專利名稱：一種聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，屬于材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚丙烯(PP)是一種通用塑料，由于合成工藝簡單、價格低廉、加工性能好，應(yīng)用十分廣泛，但是其較差的力學(xué)性能及低溫脆性使其應(yīng)用受到了一定的限制。針對聚丙烯改性一直是研究熱點，對于其改性的研究發(fā)現(xiàn)，填加彈性體和納米粒子可以達到增韌增強的效果，但是填料在基體中的分散及與基體的界面的相容性的好壞直接影響復(fù)合材料的綜合性倉泛。針對納米填料填充聚丙烯制備復(fù)合材料，由于單一地向體系中加入填料會存在分散性不好，樹脂與粉體的界面的粘結(jié)力差，與基體的相容性不好等缺陷，嚴重影響復(fù)合材料的力學(xué)性能，國內(nèi)目前研究了通過加入非反應(yīng)型增容劑參與嵌段、接枝等化學(xué)改性來改善填料與基體的相容性，通過熔融接枝改善聚丙烯的性能，未見其復(fù)合材料的研究。本發(fā)明通過填加反應(yīng)性增容劑，在保證原有的優(yōu)良性能的前提下，來提高填充型復(fù)合材料的綜合性能。本發(fā)明的特點在于反應(yīng)性增容劑是在聚丙烯上引入活性基團環(huán)氧基，與經(jīng)過處理的氨基改性的納米二氧化硅進行開環(huán)反應(yīng)，由此得到的新的共聚物作為體系的增容劑，由于增容劑同時帶有聚丙烯和納米填料的基團，達到改善相容性的效果。因此以PP-g-GMA和納米二氧化硅的共聚物作為增容劑，與PP/P0E/Si02熔融共混，制得綜合性能優(yōu)良的復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)一種聚丙烯復(fù)合材料，按質(zhì)量百分比計，由以下原料配制而成1% -2%的無機納米粒子，5% -10%的環(huán)氧功能化聚丙烯和15% -20%的Ρ0Ε，余量為聚丙烯；所述無機納米粒子為氨基改性處理的納米二氧化硅；所述POE 密度為 O. 862g/cm3,熔融指數(shù) I. 2g/10min ；其特征在于所述環(huán)氧功能化聚丙烯(PP-g-GMA)由按質(zhì)量百分比計的以下原料制
備而成
甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA) 過氧化二異丙苯(DCP)
抗氧劑聚丙烯(PP)
0.3%-0.4%
0.2%-0.3%
余量
4%-5%所述聚丙烯相對密度為O. 89-0. 91g/cm3，熔點為170°C ；所述甲基丙烯酸縮水甘油酯相對密度I. 074g/cm3 ；
所述四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯即為抗氧劑1010， 是一種多元受阻酚型抗氧劑；PP-g-GMA 的制備將轉(zhuǎn)矩流變儀設(shè)定溫度180-200°C，轉(zhuǎn)速為40-45rpm，將PP放入，時間2-3分鐘，再將轉(zhuǎn)速降至5-10rpm依次加入GMA、DCP、抗氧劑，共混8_10分鐘，最后將轉(zhuǎn)速提至 40-45rpm,繼續(xù)混8-10分鐘；上述聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟①在180-20(TC密煉機中加入環(huán)氧功能化聚丙烯和納米粒子，進行反應(yīng)性增容 2-3分鐘；②加入聚丙烯和Ρ0Ε，在180-200°C密煉機機上熔融共混10_15分鐘后，下片；③在壓塑溫度180-200°C，壓力5_15MPa下于平板硫化機上壓制10-15分鐘，最后制片成板，靜置冷卻24小時制樣。本發(fā)明的有益效果是通過填加反應(yīng)性增容劑PP-g-GMA，提高了樹脂與粉體之間的界面粘結(jié)力，可以有效的提高聚丙烯復(fù)合材料的力學(xué)性能，特別是沖擊強度較純聚丙烯的提高最為明顯，達到了 828. 07%，應(yīng)用前景廣闊，發(fā)明中添加劑和填料的用量少，價格低廉，材料的生產(chǎn)成本低， 制備工藝簡單易行，利于生產(chǎn)。
具體實施例方式為進一步了解本發(fā)明，結(jié)合以下實例對本發(fā)明實施方案進行描述，但是，這些描述只是為了進一步說明本發(fā)明的特征，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求書的限制。按照本發(fā)明，塑煉可通過材料領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法，如將原料放入密煉機或開煉機中進行塑煉，本發(fā)明對此并無特別限制；壓塑成型的溫度為180-200°C，壓力為 5-15MPa。實施例I將轉(zhuǎn)矩流變儀設(shè)定溫度180 °C，轉(zhuǎn)速為40rpm，準備比例按重量計為 40 : 2.0 : 0.15 : O. I的PP/GMA/DCP/抗氧劑1010，首先將PP投入轉(zhuǎn)矩流變儀，時間2 分鐘，再將轉(zhuǎn)速降至5rpm依次加入GMA/DCP/抗氧劑1010，共混8分鐘，最后將轉(zhuǎn)速提至 40rpm，繼續(xù)混10分鐘，得到PP-g-GMA。實施例2將PP 135g，PP-g-GMA 9g，SiO2 I. 8g，POE 36g在密煉機上熔融共混，密煉機溫度為180°C，于平板硫化機上壓制15分鐘，靜置24小時后，裁樣，所測該樣條的沖擊強度為 44. 7KJ/m2，拉伸強度為 31. 19MPa,彎曲強度為 43. 06MPa, MFR 為 I. 387g/10min。實施例3將PP 135g，PP-g-GMA 9g，SiO2 3. 6g，POE 36g在密煉機上熔融共混，密煉機溫度為180°C，于平板硫化機上壓制15分鐘，靜置24小時后，裁樣，所測該樣條的沖擊強度為 31. 6KJ/m2，拉伸強度為 31. 5IMPa,彎曲強度為 44. 73MPa, MFR 為 I. 447g/10min。實施例4將PP 126g, PP-g-GMA 18g, SiO2 I. 8g, POE 36g在密煉機上熔融共混，密煉機溫度為180°C，于平板硫化機上壓制15分鐘，靜置24小時后，裁樣，所測該樣條的沖擊強度為 31. OKJ/m2，拉伸強度為 31. 8MPa,彎曲強度為 44. 48MPa, MFR 為 I. 273g/10min。實施例5將PP 126g，PP-g-GMA 18g，SiO2 3. 6g，POE 36g在密煉機上熔融共混，密煉機溫度為180°C，于平板硫化機上壓制15分鐘，靜置24小時后，裁樣，所測該樣條的沖擊強度為 52. 9KJ/m2，拉伸強度為 30. 86MPa,彎曲強度為 53. 24MPa, MFR 為 I. 967g/10min。實施例6未加入PP-g-GMA將PP 144g，SiO2 I. 8g，POE 36g在密煉機上熔融共混，密煉機溫度為180°C，于平板硫化機上壓制15分鐘，靜置24小時后，裁樣，所測該樣條的沖擊強度為36. 2KJ/m2，拉伸強度為 30. 06MPa，彎曲強度為 45. 44MPa, MFR 為 I. 473g/10min。實施例7未加入PP-g-GMA將PP 144g，SiO2 3. 6g，POE 36g在密煉機上熔融共混，密煉機溫度為180°C，于平板硫化機上壓制15分鐘，靜置24小時后，裁樣，所測該樣條的沖擊強度為27. 5KJ/m2，拉伸強度為 33. 24MPa,彎曲強度為 46. 97MPa, MFR 為 I. 000g/10min。實施例8性能比較樣品拉伸性能測試按GB/T1040-92標準進行，試樣尺寸為150X 10X4mm，拉伸速度為50mm/min ;彎曲性能測試按GB/T9341-2000標準進行，試樣尺寸為80 X 10 X 4mm， 彎曲速度為2mm/min ;懸臂梁沖擊性能測試按GB/T1843-1996標準進行，試樣尺寸為 70 X 10 X 4mm。表I實施例2-5與比較例2-3的力學(xué)性能比較
熔融指數(shù)沖擊強度拉伸強度彎曲強度 (g/10min) (KJ/m2) (MPa)(MPa)
PP0.9875.7046.9067.09實施例21.47336.2030.0645.44實施例31.44731.6031.5144.73實施例41.27331.0031.8044.48實施例51.96752.9030.8653.24實施例61.00027.5033.2446.97實施例 1.38744.7031.1943.0權(quán)利要求
1.一種聚丙烯復(fù)合材料，按質(zhì)量百分比計，由以下原料配制而成1% -2%的無機納米粒子,5% -10%的環(huán)氧功能化聚丙烯和15% -20%的Ρ0Ε,余量為聚丙烯；所述無機納米粒子為氨基改性處理的納米二氧化硅；所述POE密度為O. 862g/cm3，熔融指數(shù)I. 2g/10min ;其特征在于所述環(huán)氧功能化聚丙烯，按質(zhì)量百分比計，由以下原料制備而成甲基丙烯酸縮水甘油酯4%-5%過氧化二異丙苯0.3%-0.4%抗氧劑0.2%-0.3%聚丙烯余量所述環(huán)氧功能化聚丙烯的制備方法為將轉(zhuǎn)矩流變儀設(shè)定溫度180-20(TC，轉(zhuǎn)速為40-45rpm，放入聚丙烯，2-3分鐘后再將轉(zhuǎn)速降至5-lOrpm依次加入甲基丙烯酸縮水甘油酯、過氧化二異丙苯和抗氧劑，共混8-10分鐘后將轉(zhuǎn)速提至40-45rpm，8-10分鐘后得到環(huán)氧功能化聚丙烯；所述聚丙烯相對密度為O. 89-0. 91g/cm3，熔點為170°C ；所述甲基丙烯酸縮水甘油酯相對密度為I. 074g/cm3 ；所述抗氧劑為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
2.一種如權(quán)利要求I所述聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟①在180-20(TC密煉機中加入環(huán)氧功能化聚丙烯和無機納米粒子，進行反應(yīng)性增容 2-3分鐘；②加入聚丙烯和Ρ0Ε，在180-200°C密煉機機上熔融共混10-15分鐘后，下片；③在壓塑溫度180-200°C，壓力5-15MPa下于平板硫化機上壓制10-15分鐘，最后制片成板，靜置冷卻24小時制樣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚丙烯納米復(fù)合材料及其制備方法。所述聚丙烯納米復(fù)合材料按質(zhì)量百分比計，由1％-2％的氨基處理的無機納米粒子、5％-10％的環(huán)氧功能化聚丙烯、15％-20％的POE和70％-80％的聚丙烯配制而成；其特征在于所述環(huán)氧功能化聚丙烯，按質(zhì)量百分比計，由以下原料制備而成4％-5％甲基丙烯酸縮水甘油酯、0.3％-0.4％過氧化二異丙苯、0.2％-0.3％抗氧劑，余量為聚丙烯。本發(fā)明利用的無機納米粒子易得且價廉，環(huán)氧功能化聚丙烯自制方法簡單，與聚丙烯熔融共混獲得綜合性能優(yōu)良的聚丙烯復(fù)合材料，大大提高聚丙烯材料的應(yīng)用領(lǐng)域，其中沖擊強度較純聚丙烯的提高最為明顯，達到了828.07％。
文檔編號C08L51/06GK102604204SQ20121001609
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者劉艷喜, 曲敏杰, 祝詩洋 申請人:大連工業(yè)大學(xué)