專利名稱：反應性單體改性納米碳酸鈣／聚丙烯母料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種反應性單體改性納米碳酸鈣/聚丙烯母料及其制造方法。
針對現(xiàn)有碳酸鈣/聚丙烯材料存在的問題，本發(fā)明采用反應性單體作為改性劑的方法，在納米碳酸鈣/聚丙烯材料引進多種界面相互作用，利用反應性單體的極性與納米碳酸鈣的作用來分散納米碳酸鈣、利用反應性單體的反應性與聚丙烯基體發(fā)生接枝反應，形成接枝物，與聚丙烯共結晶或者相容等作用，強化納米碳酸鈣/聚丙烯材料中各種界面相互作用，使納米碳酸鈣/聚丙烯材料達到改善納米碳酸鈣的分散性、強化界面粘結和提高納米碳酸鈣/聚丙烯材料的力學性能的目的。
本發(fā)明的反應性單體改性納米碳酸鈣/聚丙烯母料(以下簡稱納米碳酸鈣/聚丙烯母料)由聚丙烯或其共聚物基體A，納米碳酸鈣B，反應性單體改性劑C，和PP材料通用的穩(wěn)定劑D組成，各組分配比按重量比為A40-60；B60-40；C1-6；D∶A 0.5-1.5∶100。
上述本發(fā)明的反應性單體改性納米碳酸鈣/聚丙烯母料，其中作為組分C的反應性單體，可采用馬來酸酐、丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的一種或一種以上。
PP材料通用的穩(wěn)定劑D可采用聚丙烯通用抗氧劑1010。
本發(fā)明反應性單體改性納米碳酸鈣/聚丙烯母料的制備方法，是按所需配比將反應性單體、聚丙烯、納米碳酸鈣和PP材料通用的穩(wěn)定劑經(jīng)高速混合后，用雙螺桿擠出機在一定條件下熔融擠出制備。利用反應性單體的極性和反應性，在熔融擠出過程實現(xiàn)反應性單體的極性基團與納米碳酸鈣的極性基團發(fā)生化學作用，反應性單體的反應基團與聚丙烯發(fā)生接枝反應，原位形成接枝物與聚丙烯基體共結晶或者物理糾纏相容等作用，強化納米碳酸鈣/聚丙烯材料中各種界面(尤其納米碳酸鈣與改性劑、改性劑與聚丙烯基體)相互作用，提高組份間的界面粘結。從而達到改善納米碳酸鈣在聚丙烯中分散性和提高納米碳酸鈣/聚丙烯復合材料的力學性能。
本發(fā)明反應性單體改性納米碳酸鈣/聚丙烯母料的制備方法的具體步驟及工藝條件如下①混合將各組分原料按前面所述比例加入到高速混合機中，室溫高速混合1分鐘；②將上述混合物料用雙螺桿擠出機于190-220℃熔融擠出，轉速300-350rpm；③擠出物經(jīng)水冷卻，切粒，即得到所需的反應性單體改性納米碳酸鈣/聚丙烯母料；將反應性單體改性納米碳酸鈣/聚丙烯母料與聚丙烯復合，可制備不同含量納米碳酸鈣的聚丙烯復合材料。
本發(fā)明在納米碳酸鈣/聚丙烯材料制備過程中加入反應性單體作為改性劑，可產生以下效果(1)反應性單體起到分散作用，使納米碳酸鈣在聚丙烯中的分散性提高。
(2)反應性單體與納米碳酸鈣間存在強的極性物理作用，有利于納米碳酸鈣的分散和兩者的界面粘結。
(3)納米碳酸鈣/聚丙烯材料的力學性能優(yōu)于微米碳酸鈣/聚丙烯材料的，反應性單體加入進一步提高納米碳酸鈣/聚丙烯材料的力學性能，減緩納米碳酸鈣用量增加，力學性能的明顯下降。
(4)通過采用混合多種反應性單體，可以調節(jié)納米碳酸鈣/聚丙烯材料中界面相互作用，達到調節(jié)納米碳酸鈣/聚丙烯材料的力學性能，以適應不同用途的應用。
(5)反應性單體在制備納米碳酸鈣/聚丙烯阻燃材料中，存在以下幾種相互作用(a)納米碳酸鈣粒子被反應性單體所包覆，納米碳酸鈣與反應性單體發(fā)生極性作用，加強了填料與反應性單體界面粘結；(b)反應性單體與聚丙烯發(fā)生接枝作用，原位形成接枝物與聚丙烯基體發(fā)生物理糾纏(相容)和共結晶作用，強化了聚丙烯基體與反應性單體的界面粘結，尤其后者克服了有機低分子處理劑或偶聯(lián)劑存在偶聯(lián)劑與聚丙烯基體相互作用小的缺點，使納米碳酸鈣/聚丙烯組分間不同界面粘結得到增強；(c)反應性單體由于為小分子，在材料加工過程中可起到增塑作用，使納米碳酸鈣分散性提高，加工性改善；(d)反應性單體改性劑與納米碳酸鈣存在協(xié)同作用，可改變聚丙烯的結晶與熔融行為。
本發(fā)明各實施例的成分配比及物理與力學性能如表1和表2所示。其中，實施例1-5為未加反應性單體母料制備的納米碳酸鈣/聚丙烯的力學性能，實施例6-17所用的反應性單體為丙烯酸。各實施例所用的穩(wěn)定劑為聚丙烯通用抗氧劑1010。
各實施例的制備方法如下所述1)混合將各組分原料按前面所述比例加入到高速混合機中，室溫高速混合1分鐘；2)將上述混合物料用雙螺桿擠出機于190-220℃熔融擠出，轉速300-350rpm；3)擠出物經(jīng)水冷卻，切粒，即得到所需的反應性單體改性納米碳酸鈣/聚丙烯母料。
表1為各實施例中使用的聚丙烯原料的性質。
表2為反應性單體改性納米碳酸鈣/聚丙烯母料制備的納米碳酸鈣/聚丙烯材料的力學性能。
表1.聚丙烯基體性質

表2.反應性單體改性納米碳酸鈣/聚丙烯母料制備的納米碳酸鈣/聚丙烯材料的力學性能

權利要求
1.一種反應性單體改性納米碳酸鈣/聚丙烯母料，其特征是該母料由聚丙烯基體A，納米碳酸鈣B，反應性單體改性劑C，和PP材料通用的穩(wěn)定劑D組成，各組分配比按重量比為A40-60；B60-40；C1-6；D∶A 0.5-1.5∶100。
2.按照權利要求1所述的反應性單體改性納米碳酸鈣/聚丙烯母料，其特征是其中組分反應性單體改性劑C為馬來酸酐、丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的一種或一種以上。
3.按照權利要求1所述的反應性單體改性納米碳酸鈣/聚丙烯母料，其特征是其中組分PP材料通用的穩(wěn)定劑D為聚丙烯通用抗氧劑1010。
4.權利要求1所述的反應性單體改性納米碳酸鈣/聚丙烯母料的制備方法，具體步驟及工藝條件如下①混合將各組分原料按所需比例加入到高速混合機中，室溫高速混合1分鐘；②將上述混合物料用雙螺桿擠出機于190-220℃熔融擠出，轉速300-350rpm；③擠出物經(jīng)水冷卻，切粒，即得到反應性單體改性納米碳酸鈣/聚丙烯母料。
全文摘要
本發(fā)明涉及反應性單體改性納米碳酸鈣/聚丙烯母料及其制造方法。本發(fā)明的納米碳酸鈣/聚丙烯母料由聚丙烯基體、納米碳酸鈣填料、反應性單體(包括馬來酸酐、丙烯酸及其酯類、苯乙烯)和PP材料通用的穩(wěn)定劑D組成。本發(fā)明母料的制備方法是將聚丙烯、納米碳酸鈣、反應性單體和其他助劑在高速混合機下混合均勻后，用雙螺桿擠出機制備。納米碳酸鈣/聚丙烯母料與聚丙烯可互配成不同含量納米碳酸鈣填充聚丙烯材料。本發(fā)明采用反應性單體作為改性劑替代傳統(tǒng)有機偶聯(lián)劑，相對于未加有反應性單體改性的納米碳酸鈣/聚丙烯阻燃材料，可使納米碳酸鈣填充聚丙烯材料的力學性能提高。
文檔編號C08L23/00GK1470558SQ03126909
公開日2004年1月28日 申請日期2003年6月18日 優(yōu)先權日2003年6月18日
發(fā)明者麥堪成, 林志丹, 黃珍珍, 曾漢民 申請人:中山大學