一種納米復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種聚烯烴/不飽和聚酯/有機蒙脫土納米復合材料及其制備方法。該納米復合材料包括的組分及組分的重量份數如下：聚烯烴90-70份，不飽和聚酯10-30份，有機蒙脫土1-9份，過氧化物引發(fā)劑0.05-0.5份，加工助劑0.1-0.5份。本方法實現了有機蒙脫土在復合材料中為剝離結構，實現了真正的納米分散。在性能上，超聲分散法所制備的聚烯烴/不飽和聚酯/有機蒙脫土納米復合材料比采用直接熔融共混擠出法所制備的聚烯烴/不飽和聚酯/有機蒙脫土復合材料具有更高的機械性能和更低的熱釋放速率。
【專利說明】一種納米復合材料及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于納米復合材料領域，涉及一種聚烯烴/不飽和聚酯/有機蒙脫土納米 復合材料及其制備方法。

【背景技術】
[0002] 聚合物/蒙脫土納米復合材料已有幾十年的研究歷史，由于蒙脫土的納米尺度效 應和很強的有機-無機界面結合力，此類復合材料在強度、耐熱性、阻隔性等方面體現出很 大優(yōu)勢。這些年來，此類材料的基礎研究和工業(yè)開發(fā)應用發(fā)展非常迅猛，很多材料已經實現 了工業(yè)化和商品化。
[0003] 聚丙烯和聚乙烯是目前用量最大的兩種聚烯烴樹脂，具有良好的力學性能，但其 剛性和模量不高，難以滿足工程塑料的要求。為了提高它們的剛性和模量，通常在其中加 入無機填料和玻璃纖維，用填料增強又會使韌性下降，而采用納米粒子則可以同時實現增 韌和增強。近年來有關聚烯烴/有機蒙脫土納米復合材料大多屬于插層型納米復合材料， 并不能充分發(fā)揮納米分散相的納米尺度效應，故其增強效果并未達到期望值。即使有機蒙 脫土的片層達到剝離狀態(tài)，力學性能也不理想。聚丙烯和聚乙烯這樣的非極性聚合物大分 鏈通過熔融插層很難進入到有機蒙脫土片層間，即使用含有較長烷基如十八烷基的季銨鹽 改性的有機蒙脫土也難以實現蒙脫土在非極性聚丙烯和聚乙烯基體中以納米級均勻分散， 利用功能化齊聚物作為相容劑將聚丙烯、齊聚物蒙脫土共混可制備聚丙烯粘土納米復合材 料，其缺點是齊聚物的加入降低了材料性能等。
[0004] 不飽和樹脂是由二元酸與二元醇縮聚而成的含不飽和二元酸或二元醇的線型高 分子化合物，是一種熱固性樹脂，該樹脂加入引發(fā)劑發(fā)生自由基聚合反應，固化后成為一種 不溶不融的高分子網狀聚合物，固化后交聯密度高，是增強材料領域中使用最為普遍的熱 固性樹脂，廣泛應用于工藝品、人造石、涂層等各個領域。專利CN101367973A提供了一種高 強耐熱聚乙烯復合材料的制備方法，利用不飽和樹脂在高溫下固化后具有好的剛性和強度 的特點，通過加入反應相容劑與熱固性樹脂發(fā)生反應從而形成聚烯烴和熱固性樹脂的半互 穿網絡，來制備具有良好強度和耐熱性以及在一定時間范圍內具有良好再加工性的新型聚 乙烯復合材料；專利CN101781423A提供了一種玻璃纖維增強的聚丙烯樹脂組合物配方及 制備方法，以不飽和聚酯作為玻纖和聚丙烯樹脂基體的相容劑，使玻纖和聚丙烯樹脂基體 具有很好的界面粘接作用，來提高復合材料的強度。
[0005] 不飽和樹脂與有機蒙脫土有良好的相容性，不飽和樹脂可以插入到有機蒙脫土片 層后固化形成不飽和樹脂/有機蒙脫土納米復合材料，有機蒙脫土達到剝離狀態(tài)，大大提 高材料的力學性能，同時燃燒時降低了復合材料的最大熱釋放速率。專利CN1291625A提供 了一種不飽和聚酯/蒙脫土納米復合材料及其制備方法，但是其并不是用超聲波分散儀將 不飽和聚酯插入到有機蒙脫土的片層中，也未曾與聚烯烴共混改性；專利CN101020776A提 供了一種無規(guī)共聚聚烯烴/蒙脫土納米復合材料及其制備方法，但是其發(fā)明中所用相容劑 為接枝聚烯烴，未曾用不飽和聚酯；專利CN1613905A中提供了一種聚丙烯/有機蒙脫土納 米復合材料的制備方法，所用相容劑為環(huán)氧樹脂，但是未用超聲波分散方法；而關于利用超 聲波分散方法先將先將不飽和聚酯和有機蒙脫土進行超聲分散，然后將其與聚烯烴共混熔 融擠出改性的方法未曾見過有關報道。


【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的在提供一種聚烯烴/不飽和聚酯/有機蒙脫土納米復合材料及其制 備方法。
[0007] 為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術方案：
[0008] -種聚烯烴/不飽和聚酯/有機蒙脫土納米復合材料，由包括以下重量份的組分 制成：
[0009]

【權利要求】
1. 一種聚烯烴/不飽和聚酯/有機蒙脫土納米復合材料，其特征在于：由包括以下重 量份的組分制成： 聚烯烴 70-90份， 不飽和聚酯 10-30份， 有機蒙脫土 1-9份， 過氧化物引發(fā)劑0.05-0.5份， 加工助劑 0.1-0.5份。
2. 根據權利要求1所述的聚烯烴/不飽和聚酯/有機蒙脫土納米復合材料，其特征在 于：所述的聚烯烴為聚丙烯或聚乙烯中的一種或一種以上。
3. 根據權利要求1所述的聚烯烴/不飽和聚酯/有機蒙脫土納米復合材料，其特征在 于：所述的聚丙烯為等規(guī)聚丙烯、間規(guī)聚丙烯或無規(guī)聚丙烯，熔融指數為l_120g/10min，重 均分子量為8-60萬； 所述聚乙烯為高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或線性低密度聚乙烯，熔融指數為l-100g/10min，重均分子量為5-60萬。
4. 根據權利要求1所述的聚烯烴/不飽和聚酯/有機蒙脫土納米復合材料，其特征在 于：所述的不飽和聚酯選自鄰苯二甲酸型不飽和聚酯、雙酚A型不飽和聚酯或乙烯基酯型 不飽和聚酯中的一種或一種以上。
5. 根據權利要求1所述的聚烯烴/不飽和聚酯/有機蒙脫土納米復合材料，其特征在 于：所述的蒙脫土為有機蒙脫土，其平均晶片厚度小于25nm，晶片間距Cltltll為2-5nm，長徑比 為150-400,平均粒徑為12-28微米。
6. 根據權利要求1所述的聚烯烴/不飽和聚酯/有機蒙脫土納米復合材料，其特征在 于：所述的過氧化物引發(fā)劑為過氧化環(huán)己酮、過氧化二苯甲?；蜻^氧化甲乙酮中的一種或 一種以上。
7. 根據權利要求1所述的聚烯烴/不飽和聚酯/有機蒙脫土納米復合材料，其 特征在于：所述的加工助劑為β_(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸季戊四醇脂、 Ν,Ν'-雙-(3_ (3, 5_二叔丁基_4_輕基苯基）丙醜基）己二胺、二（2, 4_二叔丁基苯基）亞 磷酸酯或β_(3. 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸十八碳醇脂中一種或一種以上。
8. -種權利要求1-7中任一所述的聚烯烴/不飽和聚酯/有機蒙脫土納米復合材料的 制備方法，其特征在于：包括以下步驟： (1) 將聚烯烴、有機蒙脫土干燥； (2) 將10-30份不飽和聚酯和1-9份干燥好的有機蒙脫土攪拌均勻，制備成懸浮液，將 懸浮液置于超聲波分散儀中，超聲分散，在超聲分散的同時對懸浮液進行高速攪拌； (3) 將步驟（2)中制備的不飽和聚酯/有機蒙脫土復合物與70-90份聚烯烴粒料、 0. 05-0. 5份過氧化物引發(fā)劑及0. 1-0. 5份加工助劑混合均勻，并置于同向雙螺桿擠出機中 進行熔融擠出，經牽條、切粒得到聚烯烴/不飽和聚酯/有機蒙脫土納米復合材料。
9. 根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于：所述的步驟（1)中，聚烯烴、有機蒙脫 土置于80°C電熱鼓風干燥箱中干燥5小時。
10.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于：所述的步驟（2)的超聲時間為2-20 小時，超聲分散儀設定溫度為80-120°C，超聲功率為500-2000kW; 或所述的步驟（3)中同向雙螺桿擠出機設定溫度為160-220°C。
【文檔編號】C08K3/34GK104448542SQ201310443541
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權日:2013年9月25日
【發(fā)明者】楊桂生, 李慶豐 申請人:上海杰事杰新材料(集團)股份有限公司