本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種聚丙烯/無機(jī)晶須復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：
聚丙烯作為一種半結(jié)晶性高分子材料，具有無毒，密度小，絕緣性好，易加工，價格便宜等優(yōu)點(diǎn)，廣泛的應(yīng)用于家用電器，包裝材料，家電等領(lǐng)域。隨著生活水平的提高，人們對聚丙烯材料在強(qiáng)度，彎曲，阻燃等方面的性能要求越來越高。針對上述問題，科研者通過在聚丙烯材料中添加無機(jī)填料，彈性體，接枝聚丙烯等來提高聚丙烯的性能，擴(kuò)展其應(yīng)用范圍，具有重要的意義。研究表明，在聚丙烯中添加一定量表面處理過的無機(jī)晶須可以有效地改善聚丙烯的相關(guān)性能。其中，硫酸鈣晶須是一種典型的具有尺寸微細(xì)，耐高溫，抗化學(xué)腐蝕，強(qiáng)度高，等優(yōu)良性能的無機(jī)晶須，可將聚丙烯與硫酸鈣晶須復(fù)合，提高聚丙烯物理性能和耐熱性。鎂鹽晶須則是一種新型的阻燃增強(qiáng)材料，可將其與硫酸鈣晶須按一定比例混合，制備聚丙烯/無機(jī)晶須復(fù)合材料，獲得具有高強(qiáng)阻燃性能的材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種增強(qiáng)阻燃聚丙烯/無機(jī)晶須復(fù)合材料，該復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能，耐熱性能和阻燃性能。本發(fā)明的另一目的是提供一種上述聚丙烯/無機(jī)晶須復(fù)合材料的制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種聚丙烯/無機(jī)晶須復(fù)合材料，由包含以下重量份的組分制成：聚丙烯100份，硫酸鈣晶須5~30份，鎂鹽晶須5~40份，成核劑0.1~0.5份，抗氧劑0.3~1.5份，潤滑劑0.2~1.5份，偶聯(lián)劑0.2~1.5份。所述的復(fù)合材料是由包含以下重量份的組分制成：聚丙烯100份，硫酸鈣晶須25~30份，鎂鹽晶須35~40份，成核劑0.45~0.5份，抗氧劑1.3~1.5份，潤滑劑1.3~1.5份，偶聯(lián)劑1.3~1.5份。所述的聚丙烯為均聚聚丙烯，等規(guī)度為70%~95%，其重均分子量為15萬~30萬。所述的硫酸鈣晶須的長徑比為30-200，密度為2.96g/cm3。所述的鎂鹽晶須長徑比為30-100，選自氫氧化鎂晶須、堿式硫酸鎂晶須或硼酸鎂晶須中的一種或一種以上。所述的成核劑為滑石粉、氧化鈣、碳酸鈣、云母或高嶺土云母中的一種或一種以上。所述的抗氧劑選自2，6-三級丁基-4-甲基苯酚、二苯胺、3，5-三級丁基-4-羥基苯基硫醚或?qū)Ρ蕉坊蚨溧械囊环N或一種以上。所述的潤滑劑選自硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、聚乙烯蠟或硬脂酸鎂等中的一種或一種以上。所述的偶聯(lián)劑為3-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）、異丙基三(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯（NDZ-101）或乙烯基三甲氧基硅烷（A-171）中的一種或一種以上。一種上述聚丙烯/無機(jī)晶須復(fù)合材料的制備方法，該方法包含以下步驟：（1）將聚丙烯、硫酸鈣晶須，鎂鹽晶須烘干備用；按上述配比，稱取各組分原料：（2）將0.2~1.5份偶聯(lián)劑與0.2~1.5份潤滑劑混合均勻；再將5~30份硫酸鈣晶須和5~40份鎂鹽晶須置于高速混合機(jī)中攪拌；然后向硫酸鈣晶須和鎂鹽晶須的混合物中噴霧狀噴入混合均勻的偶聯(lián)劑和潤滑劑，噴完后繼續(xù)攪拌5~15min，備用；（3）將100份聚丙烯，0.1~0.5份成核劑，0.3~1.5份抗氧劑在混合機(jī)中混合均勻；（4）將步驟（2）中經(jīng)表面處理過的硫酸鈣晶須和鎂鹽晶須與將步驟（3）所得混合料加入雙螺桿擠出機(jī)中混煉，擠出，制得高強(qiáng)阻燃聚丙烯/無機(jī)晶須復(fù)合材料。所述步驟（1）中聚丙烯烘干條件為90℃下，2~3h；硫酸鈣晶須和鎂鹽晶須烘干條件為在110~130℃下，2~3h；所述步驟（4）中，擠出溫度為200~230℃。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：（1）本發(fā)明將硫酸鈣晶須與鎂鹽晶須按一定比例復(fù)配，不僅提高了聚丙烯的力學(xué)性能，也一定程度上增強(qiáng)了聚丙烯的阻燃性能；（2）本發(fā)明采用特殊工藝對硫酸鈣晶須和鎂鹽晶須表面進(jìn)行預(yù)先處理，有效的增強(qiáng)晶須與基體相容性，提高在基體中的分散性，提高聚丙烯復(fù)合材料的性能；（3）本發(fā)明采用側(cè)向喂料添加硫酸鈣晶須和鎂鹽晶須，減少晶須在擠出機(jī)中停留時間，保持晶須長徑比；（4）本發(fā)明利用簡單的制備工藝，獲得具有優(yōu)良力學(xué)性能，一定阻燃性能的聚丙烯復(fù)合材料。具體實(shí)施方式以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。以下實(shí)施例中：聚丙烯、硫酸鈣晶須和鎂鹽晶須均烘干后使用，其中，聚丙烯烘干條件為90℃下，2~3h；硫酸鈣晶須和鎂鹽晶須烘干條件為在110~130℃下，2~3h。硫酸鈣晶須密度為2.96g/cm3。實(shí)施例1（1）將聚丙烯、硫酸鈣晶須，氫氧化鎂晶須烘干備用；聚丙烯烘干條件為90℃下，2~3h；硫酸鈣晶須和氫氧化鎂晶須烘干條件為在110~130℃下，2~3h；（2）將0.2份KH-550與0.2份硬脂酸混合均勻；將5份長徑比30的硫酸鈣晶須與5份長徑比20的氫氧化鎂晶須置于二維混合機(jī)中攪拌，噴霧狀噴入混合均勻的KH-550和硬脂酸，噴完后繼續(xù)攪拌5min備用；（3）將100份等規(guī)度為70%，分子量為15萬~30萬的均聚聚丙烯，0.1份滑石粉以及0.3份2，6-三級丁基-4-甲基苯酚，在混合機(jī)中混合均勻；（4）將上述晶須從雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)向喂料加入，然后將共混物用雙螺桿擠出機(jī)混煉，擠出溫度為200~230℃，制得聚丙烯/無機(jī)晶須復(fù)合材料，其相關(guān)性能見表1。實(shí)施例2（1）將聚丙烯、硫酸鈣晶須，堿式硫酸鎂晶須烘干備用；聚丙烯烘干條件為90℃下，2~3h；硫酸鈣晶須和堿式硫酸鎂晶須烘干條件為在110~130℃下，2~3h；（2）將0.4份A-171與0.4份硬脂酸鈣混合均勻；將8份長徑比60的硫酸鈣晶須與10份長徑比30的堿式硫酸鎂晶須置于二維混合機(jī)中攪拌置于二維混合機(jī)中攪拌，噴霧狀噴入混合均勻的A-171和硬脂酸鈣，噴完后繼續(xù)攪拌10min備用；（3）將100份等規(guī)度為75%，分子量為15萬~30萬的均聚聚丙烯，0.2份高嶺土以及0.4份二苯胺在混合機(jī)種混合均勻；（4）將上述晶須從雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)向喂料加入，然后將共混物用雙螺桿擠出機(jī)混煉，擠出溫度為200~230℃，制得聚丙烯/無機(jī)晶須復(fù)合材料，其相關(guān)性能見表1。實(shí)施例3（1）將聚丙烯、硫酸鈣晶須，氫氧化鎂晶須烘干備用；聚丙烯烘干條件為90℃下，2~3h；硫酸鈣晶須和氫氧化鎂晶須烘干條件為在110~130℃下，2~3h；（2）將0.55份NDZ-101與0.55份硬脂酸鋅混合均勻；將10份長徑比90的硫酸鈣晶須與15份長徑比40的氫氧化鎂晶須置于二維混合機(jī)中攪拌，噴霧狀噴入混合均勻的NDZ-101和硬脂酸鋅，噴完后繼續(xù)攪拌12min備用；（3）將100份等規(guī)度為80%，分子量為15萬~30萬的均聚聚丙烯，0.25份云母以及0.5份對苯二胺在混合機(jī)種混合均勻；（4）將上述晶須從雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)向喂料加入，然后將共混物用雙螺桿擠出機(jī)混煉，擠出溫度為200~230℃，制得聚丙烯/無機(jī)晶須復(fù)合材料，其相關(guān)性能見表1。實(shí)施例4（1）將聚丙烯、硫酸鈣晶須，硼酸鎂晶須烘干備用；聚丙烯烘干條件為90℃下，2~3h；硫酸鈣晶須和硼酸鎂晶須烘干條件為在110~130℃下，2~3h；（2）將0.7份A-171與0.7份硬脂酸混合均勻；將15份長徑比120的硫酸鈣晶須與20份長徑比50的硼酸鎂晶須置于二維混合機(jī)中攪拌，噴霧狀噴入混合均勻的A-171和硬脂酸，噴完后繼續(xù)攪拌10min備用；（3）將100份等規(guī)度為85%，分子量為15萬~30萬的均聚聚丙烯，0.3份氧化鈣以及0.7份二氫喹啉在混合機(jī)種混合均勻；（4）將上述晶須從雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)向喂料加入，然后將共混物用雙螺桿擠出機(jī)混煉，擠出溫度為200~230℃，制得聚丙烯/無機(jī)晶須復(fù)合材料，其相關(guān)性能見表1。實(shí)施例5（1）將聚丙烯、硫酸鈣晶須，氫氧化鎂晶須烘干備用；聚丙烯烘干條件為90℃下，2~3h；硫酸鈣晶須和氫氧化鎂晶須烘干條件為在110~130℃下，2~3h；（2）將0.85份NDZ-101與0.85份聚乙烯蠟混合均勻；將18份長徑比140的硫酸鈣晶須與25份長徑比60的氫氧化鎂晶須置于二維混合機(jī)中攪拌，噴霧狀噴入混合均勻的NDZ-101和聚乙烯蠟，噴完后繼續(xù)攪拌15min備用；（3）將100份等規(guī)度為90%，分子量為15萬~30萬的均聚聚丙烯，0.35份碳酸鈣以及0.9份3，5-三級丁基-4-羥基苯基硫醚在混合機(jī)種混合均勻；（4）將上述晶須從雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)向喂料加入，然后將共混物用雙螺桿擠出機(jī)混煉，擠出溫度為200~230℃，制得聚丙烯/無機(jī)晶須復(fù)合材料，其相關(guān)性能見表1。實(shí)施例6（1）將聚丙烯、硫酸鈣晶須，硼酸鎂晶須烘干備用；聚丙烯烘干條件為90℃下，2~3h；硫酸鈣晶須和硼酸鎂晶須烘干條件為在110~130℃下，2~3h；（2）將1份NDZ-101與1份硬脂酸鈣混合均勻；將20份長徑比160的硫酸鈣晶須與30份長徑比70的硼酸鎂晶須置于二維混合機(jī)中攪拌，噴霧狀噴入混合均勻的NDZ-101和硬脂酸鈣，噴完后繼續(xù)攪拌15min備用；（3）將100份等規(guī)度為85%，分子量為15萬~30萬的均聚聚丙烯，0.4份云母以及1.1份2，6-三級丁基-4-甲基苯酚在混合機(jī)種混合均勻；（4）將上述晶須從雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)向喂料加入，然后將共混物用雙螺桿擠出機(jī)混煉，擠出溫度為200~230℃，制得聚丙烯/無機(jī)晶須復(fù)合材料，其相關(guān)性能見表1。實(shí)施例7（1）將聚丙烯、硫酸鈣晶須，堿式硫酸鎂晶須烘干備用；聚丙烯烘干條件為90℃下，2~3h；硫酸鈣晶須和堿式硫酸鎂晶須烘干條件為在110~130℃下，2~3h；（2）將1.3份KH-550與1.3份硬脂酸鎂混合均勻；將25份長徑比180的硫酸鈣晶須與35份長徑比80的堿式硫酸鎂晶須置于二維混合機(jī)中攪拌，噴霧狀噴入混合均勻的KH-550和硬脂酸鎂，噴完后繼續(xù)攪拌14min備用；（3）將100份等規(guī)度為95%，分子量為15萬~30萬的均聚聚丙烯，0.45份碳酸鈣以及1.3份2，6-三級丁基-4-甲基苯酚，在混合機(jī)種混合均勻；（4）將上述晶須從雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)向喂料加入，然后將共混物用雙螺桿擠出機(jī)混煉，擠出溫度為200~230℃，制得聚丙烯/無機(jī)晶須復(fù)合材料，其相關(guān)性能見表1。實(shí)施例8（1）將聚丙烯、硫酸鈣晶須，氫氧化鎂晶須烘干備用；聚丙烯烘干條件為90℃下，2~3h；硫酸鈣晶須和氫氧化鎂晶須烘干條件為在110~130℃下，2~3h；（2）將1.5份NDZ-101與1.5份硬脂酸混合均勻；將30份長徑比200的硫酸鈣晶須與40份長徑比100的氫氧化鎂晶須置于高速混合機(jī)中攪拌，噴霧狀噴入混合均勻的NDZ-101和硬脂酸，噴完后繼續(xù)攪拌15min備用；（3）將100份等規(guī)度為95%，分子量為15萬~30萬的均聚聚丙烯，0.5份云母以及1.5份3，5-三級丁基-4-羥基苯基硫醚，在混合機(jī)種混合均勻；（4）將上述晶須從雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)向喂料加入，然后將共混物用雙螺桿擠出機(jī)混煉，擠出溫度為200~230℃，制得聚丙烯/無機(jī)晶須復(fù)合材料，其相關(guān)性能見表1。表1從表中可以看出，隨著硫酸鈣晶須含量的增加，復(fù)合材料力學(xué)性能先上升后下降，當(dāng)硫酸鈣晶須添加量為20份時拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均達(dá)到最大值，再增加硫酸鈣晶須的含量時，復(fù)合材料力學(xué)性能呈現(xiàn)下降趨勢，可能是由于硫酸鈣含量過高而導(dǎo)致應(yīng)力集中造成；隨著鎂鹽晶須含量的增加，復(fù)合材料阻燃性能是遞增的，當(dāng)鎂鹽晶須添加量達(dá)到35份時，復(fù)合材料的氧指數(shù)超過27%，已經(jīng)成為一種阻燃材料。上述的對實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。