[发明专利]一种交联聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种交联聚丙烯复合材料。本发明还涉及一种交联聚丙烯复合材料的制备方法及其应用。

背景技术

聚烯烃交联后，可以扩大其使用范围，通过交联，其拉伸强度、冲击强度、耐热性能和耐化学性能都得到提高，同时其耐蠕变性能、耐磨性能、耐环境应力、开裂性能和粘结性能也可以提高；聚烯烃传统的交联方法主要有辐照交联，化学交联包括过氧化物交联与硅烷交联。这三类方法对于聚乙烯来说都适用，但是对于聚丙烯交联则困难很多，主要的原因聚丙烯分子中存在叔碳结构，使聚丙烯自由基倾向于降解而非交联，因此聚丙烯交联成功的案例并不多，性能往往下降而非提高。

中国专利00123620.2公开了使用带特殊官能团的聚丙烯与功能化填料反应挤出制备得交联聚丙烯，熔指下降，凝胶含量大幅提高。但是带特殊官能团的聚丙烯成本高，而且带一定的气味，影响了其最终应用。

中国专利96104681.3通过辐照交联，并加入成核剂克服聚丙烯降解，得到凝胶含量高，力学性能和耐热性能优异的交联聚丙烯。但是辐照交联需要特殊的设备投资高，而且辐照交联后的树脂，流动性差，对于进一步加工困难，难于推广。

中国专利00816133.X则首先使用聚丙烯与硅烷在自由基引发剂的作用下，接枝或者共聚，制备得可湿气交联的聚丙烯材料，然后第一步制得的混合物加入硅烷醇缩合催化剂，再熔融加工形成涂料或绝缘材料，最后在高温高湿的条件下交联制备得热缩性涂料和耐热绝缘材料。这种后交联方法避免了中国专利00123620.2和96104681.3中交联和加工成型性能的矛盾，但是步骤太多，生产工艺复杂。

综上所述，传统辐照交联存在投资高，交联与降解反应难控制的问题，而传统的硅烷交联在挤出改性后都必需浸泡在温水或水蒸汽中完成交联，存在交联速度非常慢，并且制品厚度也直接影响交联的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种凝胶含量高且可控，耐热效果优异，制备工艺简单的交联聚丙烯复合材料及其制备方法。

本发明的交联聚丙烯复合材料，其原料组成按重量份包括：聚丙烯90-110份、引发剂1-3份、交联剂1-3份、自交联促进剂1-5份、催化剂1-2份、主抗氧化剂0.1-0.5份、辅抗氧化剂0.1-0.5份、其他加工助剂0.2-0.5份。

本发明中所述的聚丙烯包括均聚聚丙烯和共聚聚丙烯或者均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的共混物，其熔体流动速率为0.5-40g/10min。均聚聚丙烯的刚性较好，耐热性高，能应用到耐热效果较好的场合，而共聚聚丙烯则韧性较好，在一些柔性要求较高的场合能够应用。均聚聚丙烯和共聚聚丙烯复配共混则可以得到刚性和柔性平衡的材料。聚丙烯熔体流动速率过低则由于挤出加工的过程中螺杆扭矩大，难加工；若熔体流动速率过大则由于熔体粘度太小影响交联效果。

本发明中所述的引发剂为过氧化物引发剂，包括过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化二碳酸酯、过氧化苯甲酰叔丁酯、双叔丁基过氧化物二异丙基苯中的一种或数种的复合物；交联剂为硅烷的一种或数种的复合物，其通式为RSiX3，其中R为乙烯基、烯丙基或丁烯基，X为甲氧基、乙氧基或丁氧基；自交联促进剂为在聚丙烯挤出过程中释放微量水的物质，包括氢氧化铝、短链聚乙烯醇、羟基酸的一种或数种的复合物；催化剂为二月桂酸二丁基锡和氧化二丁基锡、二乙酸二丁基锡、辛酸二丁基锡中的一种或多种的复合物。

本发明中所述的主抗氧化剂为受阻苯酚抗氧化剂，包括四[甲基-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯、N,N'-双[β(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼、1,3,5-三甲基-2,4,6-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基）苯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮、2,4,6-三叔丁基苯酚中一种或数种的复合物。

辅抗氧化剂为亚磷酸酯或者硫代酯类抗氧化剂的一种或者多种复配物，包括亚磷酸三(2,4 -二叔丁基苯基)酯、季戊四醇双亚磷酸酯二(十八醇)酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、3,3'-硫代二丙酸二月桂酯、3,3'-硫代二丙酸二硬脂醇酯、季戊四醇类十二硫代丙酯、4,4'—硫代双[2-(1,1-二甲基乙基)-5-甲基苯酚]、2,2'-硫代双[3-(3,5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸乙酯中一种或数种的复合物。