該發(fā)明屬于納米復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及一種新型納米聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

聚丙烯作為一種通用的塑料，具有許多優(yōu)良的性能，但是因?yàn)闄C(jī)械強(qiáng)度低、耐熱性差、收縮形變大、抗蠕變性差等缺陷，其應(yīng)用受到極大的限制，特別是作為結(jié)構(gòu)功能材料應(yīng)用方面，不能作為高性能的工程塑料。因此，為了拓展聚丙烯的應(yīng)用范圍，聚丙烯的改性研究成為了一個(gè)重要的研究課題。

滑石粉在塑料改性行業(yè)中被廣泛采用，因?yàn)樗捎行У奶岣卟牧系膭傂浴⒛Ａ考捌渲破返姆€(wěn)定性。但通常其只是簡(jiǎn)單的被作為填料添加使用，而忽略了其本身的結(jié)構(gòu)特性而沒(méi)有被很好的應(yīng)用。水滑石和類(lèi)水滑石具有良好的晶體結(jié)構(gòu)，規(guī)則的片層結(jié)構(gòu)，層板帶有正電荷，層間粒子具有優(yōu)秀的離子交換性能等特點(diǎn)，具有很好的被改性和改性能力，特別是納米級(jí)的水滑石和類(lèi)水滑石，具有更廣泛的研究應(yīng)用價(jià)值和更顯著的實(shí)際意義。

有關(guān)納米滑石粉改性聚丙烯的相關(guān)研究相對(duì)較少。本發(fā)明的目的是制備一種剝層的納米聚丙烯復(fù)合材料，即將納米類(lèi)水滑石經(jīng)過(guò)有機(jī)改性劑的表面修飾后與聚丙烯反應(yīng)，通過(guò)在合適的溶劑體系中，通過(guò)機(jī)械力和溶劑分子作用力促使類(lèi)水滑石的層狀結(jié)構(gòu)解體形成單片層，單片層的有機(jī)修飾體與聚丙烯材料結(jié)合并纏繞形成納米復(fù)合材料。因此，本發(fā)明制備的剝層納米聚丙烯復(fù)合材料具有更高比表面積和更均勻的粒子分布和穩(wěn)定的結(jié)合力，對(duì)聚丙烯材料的性能影響更廣泛。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種新型的聚丙烯改性方法和制備一種剝層納米聚丙烯復(fù)合材料，該方法制備的改性聚丙烯具有更好的強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能。

一種剝層納米聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，其由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分組成：

聚丙烯 70%-100%

有機(jī)改性類(lèi)水滑石化合物 0.2%-30%

其中剝層納米聚丙烯復(fù)合材料中的有機(jī)改性類(lèi)水滑石包含80-100%的單層結(jié)構(gòu)、0.1-10%的2-3層構(gòu)和0.01-1%的多層結(jié)構(gòu)。

制備方法中所述的有機(jī)改性水滑石化合物的最佳添加量為0.5%-20%。

上述的剝層納米聚丙烯復(fù)合材料中的有機(jī)改性類(lèi)水滑石是在體系中與聚丙烯反應(yīng)過(guò)程中被剝層，包含90-100%的單層金屬氫氧化層、0.1-3%的雙層或三層金屬氫氧化層和0.01-0.1%的多層金屬氫氧化層。

上述的有機(jī)改性類(lèi)水滑石化合物的合成方法，包括以下步驟：

（1）多種金屬鹽水溶液與有機(jī)改性劑混合，金屬鹽與有機(jī)改性劑的摩爾比在1:4到4:1之間；

（2）保證體系的密封性，通入惰性氣體保護(hù)；

（3）合理調(diào)節(jié)控制體系的pH，反應(yīng)若干時(shí)間；

（4）制得有機(jī)改性類(lèi)水滑石化合物。

上述的有機(jī)改性類(lèi)水滑石化合物的合成方法中所述的有機(jī)改性劑為脂肪酸鹽類(lèi)。

上述的有機(jī)改性類(lèi)水滑石化合物的合成方法中所述的金屬鹽為可溶性鹽，屬于鎂鹽、鐵鹽、鋅鹽、鎳鹽、鋁鹽、銅鹽、鈣鹽、鈷鹽、錳鹽、鉻鹽中的至少兩種。

上述的有機(jī)改性類(lèi)水滑石化合物的合成方法中所述的pH為6-12，氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，反應(yīng)時(shí)間為4-24 h。

上述的有機(jī)改性類(lèi)水滑石化合物的合成方法中所述的脂肪酸鹽為RCOOM類(lèi)型，碳鏈長(zhǎng)為C5-C22之間，不飽和度Ω≤3。

一種剝層納米聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）聚丙烯溶于有機(jī)溶劑中；

（2）加入有機(jī)改性類(lèi)水滑石化合物，于90-150 ℃攪拌反應(yīng)2-8 h；

（3）除去有機(jī)溶劑，干燥后，在雙螺旋擠壓機(jī)中于140-170 ℃擠壓成型，得到的產(chǎn)物即為剝層納米聚丙烯復(fù)合材料。

上述的剝層納米聚丙烯復(fù)合材料的制備方法中所述的有機(jī)溶劑為季戊四醇、甲苯、二甲苯、環(huán)己烷、胺類(lèi)中的至少一種。

上述制備方法中類(lèi)水滑石經(jīng)過(guò)有機(jī)改性后，納米粒子由親水性變?yōu)橛H油性，極大程度的增進(jìn)了納米粒子與聚丙烯的相容性，提高了納米粒子在聚丙烯中的分散均勻性和結(jié)合力，從而提高聚丙烯復(fù)合材料的綜合性能。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合以下具體實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步內(nèi)容闡述，但本發(fā)明并不僅僅限于以下實(shí)施案例。

實(shí)施例1 一種剝層納米聚丙烯復(fù)合材料，其由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分組成：

聚丙烯90%，有機(jī)改性類(lèi)水滑石10%

其中剝層納米聚丙烯復(fù)合材料中的有機(jī)改性類(lèi)水滑石包含85-95%的單層結(jié)構(gòu)、5-10%的2-3層構(gòu)和0.1-1%的多層結(jié)構(gòu)。

有機(jī)改性類(lèi)水滑石制備：將金屬鹽和脂肪酸鹽配成溶液。通入氮?dú)?，緩慢滴加堿溶液，調(diào)節(jié)pH在6-12之間之間，反應(yīng)4-24h。分離洗滌干燥備用。

所述的金屬鹽為可溶性鹽，屬于鎂鹽、鐵鹽、鋅鹽、鎳鹽、鋁鹽、銅鹽、鈣鹽、鈷鹽、錳鹽、鉻鹽中的至少兩種。

所述的脂肪酸鹽為RCOOM類(lèi)型，碳鏈長(zhǎng)為C5-C22之間，不飽和度Ω≤3。

一種剝層納米聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）聚丙烯溶于有機(jī)溶劑中；

（2）加入有機(jī)改性類(lèi)水滑石化合物，于90-150 ℃攪拌反應(yīng)2-8 h；

（3）除去有機(jī)溶劑，干燥后，在雙螺旋擠壓機(jī)中于140-170 ℃擠壓成型，得到的產(chǎn)物即為剝層納米聚丙烯復(fù)合材料。

實(shí)施例2 一種剝層納米聚丙烯復(fù)合材料，其由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分組成：

聚丙烯95%，有機(jī)改性類(lèi)水滑石5%

其中剝層納米聚丙烯復(fù)合材料中的有機(jī)改性類(lèi)水滑石包含90-95%的單層結(jié)構(gòu)、1-5%的2-3層構(gòu)和0.01-0.5%的多層結(jié)構(gòu)。

有機(jī)改性類(lèi)水滑石制備：將金屬鹽和脂肪酸鹽配成溶液。通入氮?dú)?，緩慢滴加堿溶液，調(diào)節(jié)pH在6-12之間之間，反應(yīng)4-24h。分離洗滌干燥備用。

所述的金屬鹽為可溶性鹽，屬于鎂鹽、鐵鹽、鋅鹽、鎳鹽、鋁鹽、銅鹽、鈣鹽、鈷鹽、錳鹽、鉻鹽中的至少兩種。

所述的脂肪酸鹽為RCOOM類(lèi)型，碳鏈長(zhǎng)為C5-C22之間，不飽和度Ω≤3。

一種剝層納米聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）聚丙烯溶于有機(jī)溶劑中；

（2）加入有機(jī)改性類(lèi)水滑石化合物，于90-150 ℃攪拌反應(yīng)2-8 h；

（3）除去有機(jī)溶劑，干燥后，在雙螺旋擠壓機(jī)中于140-170 ℃擠壓成型，得到的產(chǎn)物即為剝層納米聚丙烯復(fù)合材料。

實(shí)施例3一種剝層納米聚丙烯復(fù)合材料，其由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分組成：

聚丙烯99%，有機(jī)改性類(lèi)水滑石1%

其中剝層納米聚丙烯復(fù)合材料中的有機(jī)改性類(lèi)水滑石包含95-100%的單層結(jié)構(gòu)、0.1-1%的2-3層構(gòu)和0.01-0.1%的多層結(jié)構(gòu)。

有機(jī)改性類(lèi)水滑石制備：將金屬鹽和脂肪酸鹽配成溶液。通入氮?dú)?，緩慢滴加堿溶液，調(diào)節(jié)pH在6-12之間之間，反應(yīng)4-24h。分離洗滌干燥備用。

所述的金屬鹽為可溶性鹽，屬于鎂鹽、鐵鹽、鋅鹽、鎳鹽、鋁鹽、銅鹽、鈣鹽、鈷鹽、錳鹽、鉻鹽中的至少兩種。

所述的脂肪酸鹽為RCOOM類(lèi)型，碳鏈長(zhǎng)為C5-C22之間，不飽和度Ω≤3。

一種剝層納米聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）聚丙烯溶于有機(jī)溶劑中；

（2）加入有機(jī)改性類(lèi)水滑石化合物，于90-150 ℃攪拌反應(yīng)2-8 h；

（3）除去有機(jī)溶劑，干燥后，在雙螺旋擠壓機(jī)中于140-170 ℃擠壓成型，得到的產(chǎn)物即為剝層納米聚丙烯復(fù)合材料。

實(shí)施例制備的剝層納米聚丙烯復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能測(cè)試結(jié)果如下：

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。