本發(fā)明涉及聚丙烯技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高電磁波吸收性能的增強聚丙烯材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著電磁波在電子通訊領(lǐng)域的廣泛應用，移動電話、無線網(wǎng)絡(luò)、雷達等帶來的電磁輻射、干擾的問題越來越受到重視；同時，電磁波技術(shù)也廣泛應用于現(xiàn)在的軍事領(lǐng)域中，如雷達技術(shù)?；谝陨弦?，微波吸收材料的研發(fā)尤為重要。
玻璃纖維是工程塑料常用的增強材料，制備導電玻璃纖維作為復合材料的導電填料已成為解決電磁屏蔽問題的重要方法，其同時能達到材料增強和電磁屏蔽的效果。
傳統(tǒng)的化學鍍是制備導電玻璃纖維常用技術(shù)之一，但是其工藝復雜，且重金屬價格昂貴且對環(huán)境造成嚴重污染，同時電磁屏蔽效果并不理想。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種高電磁波吸收性能的增強聚丙烯材料及其制備方法。
一種高電磁波吸收性能的增強聚丙烯材料，由下述組分按重量份數(shù)制備而成：
聚丙烯 64-86份，
BaTiO3包覆玻璃纖維復合材料 10-30份，
聚丙烯接枝馬來酸酐（PP-g-MAH） 2-6份，
熱穩(wěn)定劑 0.1-0.3份，
潤滑劑 0.1-0.3份，
所述聚丙烯、BaTiO3包覆玻璃纖維復合材料與PP-g-MAH三者重量之和為100份；
所述BaTiO3包覆玻璃纖維復合材料是通過靜電吸附原理將納米BaTiO3材料吸附在玻璃纖維上制成。
進一步方案，所述BaTiO3包覆玻璃纖維復合材料的制備方法如下：
（1）先將玻璃纖維在400-500℃下煅燒60-100分鐘后放入丙酮溶液中浸泡清洗30-60分鐘；
（2）將清洗后的玻璃纖維放入2mol/L-4mol/L的鹽酸溶液中進行羥基化處理30-80分鐘，然后經(jīng)去離子水洗滌后在40-70℃條件下烘干；
（3）將烘干后的玻璃纖維浸沒在牛血清白蛋白溶液中30-80分鐘，然后用去離子水洗凈后于40-70℃條件下烘干；
（4）將BaTiO3和經(jīng)（3）處理后的玻璃纖維按質(zhì)量比1:1-5浸于蒸餾水中，靜置20-40分鐘后取出再使用蒸餾水沖洗，然后在40-80℃下烘干，即可制得BaTiO3包覆玻璃纖維復合材料。
所述聚丙烯的熔體流動速率在壓力2.16kg、溫度230℃的條件下為0.1-100g/min。
所述熱穩(wěn)定劑為酚類熱穩(wěn)定劑、胺類熱穩(wěn)定劑、亞磷酸酯類熱穩(wěn)定劑中的一種或多種。
所述潤滑劑為金屬皂類潤滑劑、硬脂酸復合酯類潤滑劑和酰胺類潤滑劑中的一種或多種。
所述玻璃纖維為直徑10-20μm，長度為3-6mm的短切玻纖。
本發(fā)明的另一個發(fā)明目的是提供上述高電磁鈦酸鋇能的增強聚丙烯材料的制備方法，按配比，將聚丙烯、聚丙烯枝馬來酸酐、熱穩(wěn)定劑、潤滑劑和BaTiO3包覆玻璃纖維復合材料加入螺桿擠出機中，進行熔融共混、擠出造粒制得增強聚丙烯材料；所述螺桿擠出機的長徑比為35-56:1，加工溫度為170-250℃。
鈦酸鋇（BaTiO3）為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，其具有良好的介電和鐵電性能，而且納米結(jié)構(gòu)的BaTiO3對電磁較強的吸收能力尤為突出。本發(fā)明是利用靜電吸附原理，將納米BaTiO3材料吸附在玻璃纖維上制備出BaTiO3包覆玻璃纖維復合材料，再將BaTiO3包覆玻璃纖維復合材料作為填料改性聚丙烯材料，從而使聚丙烯材料也具備較好電磁吸收能力。
所以本發(fā)明的與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：
1、利用靜電吸附作用將納米BaTiO3材料吸附在玻璃纖維上制備出BaTiO3包覆玻璃纖維復合材料，該方法較傳統(tǒng)的化學鍍方法操作簡單且無污染；
2、納米BaTiO3較傳統(tǒng)的導電金屬相比具有更強的電磁吸收能力，將BaTiO3包覆玻璃纖維復合材料作為填料改性聚丙烯材料，使改性后的聚丙烯表現(xiàn)出更好的微波吸收性能。
具體實施方式
下面實施例中熱穩(wěn)定劑選用酚類熱穩(wěn)定劑1010、亞磷酸酯類熱穩(wěn)定劑168；
潤滑劑選用硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸乙二醇酯、乙撐雙硬脂酰胺（EBS）、芥酸酰胺。
實施例1
將直徑15μm、長度為4mm的短切玻璃纖維在450℃下煅燒80分鐘；將煅燒過的玻纖在丙酮溶液中浸泡清洗處理40分鐘，再將清洗后的玻璃纖維加入3mol/L的鹽酸溶液中進行羥基化處理50分鐘，然后經(jīng)去離子水洗滌后在50℃條件下烘干；將上述處理的玻璃纖維浸沒在牛血清白蛋白溶液中50分鐘，經(jīng)去離子水洗凈后于60℃條件下烘干；
將BaTiO3和經(jīng)上述處理后的玻璃纖維按質(zhì)量比1:3浸于蒸餾水中，靜置30分鐘后取出使用蒸餾水沖洗，然后在60℃下烘干，即可制得BaTiO3包覆玻璃纖維復合材料。
將 70 公斤聚丙烯、4公斤PP-g-MAH，26公斤BaTiO3包覆玻璃纖維復合材料，0.2 公斤酚類熱穩(wěn)定劑1010、0.3 公斤潤滑劑 EBS在長徑比為 40:1 的雙螺桿擠出機中熔融混合分散，所有原料共混擠出造粒后，即得增強聚丙烯材料。制備時的加工溫度為200℃。
實施例2
將直徑18μm、長度為5mm的短切玻璃纖維在480℃下煅燒90分鐘；將煅燒過的玻纖在丙酮溶液中浸泡清洗處理50分鐘，再將清洗后的玻璃纖維加入3.5mol/L的鹽酸溶液中進行羥基化處理70分鐘，然后經(jīng)去離子水洗滌后在60℃條件下烘干；將上述處理的玻璃纖維浸沒在牛血清白蛋白溶液中60分鐘，經(jīng)去離子水洗凈后于65℃條件下烘干；
將BaTiO3和經(jīng)上述處理后的玻璃纖維按質(zhì)量比1:4浸于蒸餾水中，放置35分鐘后取出使用蒸餾水沖洗，在70℃下烘干，即可制得BaTiO3包覆玻璃纖維復合材料。
將 80公斤聚丙烯、5公斤PP-g-MAH，26公斤BaTiO3包覆玻璃纖維復合材料，0.1公斤潤滑劑硬脂酸鋅、0.1公斤潤滑劑硬脂酸鈣、0.25 公斤酚類熱穩(wěn)定劑1010在長徑比為 56:1 的雙螺桿擠出機中熔融混合分散，所有原料共混擠出造粒后，即得增強聚丙烯材料。制備時的加工溫度為220℃。
實施例3
將直徑12μm、長度為3mm的短切玻璃纖維在430℃下煅燒65分鐘；將煅燒過的玻纖在丙酮溶液中浸泡清洗處理40分鐘，再將清洗后的玻璃纖維2.5mol/L的鹽酸溶液中進行羥基化處理40分鐘，經(jīng)去離子水洗滌后在50℃條件下烘干；將上述處理的玻璃纖維浸沒在牛血清白蛋白溶液中40分鐘，經(jīng)去離子水洗凈后于50℃條件下烘干；
將BaTiO3和經(jīng)上述處理后的玻璃纖維按質(zhì)量比1:1浸于蒸餾水中，放置25分鐘后取出使用蒸餾水沖洗，在50℃下烘干，即可制得BaTiO3包覆玻璃纖維復合材料。
將 70公斤聚丙烯、3公斤PP-g-MAH，27公斤BaTiO3包覆玻璃纖維復合材料，0.1公斤酚類熱穩(wěn)定劑1010和0.1公斤熱穩(wěn)定劑168、0.2公斤硅烷偶聯(lián)劑KH-570，在長徑比為 35:1 的雙螺桿擠出機中熔融混合分散，所有原料共混擠出造粒后，即得增強聚丙烯材料。制備時的加工溫度為170℃。
實施例4
將直徑20μm、長度為6mm的短切玻璃纖維在500℃下煅燒100分鐘；將煅燒過的玻纖在丙酮溶液中浸泡清洗處理60分鐘，再將清洗后的玻璃纖維加入4mol/L的鹽酸溶液中進入羥基化處理80分鐘，經(jīng)去離子水洗滌后在70℃條件下烘干；將上述處理的玻璃纖維浸沒在牛血清白蛋白溶液中80分鐘，經(jīng)去離子水洗凈后于70℃條件下烘干；
將BaTiO3和經(jīng)上述處理后的玻璃纖維按質(zhì)量比1:5浸于蒸餾水中，放置40分鐘后取出使用蒸餾水沖洗，在80℃下烘干，即可制得BaTiO3包覆玻璃纖維復合材料。
將 86公斤聚丙烯、6公斤PP-g-MAH，10公斤BaTiO3包覆玻璃纖維復合材料，0.3公斤酚類熱穩(wěn)定劑168、0.3公斤潤滑劑硬脂酸乙二醇酯，在長徑比為 40:1 的雙螺桿擠出機中熔融混合分散，所有原料共混擠出造粒后，即得本實施例的聚丙烯復合物。制備時的加工溫度為250℃。
實施例5
將直徑10μm、長度為3mm的短切玻璃纖維在400℃下煅燒60分鐘；將煅燒過的玻纖在丙酮溶液中浸泡清洗處理30分鐘，再將清洗后的玻璃纖維加入2mol/L的鹽酸溶液中進行羥基化處理30分鐘，經(jīng)去離子水洗滌后在40℃條件下烘干；將上述處理的玻璃纖維浸沒在牛血清白蛋白溶液中30分鐘，經(jīng)去離子水洗凈后于40℃條件下烘干；
將BaTiO3和經(jīng)上述處理后的玻璃纖維按質(zhì)量比1:2浸于蒸餾水中，放置20分鐘后取出使用蒸餾水沖洗，在40℃下烘干，即可制得BaTiO3包覆玻璃纖維復合材料。
將 64公斤聚丙烯、2公斤PP-g-MAH，30公斤BaTiO3包覆玻璃纖維復合材料， 0.1公斤酚類熱穩(wěn)定劑1010、0.1公斤潤滑劑芥酸酰胺，在長徑比為 40:1 的雙螺桿擠出機中熔融混合分散，所有原料共混擠出造粒后，即得增強聚丙烯材料。制備時的加工溫度為190℃。
對比例1
先用化學鍍方法制備出鉻鍍玻纖，然后將80公斤聚丙烯、20公斤鉻鍍玻纖，0.2公斤酚類熱穩(wěn)定劑1010、0.2公斤潤滑劑芥酸酰胺在長徑比為 40:1 的雙螺桿擠出機中熔融混合分散，所有原料共混擠出造粒后，即得本實施例的聚丙烯復合物。制備時的加工溫度為190℃。
將上述實施例1-5和對比例1所制備的聚丙烯材料根據(jù)使用同軸線傳輸/反射法測量所得纖維材料的電磁參數(shù),制成外徑 7.00 mm、內(nèi)徑 3.04 mm、厚約 2 mm 的環(huán)狀試樣, 在美國安捷倫 E5071C 型矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上測量它們在 2-18 GHz 頻率范圍內(nèi)的復介電常數(shù)和復磁導率, 根據(jù)傳輸線理論模擬計算和分析相應單層和雙層結(jié)構(gòu)吸波涂層的微波吸收性能。
測試結(jié)果如下表：
從表1可看出，本發(fā)明制得的聚丙烯材料的吸波能力和對微波吸收頻率范圍較對比例1制備的材料有明顯增強變大的特點，使改性后的聚丙烯材料表現(xiàn)出更好的微波吸收性能，且強度高、無污染，可用于軍事和建筑防電磁污染領(lǐng)域。且本發(fā)明的制備方法簡單。
上述的對實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施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經(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和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。