專利名稱：一種改性聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了一種具有良好韌性特征的改性聚丙烯及其制備方法，屬于改性聚丙烯技術(shù)的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚丙烯(PP)是四大通用塑料之一，PP具有豐富的來源，低廉的價(jià)格，優(yōu)良的性能， 廣泛的用途等優(yōu)點(diǎn)。在汽車、家電、建筑、工具設(shè)備、電子等行業(yè)上的需求量日益擴(kuò)大。然而PP存在較脆、韌性差、強(qiáng)度差等缺點(diǎn)，使得PP作為結(jié)構(gòu)材料使用時(shí)受到了很大的限制，難以應(yīng)用于高性能的工程塑料領(lǐng)域，因此需要對其進(jìn)行增韌改性。本發(fā)明利用了聚丙烯來源廣泛，價(jià)格低廉，彈性體POE對聚丙烯具有較強(qiáng)的增韌效果，接枝改性后的二氧化硅對復(fù)合材料起到增韌增強(qiáng)的效果，且增加了三元復(fù)合體系的相容性，將其與聚丙烯熔融共混，以獲得綜合性能優(yōu)良的聚丙烯材料，從而擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。國內(nèi)外對聚丙烯增韌方面的研究主要集中在以下幾個(gè)方面聚丙烯/彈性體，對聚丙烯增韌的彈性體主要是Ρ0Ε，具體做法是通過改變POE的用量與PP熔融共混，既而獲得ΡΡ/Ρ0Ε 二元體系的優(yōu)良性能，根據(jù)前人所做的大量工作，可知體系的沖擊強(qiáng)度提高了 70% 80%左右；聚丙烯/無機(jī)填料，目前應(yīng)用較廣泛的是納米無機(jī)粒子，如納米碳酸鈣、 納米二氧化硅，沖擊強(qiáng)度提高了 30 50%左右；聚丙烯/彈性體/無機(jī)填料，研究最多的較典型的三元體系是ΡΡ/Ρ0Ε/納米CaCO3,通過改變納米CaCO3的量來獲得最優(yōu)的性能，將三者熔融共混，得到的三元體系沖擊強(qiáng)度提高了 100% 200%左右。本發(fā)明利用彈性體POE和納米SiO2協(xié)同改性PP，對其增韌增強(qiáng)，將接枝改性的納米SiO2與ΡΡ、Ρ0Ε熔融共混，大大地提高了體系的相容性和流動(dòng)性，使得到的制品有良好的力學(xué)性能與加工性能，進(jìn)一步擴(kuò)大了聚丙烯材料的應(yīng)用領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種改性聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種改性聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，按質(zhì)量百分比，是由O. 5% 5%的二氧化硅接枝物、15 % 25 %的POE和70 % 80 %的聚丙烯配制而成；所述二氧化硅接枝物按質(zhì)量百分比，是由5% 8%的二氧化硅、10% 15%的單體甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸丁酯、I % 3%的偶氮二異丁腈、50% 55%的甲苯、10% 20%的甲醇和10% 20%丙酮溶液配制而成；所述二氧化硅的平均粒徑為50 IOOnm ；所述二氧化硅接枝物的制備方法可以為①將上述用硅烷偶聯(lián)劑處理過的二氧化硅溶解到甲苯中，在80°C通入N2的條件下機(jī)械攪拌，加入偶氮二異丁腈，并使其完全溶解；②向步驟①產(chǎn)物中加入10% 15%的單體甲基丙烯酸甲酯(MMA)或丙烯酸丁酯(BA)，反應(yīng) 6h ;③將反應(yīng)好的產(chǎn)物抽濾、干燥；④用甲醇在80°C下對步驟③的產(chǎn)物抽提8h，使其冷卻，回流；⑤最后用丙酮對反應(yīng)產(chǎn)物抽提48h，干燥后得到二氧化硅接枝物。一種上述改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，可以在雙輥機(jī)上將70% 80%的聚丙烯、15% 25%的POE與O. 5% 5%的二氧化硅接枝物于170°C 180°C、5 15MPa的條件下熔融共混20min，得到改性聚丙烯復(fù)合材料。本發(fā)明的有益效果在于首先用硅烷偶聯(lián)劑處理納米SiO2，然后利用甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸丁酯表面接枝改性納米SiO2，可使納米SiO2具有明顯的異相成核效應(yīng)，能夠提高PP的結(jié)晶度，使PP結(jié)晶顆粒細(xì)化，改善了納米SiO2與PP基體的親和性，并有利于納米SiO2在PP中分散得更均勻，最后利用熔融共混的方法制備三元復(fù)合材料，大大提高了 PP的力學(xué)性能和加工性能， 使材料的剛性和韌性達(dá)到最佳平衡，以獲得綜合性能最優(yōu)的復(fù)合材料。對PP的改性、配方、 新材料的出現(xiàn)起到巨大的作用，有廣闊的應(yīng)用前景。


本發(fā)明共有附圖2張，其中圖I為實(shí)施例1-4的二氧化硅接枝物(Si02-g-PMMA)的含量與聚丙烯復(fù)合材料沖擊性能的關(guān)系圖。圖2為實(shí)施例5-8的二氧化硅接枝物(Si02-g-PBA)的含量與聚丙烯復(fù)合材料沖擊性能的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1-4使用MMA單體，二氧化硅接枝物用Si02-g_PMMA表示；實(shí)施例5-8BA單體，二氧化硅接枝物用Si02-g-PBA表示。實(shí)施例I首先，用硅烷偶聯(lián)劑表面處理過的5%的SiO2分散到50%的甲苯中，在溫度為 80°C通入N2的條件下機(jī)械攪拌，在這個(gè)過程中再加入1%的AIBN，使其分散均勻；然后，將 14 %的MMA單體加到溶液中，反應(yīng)6h，將反應(yīng)好的產(chǎn)物抽濾、干燥；最后用15 %的甲醇在 80°C條件下對反應(yīng)物抽提8h，使其冷卻回流，用15%的丙酮對反應(yīng)產(chǎn)物抽提48h，干燥后即得到接枝物Si02-g-PMMA。將79 %的PP、20 %的POE以及上述制得的I %的Si02_g_PMMA在雙輥機(jī)上溫度為 180°C的條件下熔融共混20min，再在IOMPa的壓力下用平板硫化機(jī)進(jìn)行壓板制成復(fù)合材料。該材料的沖擊的強(qiáng)度是21. 9KJ · πΓ2，拉伸強(qiáng)度是30. 02MPa，彎曲強(qiáng)度是41. 39MPa。實(shí)施例2首先，用硅烷偶聯(lián)劑表面處理過的6%的SiO2分散到50%的甲苯中，在溫度為 80°C通入N2的條件下機(jī)械攪拌，在這個(gè)過程中再加入1%的AIBN，使其分散均勻；然后，將 12%的MMA單體加到溶液中，反應(yīng)6h，將反應(yīng)好的產(chǎn)物抽濾、干燥；最后用15%的甲醇在 80°C條件下對反應(yīng)物抽提8h，使其冷卻回流，用15%的丙酮對反應(yīng)產(chǎn)物抽提48h，干燥后即
4得到接枝物Si02-g-PMMA。將78 %的PP、20 %的POE以及上述制得的2 %的Si02_g_PMMA在雙輥機(jī)上溫度為 180°C的條件下熔融共混20min，再在IOMPa的壓力下用平板硫化機(jī)進(jìn)行壓板制成復(fù)合材料。該材料的沖擊的強(qiáng)度是39. 3KJ · πΓ2，拉伸強(qiáng)度是30. 52MPa，彎曲強(qiáng)度是43. 40MPa。實(shí)施例3首先，用硅烷偶聯(lián)劑表面處理過的7%的SiO2分散到50%的甲苯中，在溫度為 80°C通入N2的條件下機(jī)械攪拌，在這個(gè)過程中再加入1%的AIBN，使其分散均勻；然后，將 12%的MMA單體加到溶液中，反應(yīng)6h，將反應(yīng)好的產(chǎn)物抽濾、干燥；最后用15%的甲醇在 80°C條件下對反應(yīng)物抽提8h，使其冷卻回流，用15%的丙酮對反應(yīng)產(chǎn)物抽提48h，干燥后即得到接枝物Si02-g-PMMA。將77%的PP、20%的POE以及上述制得的3%的Si02_g_PMMA在雙輥機(jī)上溫度為 180°C的條件下熔融共混20min，再在IOMPa的壓力下用平板硫化機(jī)進(jìn)行壓板制成復(fù)合材料。該材料的沖擊的強(qiáng)度是22. IKJ · πΓ2，拉伸強(qiáng)度是30. lOMPa，彎曲強(qiáng)度是45. 59MPa。實(shí)施例4首先，用硅烷偶聯(lián)劑表面處理過的8%的SiO2分散到50%的甲苯中，在溫度為 80°C通入N2的條件下機(jī)械攪拌，在這個(gè)過程中再加入1%的AIBN，使其分散均勻；然后，將 11 %的MMA單體加到溶液中，反應(yīng)6h，將反應(yīng)好的產(chǎn)物抽濾、干燥；最后用15 %的甲醇在 80°C條件下對反應(yīng)物抽提8h，使其冷卻回流，用15%的丙酮對反應(yīng)產(chǎn)物抽提48h，干燥后即得到接枝物Si02-g-PMMA。將76%的PP、20%的POE以及上述制得的4%的Si02_g_PMMA在雙輥機(jī)上溫度為 180°C的條件下熔融共混20min，再在IOMPa的壓力下用平板硫化機(jī)進(jìn)行壓板制成復(fù)合材料。該材料的沖擊的強(qiáng)度是19. 3KJ · πΓ2，拉伸強(qiáng)度是30. 08MPa，彎曲強(qiáng)度是45. 25MPa。實(shí)施例5首先，用硅烷偶聯(lián)劑表面處理過的5%的SiO2分散到50%的甲苯中，在溫度為 80°C通入N2的條件下機(jī)械攪拌，在這個(gè)過程中再加入1%的AIBN，使其分散均勻；然后， 將14%的BA單體加到溶液中，反應(yīng)6h，將反應(yīng)好的產(chǎn)物抽濾、干燥；最后用15%的甲醇在 80°C條件下對反應(yīng)物抽提8h，使其冷卻回流，用15%的丙酮對反應(yīng)產(chǎn)物抽提48h，干燥后即得到接枝物Si02-g-PBA。將79%的PP、20%的POE以及上述制得的1%的Si02-g_PBA在雙輥機(jī)上溫度為 180°C的條件下熔融共混20min，再在IOMPa的壓力下用平板硫化機(jī)進(jìn)行壓板制成復(fù)合材料。該材料的沖擊的強(qiáng)度是40. 4KJ · πΓ2，拉伸強(qiáng)度是30. 71MPa，彎曲強(qiáng)度是41. 12MPa。實(shí)施例6首先，用硅烷偶聯(lián)劑表面處理過的6%的SiO2分散到50%的甲苯中，在溫度為 80°C通入N2的條件下機(jī)械攪拌，在這個(gè)過程中再加入1%的AIBN，使其分散均勻；然后， 將13%的BA單體加到溶液中，反應(yīng)6h，將反應(yīng)好的產(chǎn)物抽濾、干燥；最后用15%的甲醇在 80°C條件下對反應(yīng)物抽提8h，使其冷卻回流，用15%的丙酮對反應(yīng)產(chǎn)物抽提48h，干燥后即得到接枝物Si02-g-PBA。將78%的PP、20%的POE以及上述制得的2%的Si02_g_PBA在雙輥機(jī)上溫度為 180°C的條件下熔融共混20min，再在IOMPa的壓力下用平板硫化機(jī)進(jìn)行壓板制成復(fù)合材料。該材料的沖擊的強(qiáng)度是60. OKJ · πΓ2，拉伸強(qiáng)度是30. 97MPa，彎曲強(qiáng)度是46. 28MPa。實(shí)施例7首先，用硅烷偶聯(lián)劑表面處理過的7%的SiO2分散到50%的甲苯中，在溫度為 80°C通入N2的條件下機(jī)械攪拌，在這個(gè)過程中再加入1%的AIBN，使其分散均勻；然后， 將12%的BA單體加到溶液中，反應(yīng)6h，將反應(yīng)好的產(chǎn)物抽濾、干燥；最后用15%的甲醇在 80°C條件下對反應(yīng)物抽提8h，使其冷卻回流，用15%的丙酮對反應(yīng)產(chǎn)物抽提48h，干燥后即得到接枝物Si02-g-PBA。將77%的PP、20%的POE以及上述制得的3%的Si02_g_PBA在雙輥機(jī)上溫度為 180°C的條件下熔融共混20min，再在IOMPa的壓力下用平板硫化機(jī)進(jìn)行壓板制成復(fù)合材料。該材料的沖擊的強(qiáng)度是37. 9KJ · πΓ2，拉伸強(qiáng)度是29. 43MPa，彎曲強(qiáng)度是42. 54MPa。實(shí)施例8首先，用硅烷偶聯(lián)劑表面處理過的8%的SiO2分散到50%的甲苯中，在溫度為 80°C通入N2的條件下機(jī)械攪拌，在這個(gè)過程中再加入1%的AIBN，使其分散均勻；然后， 將11%的BA單體加到溶液中，反應(yīng)6h，將反應(yīng)好的產(chǎn)物抽濾、干燥；最后用15%的甲醇在 80°C條件下對反應(yīng)物抽提8h，使其冷卻回流，用15%的丙酮對反應(yīng)產(chǎn)物抽提48h，干燥后即得到接枝物Si02-g-PBA。將76%的PP、20%的POE以及上述制得的4%的Si02_g_PBA在雙輥機(jī)上溫度為 180°C的條件下熔融共混20min，再在IOMPa的壓力下用平板硫化機(jī)進(jìn)行壓板制成復(fù)合材料。該材料的沖擊的強(qiáng)度是23. 4KJ · m_2，拉伸強(qiáng)度是29. 21MPa，彎曲強(qiáng)度是37. 87Mpa。
權(quán)利要求
1.一種改性聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，按質(zhì)量百分比，是由O. 5% 5%的二氧化硅接枝物、15% 25%的POE和70% 80%的聚丙烯配制而成；所述二氧化硅接枝物按質(zhì)量百分比，是由5% 8%的二氧化硅、10% 15%的單體甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸丁酯、1% 3%的偶氮二異丁腈、50% 55%的甲苯、10% 20% 的甲醇和10% 20%丙酮溶液配制而成；所述二氧化硅經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理過，二氧化硅平均粒徑為50 IOOnm ；所述二氧化硅接枝物的制備方法可以為①將上述用硅烷偶聯(lián)劑處理過的二氧化硅溶解到甲苯中，在80°C通入N2的條件下機(jī)械攪拌，加入偶氮二異丁腈，并使其完全溶解；②向步驟①產(chǎn)物中加入10% 15%的單體甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸丁酯，反應(yīng)6h；③將反應(yīng)好的產(chǎn)物抽濾、干燥；④用甲醇在80°C下對步驟③的產(chǎn)物抽提8h，使其冷卻，回流；⑤最后用丙酮對反應(yīng)產(chǎn)物抽提48h，干燥后得到二氧化硅接枝物。
2.一種如權(quán)利要求I所述改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于是在雙輥機(jī)上將70% 80%的聚丙烯、15% 25%的POE與O. 5% 5%的二氧化硅接枝物于170°C 1800C >5 15MPa的條件下熔融共混20min，得到改性聚丙烯復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種力學(xué)性能優(yōu)異的改性聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于所述復(fù)合材料按質(zhì)量百分比計(jì)，由70％～80％的聚丙烯、15％～25％的POE和0.5％～5％二氧化硅接枝物配制而成。本發(fā)明利用了聚丙烯來源廣泛，價(jià)格低廉，彈性體POE對聚丙烯具有較強(qiáng)的增韌效果，接枝改性后的二氧化硅對復(fù)合材料起到增韌增強(qiáng)的效果，且增加了三元復(fù)合體系的相容性，將其與聚丙烯熔融共混，以獲得綜合性能優(yōu)良的聚丙烯材料，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。本發(fā)明復(fù)合材料的Izod缺口沖擊強(qiáng)度較純聚丙烯提高了589.5％～952.6％，且拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度均較純聚丙烯有所提高。
文檔編號(hào)C08F220/14GK102585363SQ20121001872
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者何玲玲, 劉艷喜, 曲敏杰 申請人:大連工業(yè)大學(xué)