專利名稱：抗菌玻璃纖維/納米粒子/聚丙烯復合材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的抗菌玻璃纖維/納米粒子/聚丙烯復合材料及制備方法，屬高強、高韌抗菌聚丙烯復合材料及制造工藝。
背景技術(shù)：
聚丙烯(PP)是三大通用塑料之一，其原料豐富、價格低廉、工藝簡便，并有較好的綜合性能，在通用塑料中很有發(fā)展?jié)摿?，但由于其沖擊韌性低、收縮率大而在一定程度上限制了它更廣泛的應用。近年來隨著高分子材料科學的進步和加工技術(shù)的發(fā)展，人們在改善PP的強度和韌性方面做了大量研究。一般采用在聚丙烯中同時添加彈性體、剛性粒子多元共混或彈性體與HDPE、LDPE等共混在提高拉伸強度、彎曲強度的同時提高韌性，但強度提高不明顯，或者是微纖維/超微細粉末/聚丙烯復合材料(中國專利CN1328084A)，但是仍然很難同時具有高強度和高韌性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，研制一種具有抗菌性能的高強度和高韌性的抗菌玻璃纖維/納米粒子/聚丙烯復合材料。
本發(fā)明的抗菌玻璃纖維/納米粒子/聚丙烯復合材料的組成成份按重量份計，聚丙烯60-100，納米粒子和彈性體粒子0.5-50，玻璃纖維10-40。
本發(fā)明通過對納米粒子表面處理，增強粒子在聚丙烯基體中的分散性，并且通過單螺桿往復式擠塑機的強剪切作用打散納米粒子的軟團聚，使得納米粒子更好的在基體中分散，通過光催化效應得到良好的抗菌性能，并與彈性粒子POE、玻璃纖維協(xié)同作用，大幅度提高材料的強度、韌性。
玻璃纖維/納米粒子/聚丙烯復合材料的制備方法1、納米粒子表面處理的方法在硅烷偶聯(lián)劑KH-550中按比例1∶2～1∶8加入無水乙醇與去離子水的混合物，其中無水乙醇∶去離子水為10∶1-2∶1，用冰醋酸和氨水調(diào)節(jié)pH值3-7，再置于磁力控溫攪拌器上控溫20-60℃，攪拌60～120min，往水解好的硅烷和納米氧化鋅混合物中按體積比1∶20～1∶80加入無水乙醇。將混合物置于機械攪拌器上以60-150r/min的速度攪拌1～3小時，將攪拌好的氧化鋅/硅烷混合物置于設定溫度的鼓風干燥箱中干燥，溫度設定30-80℃；2、納米粒子與玻璃纖維、聚丙烯復合制備聚丙烯基復合材料經(jīng)過表面與處理的納米粒子先與20～60重量％聚丙烯用高混機500-3000r/min混合3～15分鐘后由單螺桿往復式擠塑機擠出，再與聚丙烯混合，加入玻璃纖維用雙螺桿擠塑機混煉擠出后，冷卻、切粒、干燥后得到本發(fā)明。
玻璃纖維/納米粒子/聚丙烯復合材料具有良好的力學性能，其強度σ拉＝75～80MPa，σ壓＝90～95MPa，沖擊強度ak＝45～50kJ/m2，拉伸強度可提高2～3倍，沖擊韌性可提高1～6倍。本發(fā)明的優(yōu)點在于經(jīng)過表面處理的納米粒子通過我們所采用的擠出方法可以很好的分散在基體中，并與基體有一定的結(jié)合強度，與玻璃纖維協(xié)同作用，使材料同時大幅度提高材料的強度和韌性，并由于納米氧化鋅的光催化作用使材料擁有優(yōu)良的抗菌性能。
具體實施例方式
本發(fā)明所述的納米粒子是經(jīng)過一定表面處理的氧化鋅或氧化鋅與碳酸鈣，平均粒徑在10-100nm。以及彈性體POE或POE與SBS組成的復合粒子。
本發(fā)明所述的聚丙烯為無規(guī)共聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、均聚聚丙烯或其他聚丙烯中的一種或兩種至三種混合。
本發(fā)明所述的玻璃纖維是直徑為2～11μm，長徑比為30～300的無堿或中堿玻璃纖維。
下面通過實施例來說明本發(fā)明的
具體實施例方式實施例1以造5公斤聚丙烯母料，填充納米氧化鋅的量為1％，POE的量為10％，硅烷KH-550的量為2％樣品為例1.按試驗所需的比例稱取偶聯(lián)劑1克，置于小燒杯中。
2.往稱量好的硅烷中按1∶5的比例加入無水乙醇與去離子水的混合物，其中無水乙醇∶去離子水＝9∶1，即無水乙醇4.5克，去離子水0.5克。
3.將硅烷混合物用冰醋酸和氨水調(diào)節(jié)pH值3-7，再置于磁力控溫攪拌器上控溫35℃，攪拌90min。
4.在攪拌同時稱取表面經(jīng)過預處理的納米氧化鋅50克，置于容積為500mm的大燒杯中。
5.往水解好的硅烷混合物中按1∶40的體積比加入無水乙醇。將該混合物與納米粒子混合置于機械攪拌器上以90r/min的速度攪拌1.5小時。
6.將攪拌好的氧化鋅/硅烷混合物置于鼓風干燥箱中干燥，溫度設定60℃。
7.待干燥至出現(xiàn)板狀龜裂時，將混合物移至真空干燥箱中進行進一步干燥，溫度也設定在60℃，直至樣品完全干燥。
8.將處理好的納米氧化鋅與500克POE、2000克聚丙烯高混機1500r/min混合8分鐘后擠出。
9.將擠出的料與1500克聚丙烯倒入加料口，與1500克玻璃纖維一同用雙螺桿擠出機混煉得到玻璃纖維/納米粒子/聚丙烯復合材料。
實施例2以造5公斤聚丙烯母料，填充納米氧化鋅的量為2％，納米碳酸鈣的量為20％，POE的量為10％，硅烷KH-550的量為4％樣品為例1.按試驗所需的比例稱取偶聯(lián)劑4克，置于小燒杯中。
2.往稱量好的硅烷中按1∶5的比例加入無水乙醇與去離子水的混合物，無水乙醇18克，去離子水2克。
3.將硅烷混合物用冰醋酸和氨水調(diào)節(jié)pH值3-7，再置于磁力控溫攪拌器上控溫40℃，攪拌100min。
4.在攪拌同時稱取表面經(jīng)過預處理的納米氧化鋅100克，置于容積為800mm的大燒杯中。
5.往水解好的硅烷混合物中按1∶60的體積比加入無水乙醇。將該混合物與納米粒子混合置于機械攪拌器上以100r/min的速度攪拌2小時。
6.將攪拌好的氧化鋅/硅烷混合物置于鼓風干燥箱中干燥，溫度設定60℃。
7.待干燥至出現(xiàn)板狀龜裂時，將混合物移至真空干燥箱中進行進一步干燥，溫度也設定在60℃，直至樣品完全干燥。
8.將處理好的納米氧化鋅與500克POE、1000克納米碳酸鈣、2000克聚丙烯高混機1200r/min混合6分鐘后擠出。
9.將擠出的料與1500克聚丙烯倒入加料口，與1000克玻璃纖維一同用雙螺桿擠出機混煉得到玻璃纖維/納米粒子/聚丙烯復合材料。
權(quán)利要求
1.一種抗菌玻璃纖維/納米粒子/聚丙烯復合材料，其特征在于，原料組分按重量份計聚丙烯60～100，納米粒子和彈性體粒子0.5～50，玻璃纖維10～40。
2.如權(quán)利要求1所述的抗菌玻璃纖維/納米粒子/聚丙烯復合材料，其特征在于納米粒子是經(jīng)過一定表面處理的納米氧化鋅或納米氧化鋅與納米碳酸鈣，以及彈性體POE或POE與SBS組成的復合粒子。
3.如權(quán)利要求1所述的抗菌玻璃纖維/納米粒子/聚丙烯復合材料，其特征在于聚丙烯為無規(guī)共聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、均聚聚丙烯或其他聚丙烯中的一種或兩種至三種混合。
4.如權(quán)利要求1所述的抗菌玻璃纖維/納米粒子/聚丙烯復合材料，其特征在于玻璃纖維是直徑為2～11μm，長徑比為30～300的無堿或中堿玻璃纖維。
5.一種抗菌玻璃纖維/納米粒子/聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于(1)在硅烷偶聯(lián)劑KH-550中按1∶2～1∶8的比例加入無水乙醇與去離子水的混合物，其中無水乙醇∶去離子水為10∶1～2∶1，用冰醋酸和氨水調(diào)節(jié)pH值3～7，再置于磁力控溫攪拌器上控溫20～60℃，攪拌60～120min，往水解好的硅烷和納米粒子混合物中按1∶20～1∶80的體積比加入無水乙醇，將混合物置于機械攪拌器上以60～150r/min的速度攪拌1～3小時，將攪拌好的氧化鋅/硅烷混合物置于鼓風干燥箱中干燥，溫度設定30～80℃；(2)經(jīng)過表面與處理的納米粒子先與20～60重量％聚丙烯用高混機500～3000r/min混合3～15分鐘后由單螺桿往復式擠塑機擠出，再與聚丙烯混合，加入玻璃纖維用雙螺桿擠塑機擠出。
全文摘要
一種抗菌玻璃纖維/納米粒子/聚丙烯復合材料及制備方法，屬高強、高韌抗菌聚丙烯復合材料及制備工藝。其原料按重量份計聚丙烯60～100，納米粒子和彈性體粒子0.5～50，玻璃纖維10～40。本發(fā)明通過對納米粒子表面處理，增強粒子在聚丙烯基體中的分散性，并且通過單螺桿往復式擠塑機的強剪切作用打散納米粒子的軟團聚，使得納米粒子更好的在基體中分散，通過光催化效應得到良好的抗菌性能，并與彈性粒子POE、玻璃纖維協(xié)同作用，大幅度提高材料的強度、韌性。因此，本發(fā)明不僅保持聚丙烯的良好綜合性能，而且同時大幅度提高材料的強度和韌性，并具有抗菌性能，可用作汽車內(nèi)飾件材料、汽車保險杠等。
文檔編號C08L23/12GK1712445SQ20051004098
公開日2005年12月28日 申請日期2005年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月12日
發(fā)明者陶杰, 李之琦, 李楊, 季光明 申請人:南京航空航天大學