本发明涉及一种热塑性树脂复合材料， 具体地， 涉及一种经硅灰石、 碳 酸钙改性的热塑性树脂复合材料以及利用该材 料制备产品的方法， 该复合材 料可用于制作洁具、 洁具五金件、 户外产品、 外墙装饰管材公共景观实用装 饰产品。 背景技术

常见的洁具包括浴缸、 台盆、 座便器、 小便斗， 大部分采用陶土烧制而 成， 先把陶土制成洁具产品进行烧制， 成型后表面上釉再进行烧结， 其烧制 过程需消耗大量煤炭或天然气，造成大量的碳 排放和能源消耗，碳排放量大， 尤其是对空气的污染； 而其在烧制过程中由于温度的不对称使产品开 裂和变 形导致产品大量的次品和报废， 形成二次污染和成本提高。 同时生产中用的 陶土资源也日益稀少， 一旦资源枯竭， 将无法再用陶土生产洁具产品。

近来， 又有采用人造玛瑙或亚克力来制备卫浴洁具的 ， 见专利号为

ZL200410040962.6的中国发明专利《采用浇注工� �生成的亚克力座便器》（授 权公告号： CN126923C), 该专利中座便器零部件均采用树脂和玛瑙粉混 合 物实心浇注在夹层空壳中的方式来制备座便器 ， 所得产品虽然具有陶瓷制品 的一般特性， 但该方法相对工艺复杂， 产品观感差， 实用性不好， 并大量消 耗石油副产品， 自洁性不佳。 在此基础， 又公开了另一种亚克力和玻璃钢复 合结构的座便器，见专利号为 ZL200620034821.8的中国实用新型专利《亚克 力和玻璃钢复合结构座便器》 （授权公告号： CN2926350Y), 但其外观似塑 料制品， 感观、 耐用性和使用性都较差。

中国发明专利申请号为 96106392.0的中国发明专利， 申请公开了《人造 大理石制品及其制备方法》 （公开号: CN1167741A)，该申请以大理石粉、 不饱 和聚酯树脂、 氢氧化铝及硅灰石为主要原料通过浇注工艺完 成， 产品性能和 制备过程虽然有所提高，但产品笨重、工艺实 用性差、平整度和光洁度较差， 发明的公开

'本发明提供了一种经非金属材料改性的热塑� �树脂复合材料， 采用该材 料制备的洁具、 洁具五金件、 户外产品、 外墙装饰管材、 公共景观实用装饰 等产品具有低碳、 低能耗、 无污染且具有高韧性、 高强度、 平整和光洁的优 点。

为达到上述目的， 本发明提供了一种经非金属材料改性的热塑性 树脂复 合材料， 该材料包含以下按重量百分数计的原料：

填料 50%〜70%; .

聚丙烯 25%〜40%；

马来酸酐改性聚丙烯 3% ~ 6%；

钛白粉 1% ~ 3% _;

抗氧剂 1%〜2%；

所述填料采用硬脂酸改性处理过。

所述的填料选择硅灰石或者是碳酸钙或者是硅 灰石和碳酸钙的混合物。 所述的改性处理是指， 将重量百分数为 1〜5%的硬脂酸（C ₁₆ H ₃₂ 0 ₂ ， 熔点 69.6°C )和 95〜99%的填料，采用高速混合机在 90°C〜100°C，混合搅拌 15~30 分钟， 使硬脂酸熔化并与碳酸钙或硅灰石填料充分接 触、 碰撞， 达到表面沾 粒的物质改性处理的目的， 改性后的碳酸钙和硅灰石与聚丙烯能充分结合 ， 大大提高了材料之间的相容性， 同时降低了碳酸钙、 硅灰石表面的吸油性， 大幅度提高了碳酸钙、 硅灰石的添加比例， 使改性的非金属热塑性复合材料 具有高填充的优点。 改性后的非金属材料具有很好的相容性和高填 充性， 用 上述改性的非金属复合材料注塑的卫浴产品具 有坚硬、 强度高、 耐腐蚀的特 性并具有天然石材的质感。

所述的硅灰石是一种无机针状矿物， 其特点是无毒、 耐化学腐蚀、 热稳 定性及尺寸稳定良好， 有玻璃和珍珠光泽， 低吸水率和吸油值， 力学性能及 电性能优良以及具有一定补强作用； 所述的碳酸钙可以在未经改性处理的状 态下与聚丙烯进行充分的熔融且价格低廉而成 为除硅灰石以外的又一较为理 想的填料。 本发明采用不同规格的硅灰石、 碳酸钙或者二者的混合物作为填 料， 可以既保证复合材料的致密性， 又能节约粘合剂。

所述的聚丙烯作为热塑性复合材料的粘合剂。 聚丙烯的特点是结晶度很 高， 相对密度小 （约为 0.90〜0.9.1g/cm ² )， 熔点在 170〜175°C范围内， 分子 量一般在 15〜70万之间。聚丙烯表现为宏观世界的耐热� �较好，热变形温度 为 90〜105°C。 聚丙烯为非极性高聚物， 有优良的电绝缘性能， 更兼有优良 的耐热性。 此外， '它还有良好的化学稳定性， 聚丙烯几乎不吸水， 除对强氧 化性的酸（发烟硫酸、 发烟硝酸）夕卜， 几乎都很稳定， 耐碱性也很突出。 且 聚丙烯的强度和刚性均超过聚乙烯， 尤其具有突出的耐弯曲疲劳性能； 缺点 是蠕变比聚酰胺和聚氯乙烯要大得多。

进一步地，所述的聚丙烯选择 M700.聚丙烯或 M2600聚丙烯或 M700聚 丙烯与 M2600聚丙烯的混合物；在生产实际中，可以根� ��要生产的产品的要 求选择合适型号的聚丙烯或者不同型号的聚丙 烯的混合物作为粘合剂， 以满 足产品实际需要的硬度和吸附性。

通常， 热塑性树脂的优点是加工成型简便， 具有较高的机械能； 缺点是 耐热性和刚性较差。 本发明采用硅灰石、 碳酸钙或者二者的混合物增强热塑 性树脂而制得的热塑性树脂复合材料， 不仅可使力学性能、 热变形温度、 尺 寸稳定性、 低温冲击性能和老化性能得到不同程度的改善 ， 还可使某些性能 达到或超过热固性玻璃纤维增强复合材料的水 平， 而且仍可以用一般注射方 法成型。

本发明中填料的含量通常在 50%〜70%。 总的来说， 用硅灰石、 碳酸钙 或者二者的混合物改性的热塑性树脂复合材料 ， 可以达到下述效果： ①提高 拉伸、 弯曲、 压縮等力学强度及弹性模量， 改善蠕变性能； ②提高热变形温 度； ③降低线膨胀系数； ④降低吸水率， 增加尺寸稳定性； ⑤改善热导率； ⑥提高硬度； ⑦抑制应力开裂； ⑧阻迟燃烧性； ⑨改善电性能。

所述的马来酸酐改性聚丙烯是由聚丙烯经反应 挤出接枝马来酸酐制得， 由于非极性的分子主链上引入了强极性的侧基 ， 马来酸酐接枝聚丙烯可以成 为增进极性材料与非极性材料粘接性和相容性 的桥梁。 在生产填充聚丙烯时 添加马来酸酐改性聚丙烯， 可极大地改善填料与聚丙烯的亲和性及填料的 分 散性。 故能有效地增强填料在聚丙烯中的分散， 从而提高填充聚丙烯的拉伸 和冲击强度。 所述的钛白粉是起到增白的作用。

由于聚丙烯大分子链中的叔碳原子对氧的侵蚀 非常敏感， 在光、 热和空 气中的氧作用下容易老化， 故本发明的复合材料还加入抗氧剂以抑制老化 过 程。

本发明还提供了利用经非金属材料改性的热塑 性树脂复合材料制备洁 具、 洁具五金件、 户外产品、 外墙装饰管材、 公共景观实用装饰等产品的方 法， 该方法包含以下具体步骤：

步骤 1， 按照配方量将聚丙烯、 马来酸酐改性聚丙烯、 钛白粉、 填料、 抗氧剂在搅拌机中混合搅拌均匀；

步骤 2， 将上述的混合原料加入到双螺杆挤出机的料斗 中， 加热成型； 步骤 3， 由挤出机挤出加热成型后的条状复合材料， 并使复合材料降温; 步骤 4， 把降温后的条状复合材料放入制粒机中， 加工成颗粒状的复合 材料粒子；

步骤 5， 把所述的复合材料粒子放入烘箱中加热烘干；

步骤 6， 将烘干的复合材料粒子加入到注塑机的料筒中 ， 加温使复合材 料粒子熔融， 然后将料筒中熔融的复合材料注射到金属模具 中，·

步骤 7， 把冷却水注入到金属模具的冷流道中， 使产品冷却定型； 步骤 8， 打开模具， 取出成型的产品。

进一步地， 所述的步骤 6中， 注塑机采用活塞式机筒通过高压将熔融的 复合材料注入到产品的金属模具中。

所述的步骤 7中的冷却水温度为 5°C〜10°C。

本发明采用白度在 95%以上优质的硅灰石、碳酸钙或者二者的混合 物及 聚丙烯为主要原料通过挤出机和制粒机制成复 合材料粒子， 并加热熔融， 釆 用注塑机通过高压把熔融的复合材料粒子注射 到模具内， 冷却后制得。 本发 明提供的制备方法原料易得， 制备过程无需高能耗长时间烧制， 能耗大幅降 低， 机械自动化程度高， 劳动强度也减轻， 与传统工艺相比， 生产工艺先进， 采用注塑机注射， 成品率高， 产品完全适合工业化、 规模化生产， 无次品； 并且，釆用本发明的复合材料和制备方法制得 产品外表光洁如镜， 自洁性佳， 不粘污， 整体产品较薄和轻， 产品档次高， 且具有高韧性和高强度的优点。

本发明提供的热塑性树脂复合材料以及利用该 材料制备产品的方法可以 广泛应用于洁具系列，洁具五金件系列、户外 产品系列、外墙装饰管材系列、 公共景观实用装饰系列等产品的制备。 实现本发明的最佳方式

以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步 地说明。

采用本发明的经非金属材料改性的热塑性树脂 复合材料制备产品的方法 主要包括以下几个步骤：

步骤 1， 按照配方量将聚丙烯、 马来酸酐改性聚丙烯、 钛白粉、 填料、 抗氧剂在搅拌机中混合搅拌均匀；

步骤 2， 将上述的混合原料加入到双螺杆挤出机的料斗 中， 加热成型； 步骤 3， 由挤出机挤出加热成型后的条状复合材料， 并使复合材料降温; 步骤 4， 把降温后的条状复合材料放入制粒机中加工成 颗粒状的复合材 料粒子；

步骤 5， 把所述的复合材料粒子放入烘箱中加热烘干；

步骤 6， 将烘干的复合材料粒子加入到注塑机的料筒中 ， 加温熔融， 根 据所要生产的单个产品的材料用量输入注塑机 的电脑控制程序中， 启动注塑 机注射控制程序， 采用注射螺杆推进将复合材料注射到金属模具 中， 所述的 注塑机采用活塞式机筒通过高压注入到产品的 金属模具中；

步骤 7， 把 5°C〜10°C的冷却水注入到金属模具的冷流道中 ， 使产品冷却 定型；

步骤 8， 打开模具， 取出成型的产品。

以下实施例中所述的碳酸！ ¾、 硅灰石均是经过改性处理的， 即通过在高 速混合机中加入 1.5%的硬脂酸 （C ₁₆ H ₃₂ 0 ₂ ，.熔点 69.6°C )和 98.5%的碳酸钙 或硅灰石迸行高速混合预处理： 高速混合机加热至 901〜 ΙΟΟΓ , 使硬脂酸 熔解并与碳酸钙或硅灰石充分接触， 碰撞， 15〜30分钟后， 停止搅拌混合， 完成改性处理操作。 改性后的碳酸钙和硅灰石与聚丙烯能充分结合 ， 大大提 高了材料之间的相容性， 同时降低了碳酸钙、 硅灰石表面的吸油性， 大幅度 提高了碳酸钙、 硅灰石的添加比例， 使改性后的非金属热塑性复合材料具有 高填充的优点。 改性后的非金属材料具有很好的相容性和高填 充性， 用上述 改性的非金属复合材料注塑的卫浴产品具有坚 硬、 强度高、 耐腐蚀的特性并 具有天然石材的质感。

以下为各个不同配方的实施例- 实施例 1

按重量百分数计，

1250目硅灰石粉料 50%,

M700聚丙烯粒子 15%,

M2600聚丙烯粒子 25%,

MAH-G-PP马来酸酐改性聚丙烯 5%,

CR-834钛白粉 3%,

抗氧剂 1010 2%;

按照配方量将上述原料在搅拌机中充分混合搅 拌均勾， 将混合后的原料 由加料口和旁路加料口定量加入到双螺杆挤出 机的料斗中， 加热成型； 然后 通过挤出机模口挤出加热成型后的条状复合材 料， 并将所述的条状复合材料 置于水槽中降至室温； 把降温后的条状复合材料放入制粒机中加工成 颗粒状 的复合材料粒子；把所述的复合材料粒子放入 100°C〜12(TC的烘箱中加热烘 干， 除去水分； 将烘干的复合材料粒子加入到注塑机的料筒中 ， 加温使得复 合材料粒子熔融， 根据所要生产的单个产品的材料用量输入注塑 机的电脑控 制程序中， 启动注塑机注射控制程序， 采用注射螺杆推进将料筒中的复合材 料注射到金属模具中， 所述的注塑机釆用活塞式机筒通过高压注入到 产品的 金属模具中； 把 5°C〜10°C的冷却水注入到金属模具的冷流道中 ， 使产品冷 却定型， 打开模具， 用取件机械手取出成型的产品。

本实施例制得的产品薄而轻， 抗冲击和抗压强度高， 产品表面光滑， 自 洁性强， 耐高温、 耐腐蚀性强。

实施例 2

按重量百分数计，

1250目硅灰石粉料 40%,

325目硅灰石粉料 20%，

M700聚丙烯粒子 12%,

M2600聚丙烯粒子 18%,

MAH-G-PP马来酸酐改性聚丙烯 5%, CR-834钛白粉

抗氧剂 1010

按照配方量将上述原料在搅拌机中充分混合搅 拌均匀， 将混合后的原料 由加料口和旁路加料口定量加入到双螺杆挤出 机的料斗中， 加热成型； 然后 通过挤出机模口挤出加热成型后的条状复合材 料， 并将所述的条状复合材料 置于水槽中降至室温； 把降温后的条状复合材料放入制粒机中加工成 颗粒状 的复合材料粒子；把所述的复合材料粒子放入 100°C〜120°C的烘箱中加热烘 干， 除去水分； 将烘干的复合材料粒子加入到注塑机的料筒中 ， 加温使得复 合材料粒子熔融， 根据所要生产的单个产品的材料用量输入注塑 机的电脑控 制程序中， 启动注塑机注射控制程序， 采用注射螺杆推进将料筒中的复合材 料注射到金属模具中， 所述的注塑机采用活塞式机筒通过高压注入到 产品的 金属模具中； 把 5° (：〜 10°C的冷却水注入到金属模具的冷流道中， 使产品冷 却定型， 打开模具， 用取件机械手取出成型的产品。

本实施例制得的产品不粘污， 自洁性强， 能保持常温状态，无冰冷之感， 韧性高， 抗冲击和抗压强度高。

实施例 3

按重量百分数计，

1250目硅灰石粉料 40%

325目碳酸钙 20% _:

100目碳酸钙 10% _:

M700聚丙烯粒子 10%,

M2600聚丙烯粒子 15%,

MAH-G-PP马来酸酐改性聚丙烯 3%,

CR-834钛白粉 1%,

抗氧剂 1010 1%;

按照配方量将上述原料在搅拌机中充分混合搅 拌均勾， 将混合后的原料 由加料口和旁路加料口定量加入到双螺杆挤出 机的料斗中， 加热成型； 然后 通过挤出机模口挤出加热成型后的条状复合材 料， 并将所述的条状复合材料 置于水槽中降至室温； 把降温后的条状复合材料放入制粒机中加工成 颗粒状 的复合材料粒子；把所述的复合材料粒子放入 100°C〜12(TC的烘箱中加热烘 干， 除去水分； 将烘干的复合材料粒子加入到注塑机的料筒中 ， 加温使得复 合材料粒子熔融， 根据所要生产的单个产品的材料用量输入注塑 机的电脑控 制程序中， 启动注塑机注射控制程序， 采用注射螺杆推进将料筒中的复合材 料注射到金属模具中， 所述的注塑机采用活塞式机筒通过高压注入到 产品的 金属模具中； 把 5°C〜10°C的冷却水注入到金属模具的冷流道中 ， 使产品冷 却定型， 打开模具， 用取件机械手取出成型的产品。

本实施例制得的产品防水性能好、 表面不积污、 硬度高、 抗冲击和耐磨 性能好， 尤其是保温性能大幅提高。

本发明提供的热塑性树脂复合材料以及利用该 材料制备产品的方法可以 广泛应用于洁具系列，洁具五金件系列、户外 产品系列、外墙装饰管材系列、 公共景观实用装饰系列等产品的制备。

实施例 4

按重量百分数计，

1250目碳酸钙 18%

325目碳酸钙 26% _;

80目碳酸钙 26% _:

M7G0聚丙烯粒子 10%,

M2600聚丙烯粒子 15%,

MAH-G-PP马来酸酐改性聚丙烯 3%,

CR-834钛白粉 1%,

抗氧剂 1010 1%;

按照配方量将上述原料在搅拌机中充分混合搅 拌均匀， 将混合后的原料 由加料口和旁路加料口定量加入到双螺杆挤出 机的料斗中， 加热成型； 然后 通过挤出机模口挤出加热成型后的条状复合材 料， 并将所述的条状复合材料 置于水槽中降至室温； 把降温后的条状复合材料放入制粒机中加工成 颗粒状 的复合材料粒子；把所述的复合材料粒子放入 ioo°c〜i2(rc的烘箱中加热烘 干， 除去水分； 将烘干的复合材料粒子加入到注塑机的料筒中 ， 加温使得复 合材料粒子熔融， 根据所要生产的单个产品的材料用量输入注塑 机的电脑控 制程序中， 启动注塑机注射控制程序， 采用注射螺杆推进将料筒中的复合材 料注射到金属模具中， 所述的注塑机采用活塞式机筒通过高压注入到 产品的 金属模具中； 把 5°C〜10°C的冷却水注入到金属模具的冷流道中 ， 使产品冷 却定型， 打开模具， 用取件机械手取出成型的产品。

本实施例制得的产品有大理石的质感， 产品表面呈现出天然大理石颗粒 状晶体， 层次感和立体感强， 敲击产品有天然石材的坚硬和厚实感。

所述的洁具产品可以是洗脸盆、 浴缸、 座便器、 净身器、 小便斗、 淋浴 盆等，洁具五金件可以是洗脸盆和浴缸的笼头 ，淋浴用笼头和花洒、洗脸盆、 浴缸水槽下水， 厨房水槽笼头、 地漏、 水表表壳等； 户外产品可以是桌子、 椅子、 花盆公共景观实用装饰产品等， 外墙装饰用管材可以是方形、 圆形、 菱形、 长方形等。 ，

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作 了详细介绍， 但应当认识 到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。 在本领域技术人员阅读了上述 内容后， 对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见 的。 因此， 本发明的 保护范围应由所附的权利要求来限定。