[发明专利]聚丙烯-纳米粒子复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子复合材料制备领域，一种纳米改性聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)由于价格低廉，易于加工成型及其具有密度低，耐化学腐蚀和本身优异的物理力学性能等优点，其应用非常广泛，成为发展最快的通用性塑料。但由于甲基的存在，其分子链柔性降低和其晶粒粗大，使聚丙烯的柔性较差，严重限制了它在各个领域进一步的广泛应用。提高聚丙烯的韧性一直是聚丙烯改性的重要课题，通常的改性方法是在PP基体内部填加弹性体，如加入乙丙橡胶(ERP)、乙烯-丙烯-二烯烃三元共聚物(EPDM)、苯乙烯-乙烯-苯乙烯共聚物(SBS)等弹性体，但由于聚丙烯与弹性体之间的相容性较差，弹性体很难均匀地分布在聚丙烯基体中，且材料的模量降低，刚性下降。

高分子纳米材料因具有优异的力学性能、热性能和足够性能而成为目前竟相开发的新型高性能材料，相继开发成功的有聚酯、聚苯乙烯等纳米复合材料。由于聚丙烯具有非极性结构，而纳米粒子具有粒径小、表面活性大等特点，无机纳米粒子间具有强烈的团聚趋势，因此，纳米粒子在聚丙烯基体中的分散程度是决定纳米聚丙烯韧性的关键。由于目前分散手段的限制，当无机纳米粒子含量较低时，无机纳米粒子对聚丙烯有一定的增韧效果；当无机纳米粒子含量较高时，纳米粒子间的团聚现象加剧，纳米粒子团聚体成为材料中的应力集中点，导致复合材料的抗冲击强度降低，材料韧性下降。CN1156530C公开一种高韧性聚丙烯复合材料的制备方法，它将无机纳米粒子进行电子束照射后用胺类化合物接枝改性形成填料再与马来酸酐接枝聚丙烯熔共混制母料，最后以一定比例稀释分散在聚丙烯中，获得高韧性聚丙烯纳米复合材料，该方法工艺复杂，制造成本高，与聚丙烯的性价比不相适应。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，要解决的技术问题是通过减弱纳米粒子间由氢键导致的团簇效应，使纳米粒子均匀的分散在聚丙烯高分子中，提供一种工艺简单、纳米粒子增韧效果好、抗冲击强度高，制造工艺简单成本低的聚丙烯-纳米粒子复合材料及其制备方法。

本发明采用的技术方案如下：

1、纳米改性聚丙烯-纳米粒子复合材料的组成和成份为：

聚丙烯60～77％重量；

纳米粒子20～35％重量；

聚异丁基乙烯基醚-马来酸酐共聚物2～6％重量；

抗氧化剂0.15～0.5％重量。

2、制备聚丙烯-纳米粒子复合材料的步骤为：

(1)将100重量份的聚异丁基乙烯基醚-马来酸酐共聚物溶解于水中，加入400-1000重量份的纳米粒子水溶胶，在60℃下超声分散2小时后，将溶剂蒸干得到纳米粒子和聚异丁基乙烯基醚-马来酸酐共聚物混合料；

(2)将100重量份的聚丙烯、25～66重量份的纳米粒子和聚异丁基乙烯基醚-马来酸酐共聚物混合料、0.2～0.6重量份的抗氧化剂，加入到双螺杆挤出机中，机筒温度为150～180℃，螺杆转速为60～200rpm，共混时间为2～15min，挤出造粒后得到聚丙烯-纳米粒子和聚异丁基乙烯基醚-马来酸酐共聚物复合材料。

所述的纳米粒子为碳酸钙、二氧化硅和/或氧化锌中的至少一种；所述的自制聚异丁基乙烯基醚-马来酸酐共聚物，其重均分子量在5000～50000之间，结构为异丁基乙烯基醚与马来酸酐的交替共聚物；所述的抗氧化剂为四[β-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙胺]季戊四醇(商品代号抗氧剂1010)和/或(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯(商品代号抗氧剂1076)中的至少一种。

本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：

本发明制备的聚丙烯-纳米粒子复合材料，由于材料中聚异丁基乙烯基醚-马来酸酐共聚物与纳米粒子间的协同作用，使聚丙烯与纳米粒子间的作用力增强，减弱了纳米粒子间由氢键导致的团簇效应，从而使纳米粒子能够以纳米尺度均匀地分散在聚丙烯中，综合性能优良。所制备的聚丙烯-纳米粒子复合材料具有韧性好、抗冲击强度高、加工性能优良、生产工艺简单等优点。本发明过程简单，生产效率高且成本较低。

具体实施方式

实施例1

聚异丁基乙烯基醚-马来酸酐共聚物的制备方法为：将固态的马来酸酐单体及引发剂(AIBN)加入到反应釜中，真空抽排后充净化后的氮气，再注入乙酸乙酯与环己烷的混合溶剂，升温到40-80℃，将液态的乙烯基醚单体及引发剂溶于少量的乙酸乙酯中，逐滴的加入到反应釜中，恒温反应2-10小时，再加入石油醚，经过滤、干燥、粉碎得到白色固体产物聚异丁基乙烯基醚/马来酸酐共聚物粒子。

实施例2