專利名稱：一種高抗沖聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子復(fù)合材料制備領(lǐng)域， 一種納米改性聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯(PP)由于價格低廉，易于加工成型及其具有密度低，耐化學(xué)腐蝕和本身優(yōu) 異的物理力學(xué)性能等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用非常廣泛，成為發(fā)展最快的通用性塑料。但由于其分 子鏈柔性低和晶粒粗大，使聚丙烯的柔性較差，嚴(yán)重限制了它在各個領(lǐng)域進(jìn)一步的廣泛 應(yīng)用。提高聚丙烯的韌性一直是聚丙烯改性的重要課題，通常的改性方法是在PP基體 內(nèi)部添加彈性體，如加入乙丙橡膠(ERP)、乙烯-丙烯-二烯烴三元共聚物(EPDM)、苯乙 烯-乙烯-苯乙烯共聚物(SBS)等彈性體，但由于聚丙烯與彈性體之間的相容性較差，彈 性體很難均勻地分布在聚丙烯基體中，且材料的模量降低，剛性下降。
高分子納米材料因具有優(yōu)異的力學(xué)性能、熱性能和光學(xué)性能而成為目前競相開發(fā) 的新型高性能材料，相繼開發(fā)成功的有聚酯、聚苯乙烯等納米復(fù)合材料。由于納米粒子 具有粒徑小、表面活性大等特點(diǎn)，無機(jī)納米粒子間具有強(qiáng)烈的團(tuán)聚趨勢，因此，納米粒 子在聚丙烯基體中的分散程度是決定納米聚丙烯韌性的關(guān)鍵。CN1156530C公開一種高韌 性聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，它將無機(jī)納米粒子進(jìn)行電子束照射后用胺類化合物接枝 改性形成填料再與馬來酸酐接枝聚丙烯熔共混制母料，最后以一定比例稀釋分散在聚丙 烯中，獲得高韌性聚丙烯納米復(fù)合材料，該方法工藝復(fù)雜，制造成本高，與聚丙烯的性 價比不相適應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，要解決的技術(shù)問題是通過引入納 米粒子能很好分散在彈性體中，且該彈性體與等規(guī)聚丙烯有很好相容性，從而提供一種 韌性好、制造工藝簡單、成本低的高抗沖聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
1、 一種高抗沖聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料包括以下組分，按重量百 分?jǐn)?shù)計(jì)
等規(guī)聚丙烯 55 70%重量； 嵌段聚丙烯 15 30%重量； 納米粒子 10 20%重量； 抗氧化劑 0. 15 0.5重量。
2、 制備高抗沖聚丙烯復(fù)合材料的步驟為
(1) 將IOO重量份的嵌段聚丙烯溶解于石油醚中，加入50-200重量份的納米粒 子，在6(TC下超聲分散2小時后，將溶劑蒸干回收得到嵌段聚丙烯和納米粒子混合料。
(2) 將100重量份的等規(guī)聚丙烯、40 80重量份的嵌段聚丙烯和納米粒子混合料、 0.2 0.7重量份的抗氧化劑，加入到雙螺桿擠出機(jī)中，機(jī)筒溫度為160 21(TC，螺桿 轉(zhuǎn)速為60 200rpm，共混時間為2 15min，擠出造粒后得到等規(guī)聚丙烯-嵌段聚丙烯-納米粒子復(fù)合材料。
所述的等規(guī)聚丙烯為重均分子量在300000 1500000之間的等規(guī)度在96%以上的等 規(guī)聚丙烯；所述的納米粒子為碳酸鈣、二氧化硅和/或氧化鋅中的至少一種；所述的自 制嵌段聚丙烯為重均分子量在30000 500000之間的等規(guī)-無規(guī)立構(gòu)嵌段聚丙烯；所述 的抗氧化劑為四[e-(3,5-二特丁基-4-羥基苯基)丙胺]季戊四醇(商品代號抗氧劑 1010)和/或(3, 5-二特丁基-4-羥基苯基)丙酸十八酯(商品代號抗氧劑1076)中的至少 一種。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益的效果是
本發(fā)明制備的高抗沖聚丙烯復(fù)合材料，由于材料中嵌段聚丙烯是一種等規(guī)鏈段和 無規(guī)鏈段沿著主鏈交替出現(xiàn)的立構(gòu)多嵌段聚丙烯，與納米粒子相互作用后，納米粒子能 很好地分散在嵌段聚丙烯的等規(guī)段部分，而嵌段聚丙烯的無規(guī)段部分則提供優(yōu)良的彈 性-,同時，嵌段聚丙烯與等規(guī)聚丙烯有很好的相容性，因此所制備的材料綜合性能優(yōu)良， 具有韌性好、抗沖擊強(qiáng)度高、加工性能優(yōu)良、生產(chǎn)工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明過程簡單，生產(chǎn)效率高且成本較低。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
嵌段聚丙烯的制備方法為將反應(yīng)釜真空抽排后充入凈化后的丙烯氣體，再注入
經(jīng)純化的石油醚，保持系統(tǒng)的壓力為1個大氣壓，升溫到40 8(TC，然后加入三乙基鋁， 最后加入釆用一釜球磨法制備的氯化鎂負(fù)載的載鈦量為0.6% 1.0% (重量百分比)的 Ziegler-Natta催化劑，恒溫反應(yīng)0. 5 4小時，再加入酸化的乙醇終止聚合反應(yīng)，經(jīng)醇 洗、過濾、干燥得到固體產(chǎn)物嵌段聚丙烯。 實(shí)施例2
將200克重均分子量為38000的嵌段聚丙烯溶解于300ml石油醚中，加入200克 納米二氧化硅，在6(TC下超聲分散2小時后，將石油醚蒸干得到400克嵌段聚丙烯和納 米粒子混合料；將該混合料以及900克等規(guī)聚丙烯、3克抗氧劑1010，加入到雙螺桿擠 出機(jī)中，機(jī)筒溫度為16(TC，螺桿轉(zhuǎn)速為100rpm，共混時間為12min，擠出造粒后得到 1300克高抗沖聚丙烯復(fù)合材料。所得復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為31. 56MP，斷裂伸長率為 308%，懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度為31. 89kJ/m2。
實(shí)施例3
將200克重均分子量為250000的嵌段聚丙烯溶解于300ml石油醚中，加入100克 納米二氧化硅，在60'C下超聲分散2小時后，將石油醚蒸干得到300克嵌段聚丙烯和納 米粒子混合料；將該混合料以及600克等規(guī)聚丙烯、5克抗氧劑1010，加入到雙螺桿擠 出機(jī)中，機(jī)筒溫度為180°C，螺桿轉(zhuǎn)速為100rpm，共混時間為5miri，擠出造粒后得到 900克高抗沖聚丙烯復(fù)合材料。所得復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為35. 16MP，斷裂伸長率為 285°/。，懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度為31.63kJ/m2。 實(shí)施例4
將200克重均分子量為250000的嵌段聚丙烯溶解于300ml石油醚中，加入250克 納米二氧化硅，在6(TC下超聲分散2小時后，將石油醚蒸干得到450克嵌段聚丙烯和納 米粒子混合料；將該混合料以及900克等規(guī)聚丙烯、7克抗氧劑1010，加入到雙螺桿擠 出機(jī)中，機(jī)筒溫度為18CTC，螺桿轉(zhuǎn)速為100rptn，共混時間為10min,擠出造粒后得到
61350克高抗沖聚丙烯復(fù)合材料。所得復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為36.21MP，斷裂伸長率為293%，懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度為32.87kJ/m2。實(shí)施例5
將200克重均分子量為380000的嵌段聚丙烯溶解于300ml石油醚中，加入150克納米二氧化硅，在6(TC下超聲分散2小時后，將石油醚蒸干得到350克嵌段聚丙烯和納米粒子混合料；將該混合料以及450克等規(guī)聚丙烯、4克抗氧劑1010，加入到雙螺桿擠出機(jī)中，機(jī)筒溫度為210°C，螺桿轉(zhuǎn)速為100rpm，共混時間為7min，擠出造粒后得到800克高抗沖聚丙烯復(fù)合材料。所得復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為32.61MP,斷裂伸長率為328%，懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度為33. 74kJ/m2。
權(quán)利要求
1、一種高抗沖聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料包括以下組分，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)等規(guī)聚丙烯 55～70％重量；嵌段聚丙烯 15～30％重量；納米粒子 10～20％重量；抗氧化劑 0.15～0.5重量。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高抗沖聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的 等規(guī)聚丙烯為重均分子量在300000~1500000之間的等規(guī)度在96%以上的等規(guī)聚 丙烯。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高抗沖聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的 嵌段聚丙烯是將反應(yīng)釜真空抽排后充入凈化后的丙烯氣體，再注入經(jīng)純化的石油 醚，保持系統(tǒng)的壓力為1個大氣壓，升溫到40-80。C，然后加入三乙基鋁，最后 加入氯化鎂負(fù)載的載鈦量為0.6%~1.0% (重量百分比)的Ziegler-Natta催化劑， 恒溫反應(yīng)0.5-4小時，再加入酸化的乙醇終止聚合反應(yīng)，經(jīng)醇洗、過濾、干燥得 到固體產(chǎn)物嵌段聚丙烯。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高抗沖聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的 嵌段聚丙烯為重均分子量在30000~500000之間的等規(guī)-無規(guī)立構(gòu)嵌段聚丙烯。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高抗沖聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的 納米粒子為40-150nm納米碳酸鈣、40-150nm納米二氧化硅和40-150nm氧化鋅 中的至少一種。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高抗沖聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的 抗氧化劑為四[e-(3，5-二特丁基-4-羥基苯基)丙胺]季戊四醇(商品代號抗氧劑 1010)和/或(3,5-二特丁基-4-羥基苯基)丙酸十八酯(商品代號抗氧劑1076)中的至少一種。
7、 一種制備權(quán)利要求1所述的高抗沖聚丙烯復(fù)合材料的方法，其特征在于 該方法包括如下步驟(1) 將IOO重量份的嵌段聚丙烯溶解于石油醚中，加入50-200重量份的納 米粒子，在6(TC下超聲分散2小時后，將溶劑蒸干回收得到嵌段聚丙烯和納米 粒子混合料。(2) 將100重量份的等規(guī)聚丙烯、40 80重量份的嵌段聚丙烯和納米粒子混合料、0.2 0.7重量份的抗氧化劑，加入到雙螺桿擠出機(jī)中，機(jī)筒溫度為 160~210°C,螺桿轉(zhuǎn)速為60 200rpm，共混時間為2-15min,擠出造粒后得到高 抗沖聚丙烯復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種由等規(guī)聚丙烯、嵌段聚丙烯、納米粒子等組成的高抗沖聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。復(fù)合材料中嵌段聚丙烯是一種等規(guī)鏈段和無規(guī)鏈段沿著主鏈交替出現(xiàn)的立構(gòu)多嵌段聚丙烯，與納米粒子相互作用后，納米粒子能很好地分散在嵌段聚丙烯的等規(guī)段部分，而嵌段聚丙烯的無規(guī)段部分則提供優(yōu)良的彈性；同時，嵌段聚丙烯與等規(guī)聚丙烯有很好的相容性，從而使所制備的材料綜合性能優(yōu)良，具有韌性好、抗沖擊強(qiáng)度高、加工性能優(yōu)良、生產(chǎn)工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明生產(chǎn)過程簡單，生產(chǎn)效率高且成本較低。
文檔編號C08L23/12GK101486816SQ20081016288
公開日2009年7月22日 申請日期2008年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月8日
發(fā)明者楊建平, 王劍峰, 斌 陳 申請人:寧波工程學(xué)院