[发明专利]一种高性能亲水聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能亲水聚丙烯复合材料及其制备方法，尤其涉及一种兼具高力学性能和亲水性能的聚丙烯复合材料及其制备方法。属于高分子材料技术领域。

背景技术

聚丙烯(PP)是由丙烯聚合而得到的高分子化合物。原料来源丰富、价格便宜，合成工艺比较简单。聚丙烯具有相对密度小、价格低、加工性好以及综合性能好等特点。因而在生产中起着越来越重要的作用。但由于其冲击韧性低、低温易脆裂、制品容易变形等缺点，极大地限制了其应用。因此，对PP进行增韧以拓宽其应用领域一直是人们研究的重点和热点。同时由于聚丙烯分子中不含极性基团而难以和金属、玻璃粘结，与许多其他非烯烃类高聚物不相容。

聚丙烯的改性方法多种多样，总体上可分为化学和物理两类。化学改性主要是改变聚丙烯的分子链结构，从而改进材料的性能，主要包括：共聚、接枝、交联、氯化、氯磺化等。物理改性主要是通过改变聚丙烯材料的高次结构，以达到改善材料性能的目的，主要包括：共混改性、填充改性、复合增强、等离子表面改性等几大类。

改善聚丙烯的亲水性主要有聚丙烯本体改性、表面处理改性和共混改性等，聚丙烯本体改性主要为通过化学方法在聚丙烯大分子链接枝改极性基团，但不可避免地会对聚丙烯的结构性能产生影响；其中共混改性主要是通过添加亲水性小分子如乙醇或某些表面活性剂使得聚丙烯获得亲水性能，这样获得的亲水性较短暂，随着使用时间的延长，小分子将很快解吸，亲水性下降直至消失；表面处理改性多涉及辐射处理法，通过紫外光、电子书、等离子体等改变聚丙烯表面的化学构成，改善亲水性，但过量辐射也会引起聚丙烯强度的降低。

近年来对聚丙烯进行增韧改性时人们常使用弹性体与无机刚性粒子协同增韧，制成聚丙烯/弹性体/无机刚性粒子三元复合体系，使其在基本不降低强度的同时增强其韧性。

本发明使用聚丙烯和POE弹性体复合材料作为树脂基体，利用熔融共混的方式加入经过聚多巴胺改性后的纳米二氧化硅无机粒子。改性后的纳米二氧化硅无机粒子与POE弹性体协同增韧聚丙烯的同时，其表面的聚多巴胺由于具有良好的亲水性能，使得复合材料亲水性能得到大幅度改善。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种具有高力学性能并兼具亲水性能的聚丙烯复合材料及其制备方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种高性能亲水聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的复合材料主要由聚丙烯、POE弹性体、亲水无机颗粒(自制)组成，按重量百分比计算，包括如下组成和配比：

其中，所述的聚丙烯为中国石油化工股份有限公司生产的M800E、LGM1600的一种或几种，

所述的POE弹性体(乙烯-辛烯共聚物)为三井化学DF740，

所述的抗氧剂为巴斯夫公司的抗氧剂168、抗氧剂1010和抗氧剂PS800的一种或几种，

所述的亲水无机粒子为经多巴胺包覆后的纳米二氧化硅无机颗粒，具体制备步骤如下：

(1)将纳米二氧化硅和分散剂六偏磷酸钠溶于去离子水中，玻璃棒搅拌5min，超声分散10min后制成质量百分数为1.5％的二氧化硅悬浮液，

(2)向二氧化硅悬浮液中加入10mmol的tris(三(羟甲基)氨基甲烷)试剂，滴入0.1mol/L盐酸将悬浮液的PH调至8.5，

(3)向悬浮液中加入悬浮液质量百分数0.1％～1％的盐酸多巴胺单体，反应24小时，

(4)将反应后的悬浮液进行高速离心分离并干燥后，制得亲水无机粒子；

所述的纳米二氧化硅和盐酸多巴胺单体均为上海阿拉丁生化科技股份有限公司生产。

本发明还提供一种上述复合材料的制备方法。

一种高性能亲水聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)将聚丙烯、POE弹性体和亲水无机颗粒在40-100℃下分别真空干燥1-10个小时，按所述比例将它们与抗氧剂在高速混料机中混合2-10分钟；

(2)将混匀的物料加入挤出机挤出、造粒。

挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。

所制得物料通过注塑机注射成型制备样品检测亲水性能和力学性能。

有益效果