[发明专利]一种高机械强度低介电常数聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高机械强度低介电常数聚丙烯复合材料及其制备方法，该材料包括以下重量份的原料：改性玄武岩纤维10～40份、二氧化硅0.5～2份、聚丙烯45～85份、相容剂3～10份、加工助剂0.4～1.2份。其中，改性玄武岩纤维的制备方法如下：S1、将玄武岩纤维用碱性溶液处理后，烘干，得到预处理玄武岩纤维；S2、将丙烯酸酯乳液、硅烷偶联剂、含硼化合物混合得到改性浆料，将所述改性浆料涂覆在步骤S1得到的预处理玄武岩纤维表面，烘干，得到改性玄武岩纤维。本发明制得的聚丙烯复合材料具有优良的机械强度和介电性能，克服了玄武岩纤维在聚丙烯复合材料中的应用局限性。

技术领域

本发明涉及高分子材料改性技术领域，尤其涉及一种高机械强度低介电常数聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯具有力学性能优良、加工性能好、热稳定性高、价格低廉等优点，是一种应用广泛的高分子材料。为了满足更多应用领域的使用需求，通常需要对聚丙烯进行改性制成聚丙烯复合材料，以实现改善性能的目的。

玄武岩纤维是一种无机非金属纤维，它具有独特的性能和应用市场，当前尤其在建筑材料领域得到广泛应用。玄武岩纤维具有强度高、耐高温、耐久性好、耐腐蚀(耐酸耐碱)、不吸水、介电性能好，防辐射、有一定透波功能等综合性能，性价比也适中的特点。因而近些年来，其应用领域不断扩展到复合材料应用领域，鉴于其优异的机械性能以及良好的介电功能，在5G时代到来之际，在电子、航空航天等领域具有广泛的应用前景。但是，目前玄武岩纤维在聚丙烯复合材料领域的应用中，目前还没有合适的方式将其应用到5G时代材料领域，难以很好地发挥其对机械强度和介电性能的改善作用，存在较大的局限性。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高机械强度低介电常数聚丙烯复合材料，以克服玄武岩纤维在聚丙烯复合材料中的应用局限性。

本发明提出的一种高机械强度低介电常数聚丙烯复合材料，包括以下重量份的原料：改性玄武岩纤维10～40份、二氧化硅0.5～2份、聚丙烯45～85份、相容剂3～10份、加工助剂0.4～1.2份。

优选地，所述改性玄武岩纤维的制备方法如下：

S1、将玄武岩纤维用碱性溶液处理后，烘干，得到预处理玄武岩纤维；

S2、将丙烯酸酯乳液、硅烷偶联剂、含硼化合物混合得到改性浆料，将所述改性浆料涂覆在步骤S1得到的预处理玄武岩纤维表面，烘干，得到改性玄武岩纤维。

优选地，所述步骤S1中，玄武岩纤维用碱性溶液处理的时间为2～6h。

优选地，所述改性浆料与预处理玄武岩纤维的重量比为(1～4)：(96～99)。

优选地，所述改性浆料中，丙烯酸酯乳液、硅烷偶联剂、含硼化合物的重量比为(80～90):(2～6):(2～10)。

优选地，所述碱性溶液的质量分数为3～12％；所述碱性溶液为氢氧化钠溶液、氨水溶液、碳酸氢钠溶液中的一种或几种的混合；所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570中的一种或几种的混合；所述含硼化合物为四硼酸钠、三乙醇胺硼酸盐、偏硼酸钡、氧化硼中的一种或几种的混合。

优选地，按重量百分比计，所述玄武岩纤维的成分如下：二氧化硅51～53％，氧化铝15～19％，氧化铁9～14％，氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾、二氧化钛之和为14～22％。

优选地，所述聚丙烯的熔体流动速率在230℃、2.16kg负载条件下为50～110g/10min；所述二氧化硅的粒径为1～100μm，1MHz条件下的介电常数为2.3～2.5；所述相容剂为PP接枝马来酸酐；所述加工助剂包括下述重量份的原料：润滑剂0.2～0.6份、抗氧剂0.2～0.6份，优选地，所述润滑剂为硬脂酸钙，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168的混合物。