[发明专利]一种晶须改性聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子技术领域，具体涉及一种晶须改性聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

晶须改性聚丙烯由于具有轻量、高强度、优良的耐高温和良好的机械强度等特性而逐渐得到广泛研究并应用在汽车等领域。目前，晶须改性聚丙烯在国内已经有了成熟的技术，对晶须聚丙烯改性理化性能的研究报导也很多。控制聚丙烯改性材料的收缩率是聚丙烯改性的一个重要方面，然而，对晶须改性聚丙烯收缩率各向同性问题上研究相对较少。各向同性收缩量的特性不仅能够保证产品质量，对聚丙烯改性材料的推广使用具有重要意义。

晶须是由高纯度单晶生长而成的微纳米级的短纤维，其机械强度等于邻接原子间力产生的强度。晶须的高度取向结构不仅使其具有高强度、高模量和高伸长率，而且还具有电、光、磁、介电、导电、超导电性质。晶须材料作为一种纤维状的单晶体，其具有较小的粒径和较大的长径比，经晶须改性后的聚丙烯材料其各个方向的收缩率相差较大，导致材料在注塑后不同方向的收缩存在较大差异，从而易造成制件翘曲变形等，限制了晶须改性聚丙烯材料的广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶须改性聚丙烯复合材料及其制备方法，达到降低聚丙烯材料其各个方向的收缩率。

本发明采用了以下技术方案：一种晶须改性聚丙烯复合材料，其特征在于：由下述组份按重量份制备而成：

聚丙烯45-87份；

晶须10-40份；

成核剂0.5-2份；

增韧剂3-15份；

相容剂1-3份；

其它助剂0.1-2份；

所述的晶须为氧化镁晶须、碱式硫酸镁晶须、碳酸镁晶须中的至少一种。

进一步方案，所述晶须的直径为0.5-5μm、长径比为40-90。

所述的成核剂为聚丙烯成核剂，如美利肯公司的HPN-20E、HPN-04E、HPN-68L。

所述的增韧剂为乙烯类弹性体或苯乙烯类弹性体。

所述的聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯。

所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。

所述的其他助剂为抗氧剂、光稳定剂、紫外吸收剂中的至少一种。抗氧剂选自抗氧剂1076、抗氧剂168或抗氧剂3114；光稳定剂选为光稳定剂UV-3808或光稳定剂UV-703；紫外吸收剂为紫外吸收剂UV-2908。

本发明的另一个发明目的是提供上述晶须改性聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）按配比，将聚丙烯和增韧剂加入到混合机中，于800-1500r/min下混合3-15分钟，然后加入成核剂、相容剂和其他助剂，于800-1500r/min下继续混合3-15分钟，得混合物料；

（2）将混合物料从主喂料口加入双螺杆挤出机中，再在挤出机的侧喂料口加入晶须，在氮气保护下进行熔融混合，最后通过双螺杆挤出机挤出、造粒成型，制得晶须改性聚丙烯复合材料。

所述的双螺杆挤出机设有两个抽真空处，其中一个抽真空处位于输送段和熔融段之间，另一个抽真空处位于计量段。

所述的双螺杆挤出机的螺杆长径比为40-50:1、螺杆转速为200-500r/min，双螺杆挤出机的温度为190-230℃。

采用上述技术方案制备的晶须改性聚丙烯复合材料具备以下优点：

1、本发明在制备改性聚丙烯材料过程中通过添加成核剂和晶须，使得制备的聚丙烯复合材料在各个方向的收缩性上缩小差距，具有各向同性的特点，解决了因收缩不均一造成的制件翘曲变形的缺点，满足零部件尺寸装配要求，丰富了晶须改性材料的应用范围；

2、本发明中制备的晶须改性聚丙烯复合材料，根据本行业的检测标准，缺口冲击强度大于20KJ/m²、弯曲模量大于2500MPa，显示出良好的刚性和韧性，同时密度小于1.1g/cm³，满足了轻量化的发展趋势；

3、通过改性聚丙烯复合材料中添加晶须及高效成核剂，使得晶须在螺杆中不易造成晶须的取向，从而制得纵、横向收缩均一的晶须改性聚丙烯复合材料,提高了聚丙烯产品的生产速度、产品性能，避免制件翘曲变形等，从而可用于制作对尺寸要求较高的制品；

4、本发明制得的晶须改性聚丙烯复合材料，其制备过程中的聚丙烯、助剂等原料易得，并可直接用于工业化生产。

具体实施方式

为更好理解本发明，下面结合具体的实施例对本发明进一步说明。