[发明专利]一种高韧性聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种改性聚丙烯复合材料，特别涉及到一种用无机填料改性的高韧性聚丙烯复合材料。

通常，在热塑性塑料中加入无机刚性粒子能显著提高复合材料的强度和模量，但同时导致材料韧性的降低，或者在热塑性塑料中加入橡胶类弹性体能显著提高材料的韧性，但却使材料的刚度、强度、热形变温度等大幅度降低，同时成本高，为了弥补上述两种复合材料的不足，从1984年起，国外出现了用非弹性体代替橡胶增韧塑料的途径。

付强和王贵恒在Polym.Int.39(1993)309，报导了用表面处理的CaCO₃增韧高密度聚乙烯获得了高韧性的聚乙烯复合材料，但不能用表面处理的CaCO₃增韧聚丙烯来获得高填充高韧性的聚丙烯复合材料。

为了克服上述已有技术中成本高，复合材料的模量、抗张强度和热形变温度低的缺点，本发明提供了采用经过表面处理的无机刚性粒子来填充聚丙烯，获得了一种价格低廉，高填充，高韧性的聚丙烯复合材料。

本发明的技术构成是以丙烯-乙烯共聚聚丙烯作为基体，无机刚，性粒子作为填充剂，硅烷偶联剂和非离子表面活性剂作为无机刚性粒子的表面处理剂。其组份和配比按重量份如下：

丙烯-乙烯共聚聚丙烯   90-40

无机刚性粒子     10-60

硅烷偶联剂       0.2-1.2

非离子表面活性剂 2.5-15

上述的共聚聚丙烯为丙烯-乙烯无规共聚聚丙烯或丙烯-乙烯嵌段共聚聚丙烯，上述无机刚性粒子为滑石粉，高岭土，二氧化钛，二氧化硅，碳酸钙，硅灰石或氧化铝，其无机刚性粒子直径为0.1-20μm，上述的硅烷偶联剂为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)或γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷(KH570)。上述非离子表面活性剂为聚乙二醇型表面活性剂如异辛基聚氧乙烯(聚合度=4)醚(OP-4)～异辛基聚氧乙烯(聚合度=10)醚(OP-10)或多元醇型表面活性剂。

高韧性聚丙烯复合材料的制备方法是将上述无机刚性粒子10-60，硅烷偶联剂0.2-1.2，非离子表面活性剂2.5-15(重量份)在高速混合器中混合均匀后，再在双螺杆挤出机中与丙烯-乙烯共聚聚丙烯90-40(重量份)在170℃-230℃，经熔融复合挤出造粒而成。

本发明的无机刚性粒子能在丙烯-乙烯共聚聚丙烯基质中均匀分散，界面结合良好，可使复合材料的缺口冲击强度提高到500J/m，在不添加任何橡胶的情况下，可使复合材料达到脆-韧转变，且成本低，易加工。

实施例1-5：

将无机刚性粒子，硅烷偶联剂，非离子表面活性剂，按表1中的配方经高速混合器中混合5-10min.后，在双螺杆挤出机中与丙烯-乙烯共聚聚丙烯树脂复合，挤出机机筒温度从进口到出口分别为170-210-225-230℃，其力学性能测试结果见表2。

表1为高韧性聚丙烯复合材料的组份和配比：(重量份)复合物      实施例1  实施例2  实施例3  实施例4  实施例5丙烯-乙烯      90       80       70       60       50共聚聚丙烯高岭土         10       20       30       40       50硅烷偶联剂     0.2      0.4      0.6      0.8      1.00P-4-          2.5      5        7.5      10       12.5OP-10

表2为高韧性聚丙烯复合材料的力学性能：复合物               实施例1   实施例2   实施例3   实施例4  实施例5拉伸屈服强度(MPa)     30.3       28.8      25.9      21.9    17.8断裂伸长率(％)        507        787       707       551     528缺口冲击强度(J/m)     136.2      343       482.7     479.7   460.6弯曲强度(MPa)         24.4       23.8      21.3      19.8    17.2弯曲模量(GPa)         0.27       0.26      0.24      0.22    0.19

实施例(6-10)：

将丙烯-乙烯共聚聚丙烯树脂与未经表面处理剂处理的高岭土按表3中的配比经混合均匀后，在双螺杆挤出机中复合，其力学性能见表4：