[发明专利]一种仿陶瓷塑胶复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子复合材料，尤其是涉及一种仿陶瓷的高分子复合材料及其制备方法。

背景技术

陶瓷制品以其自然、美观、耐用、低成本等特点，深受人们喜爱，在生活中随处可见。但是陶瓷也存在着烧制能耗高、韧性差易碎等缺点。开发生产工艺简单、易回收利用、机械性能优越的新型材料取代现有的陶瓷材料成为一种趋势。

因为陶瓷具有上述各种优点，所以长期以来人们希望用加工性能更为优异的塑料来仿造陶瓷外观，例如在塑胶材料中添加百分之几的色粉就可以将塑胶材料外观调节成各种的陶瓷外观，或者通过表面喷漆也可以模仿陶瓷的外观，但这些措施换来的仅仅是外观方面的效果，除此以外无法提供更多陶瓷所应有的特点。

中国专利200810048047.X公开了一种仿陶瓷塑胶材料，采取在聚对苯二甲酸丁二醇酯塑料(PBT)中添加大量的硫酸钡的方法实现仿陶瓷的目的。该方法的缺点是其为了得到类似陶瓷的密度，在塑胶材料中填充了大量硫酸钡。而由于硫酸钡自身的特点，这样做不但容易使塑胶材料变得难加工，而且容易导致塑胶材料抗冲击性能下降，做成的制品容易摔破。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的陶瓷材料存在工艺复杂、加工能耗高、不易回收、易碎等缺陷，提供一种将塑料与陶瓷优点结合起来，耐冲击、易成型、易回收、表面高光泽度的仿陶瓷塑胶复合材料及其制备方法。

所述仿陶瓷塑胶复合材料的成分及其按质量比的含量为：

塑胶材料    8％～40％；

氧化锌      30％～75％；

偶联剂      0.2％～2％；

润滑剂     0.3％～3％；

增重填料   5％～50％；

增韧剂     1％～8％。

纤维       0～15％；

所述塑胶材料可选自聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等中的一种。

所述偶联剂可选自乙烯基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、异丁烯基硅烷偶联剂、脲基硅烷偶联剂等中的一种。

所述润滑剂可选自聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺等中的一种。

所述增重填料可选自铁粉、铜粉、钨粉、铝粉、锌粉、铅粉、氧化铁、铁氧体、氧化铝、氧化镁等中的一种。

所述增韧剂可选自马来酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物、马来酸酐接枝的聚丙烯、乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物等中的一种。

所述纤维可选自经过硅烷偶联剂处理的纤维，所述纤维可选自玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、耐高温的聚合物纤维等中的一种；所述纤维的直径可为5～20μm。

所述仿陶瓷塑胶复合材料的制备方法包括以下步骤：

1)将氧化锌和增重填料加入混合机内，再喷洒偶联剂，然后将润滑剂、增韧剂、塑胶材料加入混合机内，得到混合原料；

2)将所得到的混合原料投入到双螺杆挤出造粒机中，经熔融挤出成线、冷却、切粒得到仿陶瓷塑胶复合材料，如配方中有纤维，纤维在挤出造粒过程中从双螺杆造粒机的侧喂料口加入。

在步骤2)中，所述熔融挤出成线的工艺参数可为：利用辅助喂料系统加入混合原料，加工温度范围为160～290℃；喂料速度为50～90r/min；主机螺杆转速为250～420r/min；切粒的速度可为150～250r/min。

本发明所述偶联剂及其处理方法很好地解决了无机填料与塑胶材料的相容性和分散性问题，在保持材料强度的同时极大提高了材料的柔韧性。材料拉伸测试表明，在相同的填料添加量(60％)情况下，偶联剂的加入可使材料出现屈服点，而未添加偶联剂的材料在未出现屈服点时就已经断裂。

本发明所述增重填料是指比重大于3.0的无机填料，可用于增加仿陶瓷复合材料整体的重量，这样就可根据需要调节增重填料用量得到不同比重的仿陶瓷复合材料并改善复合材料的导热性。

本发明对纤维材料类型没有特别的限制，任何的玻璃纤维、碳纤维、金属纤维以及耐高温的聚合物纤维均可，可通过调节纤维用量得到仿陶瓷复合材料所需的强度和刚度。

众所周知，在一般情况下塑胶材料中填充过高比例(通常是60％以上)的无机填料时，所制备的复合材料其冲击强度就会很低。本发明所述增韧剂是能够对体系起到很好增韧以及相容效果的聚合物，增韧剂都带有极性基团，与无机填料和塑胶都有很好的相容性，可通过调节增韧剂用量得到仿陶瓷复合材料所需的柔韧性。此外，选用有针对性的润滑剂使仿陶瓷塑胶复合材料变得更易于加工。