[发明专利]超临界微发泡聚丙烯材料

说明书

本发明公开了一种超临界微发泡聚丙烯材料及其制备方法。该超临界微发泡聚丙烯材料，由以下原料组成：聚丙烯、苯乙烯‑丁二烯共聚物接枝马来酸酐、乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物、改性短切碳纤维、抗氧剂300组成。本发明还提供了其制备方法。与现有技术相比，本发明将改性短切碳纤维引入聚丙烯材料中，可有效改善短切碳纤维与聚丙烯材料的相容性性，进而改善聚丙烯材料的力学性能。

技术领域

本发明涉及材料科学技术领域，尤其涉及一种超临界微发泡聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术

随着社会的快速发展，材料与人们生活息息相关，材料的发展为科学技术的发展奠定了有力的物质基础。高分子材料凭借其质量轻、加工性好、质量轻、耐腐蚀性好等优势在化工行业得到快速发展。

聚合物发泡材料是指基体内部具有大量微孔的树脂材料。聚合物发泡材料具有较高的熔点、拉伸强度、冲击模量以及低的介电常数等优点。可用作缓冲材料、绝缘材料、运动器械、汽车零部件、生物医学材料等，在日用品、家具业、包装、工农业等领域应用广泛，发泡材料具有巨大的应用价值和市场前景。

聚丙烯是由丙烯单位通过气相本体聚合而成的聚合物。聚丙烯作为五大通用热塑性塑料之一，凭借其成型性好，耐腐蚀性，化学稳定性以及耐热性好等优势在化工设备中有较好的应用。但实际应用中聚丙烯材料存在强度不高、缺口敏感性高、冲击性差等缺陷，进一步限制了聚丙烯材料的应用，同时也给实际生产带来不便。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种超临界微发泡聚丙烯材料，将改性短切碳纤维引入聚丙烯材料中，可有效改善麻黄纤维与聚丙烯材料的相容性性，进而改善聚丙烯材料的力学性能。其可能的原因是：用NaOH溶液处理短切碳纤维使得短切碳纤维表面变得粗糙，进而增加短切碳纤维与聚丙烯之间的物理吸附力，同时用N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷水溶液作为桥梁处理NaOH处理过的短切碳纤维，使得短切碳纤维与聚丙烯的结合力增强，进而改善聚丙烯材料的力学性能。

一种超临界微发泡聚丙烯材料，由以下重量份的原料组成：45-90重量份聚丙烯、5-15重量份苯乙烯-丁二烯共聚物接枝马来酸酐、2-5重量份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、10-25重量份改性短切碳纤维、0.2-0.6重量份抗氧剂300。

所述的改性短切碳纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)将40-60重量份短切碳纤维置于320-480重量份2-5wt％的NaOH溶液中，搅拌均匀，静置32-48h，洗涤至pH＝7，离心、干燥，后置于超细粉碎机中进行粉碎，过40-60目的筛子，得到碱性短切碳纤维；

(2)将步骤(1)得到的40-60重量份碱性短切碳纤维置于160-240重量份的0.5-1wt％N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷水溶液中，搅拌均匀，静置20-24h，离心、干燥，后置于超细粉碎机中进行粉碎，过40-60目的筛子，得到改性短切碳纤维。

在上述研究基础上，本发明人发现在超临界CO₂发泡过程中，孔壁受到膨胀，泡孔壁易破碎，进而影响聚丙烯材料的力学性能。本发明人以3-氨基丙基三乙氧基硅烷、1,1,3,3-四乙氧基-1,3-二甲基二硅氧烷、四甲基氢氧化铵、1-十八烯为原料制备羧基/烷基聚二甲基硅氧烷，并采用羧基/烷基聚二甲基硅氧烷改性钠基蒙脱土、硅灰石制备得到烷基聚二甲基硅氧烷改性钠基蒙脱土、硅灰石；一方面，将无机材料钠基蒙脱土、硅灰石引入聚丙烯材料中，有利于增强聚丙烯材料发泡时的异向成核，有效防止气体逸出，进而改善聚丙烯材料的发泡性能，同时采用羧基/烷基聚二甲基硅氧烷改性钠基蒙脱土、硅灰石，能有效改善纳米钠基蒙脱土、硅灰石易团聚的缺陷；另一方面，将烷基聚二甲基硅氧烷引入聚丙烯材料共混，可弥补单一聚丙烯的不足，同时协同增效，表现出多个聚合物的突出特点，表现出性能优异的聚丙烯材料。