格产品，本申请提供的上述复合材料可以显著降低成本，其中，粉煤灰为废弃物，能够提高粉煤灰的回收利用率，从而减少粉煤灰对环境的污染并提高上述两种过渡料的再利用价值。相比于其它范围，将改性粉煤灰、聚乙烯过渡料和聚丙烯过渡料的重量份数限定在上述范围内有利于提高复合材料的力学性能等综合性能，实现复合材料的刚性和韧性平衡。

技术研发人员：宋美丽,姜慧婧,李彦鹏,李孟瑶,王林,李丽英,王居兰,安广萍,何艳,姜如愿,刘夏青
受保护的技术使用者：国家能源集团宁夏煤业有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23