一種新型改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及改性聚丙烯復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型改性聚丙烯復(fù)合材 料及其制備方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 聚丙烯（PP)是一種結(jié)構(gòu)規(guī)整的結(jié)晶性聚合物，作為三大通用塑料之一，其具有耐 化學(xué)腐蝕、無味無毒、質(zhì)輕、生產(chǎn)成本低、易加工及電絕緣性好等優(yōu)良性能，因而在汽車工 業(yè)、家用電器、電子、包裝、建材及家具等方面具有廣泛的應(yīng)用。但是因機械強度低、耐寒耐 熱性差、收縮率大、抗蠕變性差等缺陷而限制其作為結(jié)構(gòu)材料方面的應(yīng)用，不能作為高性能 的工程塑料。因此，對聚丙烯進行改性，使之工程化就成為一個重要的研宄課題。以納米粒 子填充共混改性聚丙烯在近年來研宄比較多，其對聚丙烯復(fù)合材料的結(jié)晶性能、抗老化性 及增韌增強等性能都有一定程度的改善。
[0003] 目前，已有很多關(guān)于納米粒子填充共混改性聚丙烯復(fù)合材料的文獻研宄報道。在 可選的共混填料中，納米SiC晶須由于具有價格低廉、高溫強度大、抗氧化性強、耐磨損性 好和熱膨脹系數(shù)小，以及良好的電絕緣性能等優(yōu)良特性而得到廣泛應(yīng)用。但納米SiC小的 晶須粒度使其表面能較高，從而由于極易團聚而影響了納米SiC晶須的實際填充分散效 果。所以選用納米SiC晶須作為共混填料時需要對其表面進行化學(xué)改性，以降低SiC晶須 的表面能來減小晶須粒子之間的附聚力，改善其在聚丙烯基體中的分散均勻性，降低兩相 界面張力來提高納米SiC晶須與基體樹脂之間的潤濕性、相容性和結(jié)合力，從而改善聚丙 烯復(fù)合材料的綜合性能。本文先將納米SiC晶須進行表面有機改性，把超支化聚芳酰胺接 枝到納米SiC晶須表面，然后再添加不同含量的SiC-HBP晶須與聚丙烯樹脂基體擠出熔融 共混，制備得到一種新型改性聚丙烯復(fù)合材料。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種新型改性聚丙烯復(fù) 合材料及其制備方法的技術(shù)方案。該復(fù)合材料在顯著提高聚丙烯復(fù)合材料沖擊韌性的基礎(chǔ) 上，還明顯改善其強度與剛度，對加工流動性能也有所提升。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] 1. 一種新型改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括對納米SiC晶須 進行表面接枝改性，用三步法將超支化聚芳酰胺接枝到納米SiC晶須表面：
[0007] 首先，用濃度為30wt%的雙氧水對碳化硅晶須進行羥基化（SiC-OH);
[0008] 接下來，以二甲苯作為溶劑，在硅烷偶聯(lián)劑作用下制得硅烷化碳化硅晶須 (SiC-APS)；
[0009] 接下來，將硅烷化碳化硅晶須和3, 5-二氨基苯甲酸以相同比例在N-甲基吡咯烷 酮中反應(yīng)制得超支化聚芳酰胺接枝碳化硅晶須（SiC-HBP);
[0010] 最后，將其置于100°c的烘箱中真空干燥至恒重以除掉溶劑，烘干后研磨備用。
[0011] 添加不同含量的SiC-HBP晶須到聚丙烯樹脂基體中制備新型的改性聚丙烯 復(fù)合材料，該復(fù)合材料各組分重量百分比為：均聚或共聚聚丙烯40-80wt%，SiC-HBP 晶須5-20wt%，無堿玻纖紗5-15wt%，接枝PP〇-5wt%，硫酸鋇5-10wt%，主抗氧劑 0? 1-0. 5wt%，輔助抗氧劑 0? 1-0. 5wt%，其他助劑 0? 1-lwt%。
[0012] 按上述重量百分比的物料加入高速混料機混料均勻，將混合物料送入雙螺桿擠出 機，擠出熔融造粒，得到超支化碳化硅晶須改性的新型聚丙烯復(fù)合材料。
[0013] 所述的一種新型改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述聚丙烯包 括不同流動性的高結(jié)晶均聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯中的一種或幾種，添加質(zhì)量分數(shù)為 40-80 %〇
[0014] 所述的一種新型改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述SiC-HBP晶 須的質(zhì)量百分比為5-20 %，優(yōu)選百分比為20wt%。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：經(jīng)過超支化聚芳酰胺改性后可以降低SiC 晶須顆粒的表面能和表面極性，并能夠提高碳化硅粒子在聚丙烯樹脂基體中的分散程度而 減少團聚現(xiàn)象；降低兩相界面張力來提高納米SiC晶須與基體樹脂之間的潤濕性、相容性 和結(jié)合力，從而改善聚丙烯復(fù)合材料的機械強度。另一方面，以此超支化改性碳化硅晶須與 聚丙烯共混，使得超支化層能很強的吸附聚丙烯分子鏈，成為聚丙烯結(jié)晶所需的晶核，起 到了異相成核的作用，表現(xiàn)為結(jié)晶溫度的提高。同時通過填充無堿玻纖紗和硫酸鋇來進一 步提高材料的機械性能和光澤度；添加的多種抗氧劑保證了材料的壽命，避免老化。
【具體實施方式】：
[0016] 下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進一步詳細的描述，但本發(fā)明不限于這些實施 例，包括以下步驟：
[0017] 對納米SiC晶須進行表面接枝改性，用三步法將超支化聚芳酰胺接枝到納米SiC 晶須表面：碳化硅晶須的羥基化（SiC-OH)，硅烷化（SiC-APS)和超支化（SiC-HBP)。首先 我們用濃度為30wt%的雙氧水對碳化硅晶須進行羥基化（SiC-OH)，接著以二甲苯作為溶 劑，在硅烷偶聯(lián)劑作用下制得硅烷化碳化硅晶須（SiC-APS)，下一步將硅烷化碳化硅晶須和 3, 5-二氨基苯甲酸以相同比例在N-甲基吡咯烷酮中反應(yīng)制得超支化聚芳酰胺接枝碳化硅 晶須（SiC-HBP)，最后將其置于KKTC的烘箱中真空干燥至恒重以除掉溶劑，烘干后研磨備 用。
[0018] 添加不同含量的SiC-HBP晶須到聚丙烯樹脂基體中制備新型的改性聚丙烯 復(fù)合材料，該復(fù)合材料各組分重量百分比為：均聚或共聚聚丙烯40-80wt%，SiC-HBP 晶須5-20wt%，無堿玻纖紗5-15wt%，接枝PP〇-5wt%，硫酸鋇5-10wt%，主抗氧劑 0? 1-0. 5wt%，輔助抗氧劑 0? 1-0. 5wt%，其他助劑 0? 1-lwt%。
[0019] 按上述重量百分比的物料加入高速混料機混料均勻，將混合物料送入雙螺桿擠出 機，擠出熔融造粒，得到超支化碳化硅晶須改性的新型聚丙烯復(fù)合材料。
[0020] 實施例1 :
[0021] 各組分重量百分比為：均聚或共聚聚丙烯70wt%，SiC-HBP晶須Owt%，無堿玻纖 紗15wt%，接枝PP5wt%，硫酸鋇10wt%，主抗氧劑0. 15wt%，輔助抗氧劑0. 3wt%，其他助 劑0. 3wt% ;按上述重量百分比的物料加入高速混料機混合均勻；混勻物料進入擠出機，經(jīng) 過熔融溫度為180~230°C雙螺桿擠出機擠出，經(jīng)冷卻、切粒、過篩、包裝得到未改性的聚丙 稀復(fù)合材料1。
[0022] 實施例2 :
[0023] 各組分重量百分比為：均聚或共聚聚丙烯70wt%，SiC-HBP晶須5wt%，無堿玻纖 紗15wt%，接枝PP5wt%，硫酸鋇10wt%，主抗氧劑0. 15wt%，輔助抗氧劑0. 3wt%，其他助 劑0. 3wt% ;按上述重量百分比的物料加入高速混料機混合均勻；混勻物料進入擠出機，經(jīng) 過熔融溫度為180~230°C雙螺桿擠出機擠出，經(jīng)冷卻、切粒、過篩、包裝得到改性的聚丙烯 復(fù)合材料2。
[0024] 實施例3 :
[0025] 各組分重量百分比為：均聚或共聚聚丙烯70wt%，SiC_HBP晶須10wt%，無堿玻纖 紗15wt%，接枝PP5wt%，硫酸鋇10wt%，主抗氧劑0. 15wt%，輔助抗氧劑0. 3wt%，其他助 劑0. 3wt% ;按上述重量百分比的物料加入高速混料機混合均勻；混勻物料進入擠出機，經(jīng) 過熔融溫度為180~230°C雙螺桿擠出機擠出，經(jīng)冷卻、切粒、過篩、包裝得到改性的聚丙烯 復(fù)合材料3。
[0026] 實施例4:
[0027] 各組分重量百分比為：均聚或共聚聚丙烯70wt%，SiC-HBP晶須20wt%，無堿玻纖 紗15wt%，接枝PP5wt%，硫酸鋇10wt%，主抗氧劑0. 15wt%，輔助抗氧劑0. 3wt%，其他助 劑0. 3wt% ;按上述重量百分比的物料加入高速混料機混合均勻；混勻物料進入擠出機，經(jīng) 過熔融溫度為180~230°C雙螺桿擠出機擠出，經(jīng)冷卻、切粒、過篩、包裝得到改性的聚丙烯 復(fù)合材料4。
[0028] 下表1分別測定了實施例1到實施例4加入不同SiC-HBP晶須含量的改性聚丙烯 復(fù)合材料的力學(xué)數(shù)據(jù)：
[0029] 表1實施例對比數(shù)據(jù)
[0030]
【主權(quán)項】
1. 一種新型改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括對納米SiC晶須進行 表面接枝改性，用三步法將超支化聚芳酰胺接枝到納米SiC晶須表面： 首先，用濃度為30wt%的雙氧水對碳化硅晶須進行羥基化（SiC-OH); 接下來，以二甲苯作為溶劑，在硅烷偶聯(lián)劑作用下制得硅烷化碳化硅晶須（SiC-APS); 接下來，將硅烷化碳化硅晶須和3, 5-二氨基苯甲酸以相同比例在N-甲基吡咯烷酮中 反應(yīng)制得超支化聚芳酰胺接枝碳化硅晶須（SiC-HBP); 最后，將其置于l〇〇°C的烘箱中真空干燥至恒重以除掉溶劑，烘干后研磨備用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，該復(fù)合 材料的組分及質(zhì)量分數(shù)為：均聚或共聚聚丙烯40-80wt%，SiC-HBP晶須5-20wt%，無堿 玻纖紗5-15wt %，接枝PP〇-5wt %，硫酸鋇5-10wt %，主抗氧劑0· 1-0. 5wt %，輔助抗氧劑 0· 1-0. 5wt %，其他助劑 0· I-Iwt %。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，按上述 重量百分比的物料加入高速混料機混料均勻，將混合物料送入雙螺桿擠出機，擠出熔融造 粒，得到超支化碳化硅晶須改性的新型聚丙烯復(fù)合材料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述聚 丙烯包括不同流動性的高結(jié)晶均聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯中的一種或幾種，添加質(zhì)量分 數(shù)為 40-80%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述 SiC-HBP晶須的質(zhì)量百分比為5-20%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，在雙螺 桿擠出機中的熔融溫度為180~230°C。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的新型改性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，經(jīng)冷卻、 切粒、過篩、包裝得到所述的改性的聚丙烯復(fù)合材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種新型改性聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。其制備方法包括：1)對納米SiC晶須進行表面改性，采用三步法將超支化聚芳酰胺接枝到納米SiC晶須表面：碳化硅晶須的羥基化(SiC-OH)，硅烷化(SiC-APS)和超支化(SiC-HBP)三個階段；2)添加不同含量的SiC-HBP晶須到聚丙烯基體中制備新型的改性聚丙烯復(fù)合材料，該復(fù)合材料各組分重量百分比為：均聚或共聚聚丙烯40-80wt％，SiC-HBP晶須5-20wt％，無堿玻纖紗5-15wt％，接枝PP 0-5wt％，硫酸鋇5-10wt％，主抗氧劑0.1-0.5wt％，輔助抗氧劑0.1-0.5wt％，其他助劑0.1-1wt％；3)按上述重量百分比的物料加入高速混料機混料均勻，將混合物料送入雙螺桿擠出機，擠出熔融造粒，得到超支化碳化硅晶須改性的新型聚丙烯復(fù)合材料。
【IPC分類】C08K3-30, C08K3-34, C08L23-14, C08K9-06, C08K13-06, B29C47-92, C08K7-14, C08G69-12, C08L23-12, C08L51-06, B29C47-40
【公開號】CN104829944
【申請?zhí)枴緾N201510263958
【發(fā)明人】袁正凱, 皮正亮, 王 琦, 葛嘉寶
【申請人】廣東威林工程塑料有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年5月21日