[发明专利]制备橡胶/纳米粘土母料的方法，以及使用其制备高强度、高抗冲击聚丙烯/纳米粘土/橡胶复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种橡胶/纳米粘土母料树脂组合物，以及使用其制备高强度和高冲击强度聚丙烯/纳米粘土/橡胶复合材料的方法，更具体地，涉及一种使用含有高含量马来酸酐作为增容剂制备改性聚合物的橡胶/纳米粘土母料的方法。

背景技术

自从1997年Toyota Central Research and Development Laboratories通过从亲水性尼龙中完全剥离具有亲水性表面的粘土而开发出纳米复合材料并且将开发的复合材料应用于汽车同步带盖、汽车燃料管等，大量的研究已聚焦于纳米复合材料。

用塑料材料，特别是有机填料，强化的聚合物复合材料通常具有优越的机械性能和优良的成形性，重量减轻等，从而在各种各样的工业应用中正替代着具有竞争力的材料，例如金属、陶瓷、木材等。特别是，具有在汽车材料、电气和/或电子工业中所需的重量轻、尺寸稳定和/或耐热性的聚合物复合材料的使用在广泛的应用范围上正在增加。随着混合动力车的引进，广泛的努力已聚焦于减轻车辆重量的方法上。此外，随着环境友好时代的到来，对显示出易回收利用性的聚合物复合材料有巨大的需求。为了减轻重量且提高聚合物复合材料的回收利用性，同时保持增强的物理性质，聚合物/粘土纳米复合材料最近已引起关注，并已提出针对这些纳米复合材料的各种方法。与含有典型无机添加剂例如滑石的现有聚丙烯复合材料相比，这些聚合物/粘土纳米复合材料具有优越的整体机械性能，例如高强度和轻重量。然而，这些聚合物/粘土纳米复合材料具有与现有复合材料大致相似的冲击强度大大降低的缺点，极大限制了其使用。因此，最近已进行提高聚合物/纳米粘土冲击强度的广泛研究。

关于提高聚丙烯纳米复合材料组合物冲击强度的研究及其制备方法，在制备纳米复合材料的过程中，橡胶通常被添加。然而，由于橡胶的添加尽管提高了冲击强度却引起弯曲模量减小，开发新技术的其它尝试尚未提出。

现有技术已公开了关于聚丙烯/纳米复合材料组合物及其制备方法，例如，韩国Laid-Open Patent Publication专利号2006-0095158公开了一种制造聚丙烯/滑石/橡胶复合材料的方法，其包括添加5至10wt.％聚丙烯/纳米粘土母料，以便防止弯曲模量由于橡胶的添加而减小。根据这一技术，发现包含聚丙烯/纳米粘土母料的聚丙烯树脂组合物具有增加的机械性能，例如拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量等，以及与这些机械性能兼容的冲击强度。然而，上述改进通过添加聚丙烯/纳米粘土母料仅仅有助于防止弯曲模量减小，但是，不能解决主要问题，那就是，由于橡胶添加造成的弯曲模量的减小。因此，仍然需要开发能够防止橡胶添加造成的弯曲模量减小的创新型材料或技术。

发明内容

技术问题

作为对同时提高上述聚丙烯/粘土纳米复合材料的机械强度和冲击强度的深入和广泛的研究结果，本发明人通过将纳米粘土与橡胶及改性的聚合物混合，已开发了一种制备橡胶/纳米粘土母料的方法，依次提高冲击强度至理想水平，同时最小化橡胶添加造成的弯曲模量减小。

如果纳米粘土分散在橡胶中，则即使添加纳米粘土分散的橡胶至聚丙烯中，该纳米粘土仍存在于橡胶中，从而防止了橡胶引起的弯曲模量减小。

此外，本发明使用含有高含量马来酸酐的改性橡胶/纳米粘土母料。在这种情况下，马来酸酐与亲水性纳米粘土发生物理或化学结合，从而促进其在疏水橡胶相中的分散，并且增加马来酸酐的含量可以改善纳米粘土(分散)效率。

本发明人开发了一种显著提高纳米粘土分散性的方法，包括：添加如上所述制备的橡胶/纳米粘土母料组合物至聚丙烯树脂中，然后使该混合物经受双重挤出(dual extrusion)，从而完成本发明。

技术方案

为了实现上述目标，本发明提供了：

(1)一种含有20至70wt.％橡胶树脂，10至50wt.％纳米粘土，和20至50wt.％马来酸酐接枝改性的聚合物的纳米粘土母料组合物；

(2)根据上述(1)所述的纳米粘土母料组合物，其中所述改性的聚合物是具有10,000至100,000重均分子量且相对于100重量份聚丙烯聚合物含有4至8重量份马来酸酐的马来酸酐接枝的聚丙烯树脂；

(3)根据上述(1)所述的橡胶/纳米粘土母料组合物，其中所述橡胶树脂是选自由聚丙烯-乙烯共聚物、聚乙烯-辛烯共聚物、聚乙烯-丁二烯共聚物和EPDM构成的组中的至少一种；