[发明专利]添加无机纳米材料的耐高温高分子纤维材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料改性技术领域和加工领域，涉及添加无机纳米材料的耐高温高分子纤维材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯是价格低、综合性能良好、应用广泛的塑料。聚丙烯原料来源丰富、价格低；易于加工成型；密度小，力学性能较好，几乎不吸水；化学性质稳定，除发烟硫酸和强氧化剂外，与大多数介质不起化学反应，聚丙烯是一种重要的热塑性高分子材料。聚丙烯成型材料是以聚丙烯为主要原料，加入各种助剂，经挤出或注射成型。聚丙烯材料质轻、耐腐蚀以及良好的物理机械性能，并具有突出的耐应力开裂性和耐磨性，已广泛应用于建筑、化工、家用电器，车辆制造、医疗器械、仪器仪表等诸多领域。但普通的聚丙烯成型材料存在耐冲击性差、低温脆性等缺点，耐高温性差，影响了它的进一步开发应用。

目前常采用橡胶或弹性体共混改性，可提高聚丙烯材料的耐冲击性，但存在一定的局限性，即随弹性体用量增加，改性聚丙烯的冲击强度增加，但其拉伸强度和弯曲强度等大幅度降低，难以达到强度和韧性的综合平衡。

近年来，出现了一些使用纳米材料来添加无机纳米材料的耐高温高分子纤维材料，也有同时采用无机纳米材料和弹性体复合改性聚丙烯，虽然达到增韧、增强的目的，但无机纳米材料与有机聚合物相容性性差、界面结合力低，较难在聚丙烯中均匀分散，从而影响聚丙烯材料的性能。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种增强、增韧以及耐高温较好的添加无机纳米材料的耐高温高分子纤维材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种添加无机纳米材料的耐高温高分子纤维材料，由包含以下重量份的组分制成：共聚聚丙烯60～80份，均聚聚丙烯20～40份，增韧剂2～6份，无机纳米材料3～8份，相容剂1～2份，抗热氧化剂0.5～1.5份，抗紫外线剂0.3～0.6份，分散剂0.5～1.0份。

所述的增韧剂选自三元乙丙橡胶、二元乙丙橡胶、苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物(SBS)或聚烯烃弹性体POE。

所述的无机纳米材料为纳米碳酸钙、滑石粉、二氧化硅或二氧化钛中的一种或一种以上。

所述的相容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯或马来酸酐接枝三元乙丙橡胶。

所述的抗热氧化剂选自硫代二丙酸十八酯、[β-(3,5二叔丁基4-羟基-苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯或4，4’-硫代(6-特丁基-3-甲基苯酚)。

所述的抗紫外线剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV-531)或2-(2’-羟基-3’,5’-二戊基苯基)苯并三唑(UV-328)。

所述的分散剂选自油酸、聚乙烯蜡、硬脂酸或聚乙二醇。

一种上述添加无机纳米材料的耐高温高分子纤维材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将3～8份无机纳米材料、2～6份增韧剂、0.5～1.0份分散剂、0.5～1.5份抗热氧化剂、0.3～0.6份抗紫外线剂加入高速混合机中混合均匀，然后进行干燥；

(2)将步骤(1)中干燥后的混合物料加入密炼机，并将60～80份共聚聚丙烯、20～40份均聚聚丙烯、1～2份相容剂加入密炼机，进行密炼；

(3)将步骤(2)中密炼后的物料趁热切割成3～5cm的小段，待冷却后置入粉碎机切碎成粒径为3～5mm的碎粒；

(4)再将粉碎的碎粒在注射机上注射成型，得到产物添加无机纳米材料的耐高温高分子纤维材料。

所述的步骤(1)中混合时间为3～5min，混合温度为30～40℃，干燥时间为1.5～2.5小时，干燥温度为80～90℃。

所述的步骤(2)中密炼机螺杆转速为50～80r/min，密炼时间为20～30min，密炼温度为190～210℃。

所述的步骤(4)中注射机射嘴温度为210～220℃，第一段温度为205～215℃，第二段温度为210～220℃，第三段温度为190～200℃，注射成型机射胶压力设定为7～9MPa。