[发明专利]纳米改性着色聚丙烯复合材料

说明书

本发明涉及一种纳米改性着色聚丙烯复合材料，包括以下重量比例的各组分：凹凸棒土1‑18％，尼龙颗粒10‑30％，纳米二氧化硅复合微球3‑15％，聚丙烯50‑60％，所述凹凸棒土外周包覆有纳米氧化物或纳米硫化物，其中，所述纳米氧化物或纳米硫化物与所述凹凸棒土的质量比为(3‑5):(10‑20)；所述纳米二氧化硅复合微球为50nm粒径的金属或金属氧化物的纳米颗粒分散在100‑500nm二氧化硅微球中形成的组合物。该纳米改性着色聚丙烯复合材料具有抗老化性能强、力学性能好、钢性能高等特点。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种纳米改性着色聚丙烯复合材料，由凹凸棒土纳米粒子与聚丙烯复合制备而成，该复合材料具有抗老化性能强、力学性能优异等特点。

背景技术

塑料改性的方法很多，主要有共聚、共混、填充、增强、电镀、阻燃和添加成核剂等方法。聚丙烯即(简称PP)，是指分子链上含有丙烯集团的高分子化合物。聚丙烯耐油、耐酸、耐腐蚀，具有优良的力学性能、良好的加工性能，是应用较广的塑料之一。尽管聚丙烯的综合性能优异，但是由于高分子材料本身结构的原因，聚丙烯的钢性强度和抗老化等性能还有待加强，因此，对聚丙烯的改性、共混及合金的研究成了人们关注的热点。如：在聚丙烯复合材料的研究中，用碳纤维、和璃纤维增强聚丙烯已经取得了重要成果；同时，以蒙脱土、碳酸钙、滑石粉、纳米SO2、碳纳米管、凹凸棒土等纳米材料改性聚丙烯的研究较多。

凹凸棒土(简称AT)是一种具有独特层链结构的晶质水合镁铝硅酸盐矿物，主要含有Ag、Al、Si、O、H等元素，其晶体多呈棒状或纤维状，单根棒的直径在100nm以下，长度约在1um，凹凸棒土具有的纳米级孔道及细小的晶体尺寸赋予其很高的内外比表面积，其内表面积约为600m2/g，外表面积约为300 m2/g，因此，凹凸棒土既具有纳米材料的特性，又具备短纤维增强材料的刚性，凹凸棒土/尼龙复合材料研究具有广阔的应用前景。如：北京化工大学王一中等人在对凹凸棒土进行活化处理后，通过原位聚合合成了凹凸棒土/聚丙烯复合材料，材料力学性能有较大提升；尽管尼龙改性国内外生产方法和工艺虽有较大发展，但聚丙烯改性仍存在很大的发展空间。聚丙烯在光、热、氧等因素影响下，分子链容易发生脆化、黄变，其降解老化是自然属性，无法避免，主要表现特征为：一是产品外观光泽减弱，颜色淡化，黄色指数增加；二是弹性模量和抗冲击性能下降。聚丙烯行业标准把色度变化值和耐冲击保留值作为衡量聚丙烯材料老化程度的依据，因此，聚丙烯改性研究特别是抗老化研究依然任重道远。

发明内容

本发明采用氧化物/硫化物纳米材料对凹凸棒土进行修饰改性，通过对凹凸棒土活化处理、纳米包覆改性方式将纳米氧化物或硫化物吸附在凹凸棒土孔道与表面，形成复合结构纳米材料，并将修饰后的凹凸棒土纳米材料与聚丙烯制成各种有色母粒，并将不同颜色母粒与聚丙烯熔融共混，制得各色凹凸棒土/聚丙烯复合材料，该纳米复合体相聚丙烯材料具有抗老化性能强、力学性能好、钢性高等特点。

为实现上述目的，本发明提供了一种纳米改性着色聚丙烯复合材料，包括以下重量比例的各组分：凹凸棒土1-18％，尼龙颗粒10-30％，纳米二氧化硅复合微球3-15％，聚丙烯50-60％。

在上述任一方案中优选的是，所述凹凸棒土的粒径小于等于100nm，长径比大于等于10，所述凹凸棒土外周包覆有纳米氧化物或纳米硫化物，其中，所述纳米氧化物或纳米硫化物与所述凹凸棒土的质量比为(3-5):(10-20)；所述纳米二氧化硅复合微球为50nm粒径的金属或金属氧化物的纳米颗粒分散在 100-500nm二氧化硅微球中形成的组合物。

在上述任一方案中优选的是，所述纳米氧化物的包括：氧化锌、氧化钛、氧化钴、氧化铁、氧化铜、氧化硒、氧化镁、氧化锰、氧化钠、氧化硅、氧化锆、氧化钙、氧化钾、氧化钡、氧化锡、氧化锶、氧化锑、氧化钨、氧化铬中的一种或多种，所述纳米氧化物的粒径小于50nm；

所述纳米硫化物的粒径在3-100nm之间，所述纳米硫化物包括硫化锌、硫化锡、硫化铁、硫化镁、硫化铜、硫化镉的一种或多种；