CN102558692A

CN102558692A - 一种聚丁烯复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN102558692A
Application number: CN2011104557699A
Authority: CN
Inventors: 曲敏杰; 陈志娟
Original assignee: Dalian Polytechnic University
Current assignee: Dalian Polytechnic University
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明公开了一种聚丁烯纳米复合材料及其制备方法，其特征在于按质量分数计，包括1％-7％的无机纳米粒子和0.1％-1％的抗氧剂，其余为聚丁烯。本发明利用无机纳米粒子价廉易得，以及无机纳米粒子对聚合物材料进行改性具有高强、高韧性能，使之与聚丁烯熔融共混，以获得综合性能优良的聚丁烯材料，从而扩大其应用领域。本发明复合材料的Izod缺口冲击强度是纯聚丁烯的1倍多，且拉伸强度、弯曲强度均较纯聚丁烯有所提高。

Description

一种聚丁烯复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子复合材料领域，特别涉及一种聚丁烯纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丁烯是以1-丁烯为原料在催化剂的作用下采用本体法、淤浆法或气相法聚合成的一种线型分子结构的等规半结晶性聚烯烃高分子聚合物。它具有良好的机械性能和韧性、突出的抗蠕变性、高低温性能优良、耐环境应力开裂性、耐热性、耐化学药品腐蚀性及抗磨性、挠曲性和高填料填充性等优点，可用于管材(特别是热水管)、薄膜、模塑品、共混改性剂、纤维、电缆绝缘材料等各个领域。但是由于1-丁烯单体的产量少，加之聚1-丁烯聚合技术实施困难，目前世界上只有荷兰巴塞尔公司和日本三井石化公司有商业化PB产品，因而PB价格昂贵。

PB是一种多晶型聚合物，在加工使用过程中存在晶型转变的问题，加之价格昂贵，使它的研究、发展与应用没有像PP与PE那么广泛。本发明利用无机纳米粒子价廉易得，以及无机纳米粒子对聚合物材料进行改性具有高强、高韧性能，使之与聚丁烯熔融共混，以期获得综合性能优良的聚丁烯材料，从而扩大其应用领域。

国内对聚丁烯的研究主要集中于合成和性能方面，其中专利集中于聚丁烯的合成和聚丁烯管材，目前未见聚丁烯复合材料。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种聚丁烯纳米复合材料及其制备方法。本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种聚丁烯复合材料，其特征在于按质量分数计，包括1％-7％的无机纳米粒子和0.1％-1％的抗氧剂，其余为聚丁烯；

所述无机纳米粒子是平均粒径为50-100nm的SiO₂或平均粒径为30-70nm的CaCO₃；

所述聚丁烯的熔融指数为0.2-1.0g/10min；

所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，通用名为抗氧剂1010；

一种如上述的聚丁烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

将聚丁烯、抗氧剂混合后塑炼，得到塑炼产物，所述聚丁烯、抗氧剂混合比例按重量计为93-99∶0.1-1；

将所述塑炼产物与无机纳米粒子混合均匀后压塑成型，得到聚丁烯复合材料；

所述压塑成型的温度为170-180℃，压力为5-15Mpa；

所述无机纳米粒子为经表面改性的SiO₂粒子，经偶联剂表面活化处理过的CaCO₃粒子。

本发明的有益效果在于：保持聚丁烯综合性能的基础上，进一步改善了其冲击强度、拉伸强度，以扩大其应用发展。

附图说明

本发明共有附图5张，其中：

图1为实施例1-4，在200℃下不同含量氨基SiO₂logτ-logγ曲线(■-PB ●-1％▲-3％

-5％◆-7％)；

图2为实施例1-4，在200℃下不同含量氨基SiO₂logη_a-logγ曲线(■-PB ●-1％▲-3％

-5％

-7％)；

图3为实施例1-4不同含量氨基SiO₂TGA曲线(1-PB；2-1％氨基SiO₂；3-3％氨基SiO₂；4-5％氨基SiO₂；5-7％氨基SiO₂)；

图4为实施例1-4不同含量氨基SiO₂DTG曲线(1-PB；2-1％氨基SiO₂；3-3％氨基SiO₂；4-5％氨基SiO₂；5-7％氨基SiO₂)；

图5为实施例3的PB/3％氨基SiO₂非等温结晶曲线非等温结晶曲线。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明实施方案进行描述，但是，应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征，而不是对本发明权利要求书的限制。

按照本发明，塑炼可以材料本领域技术人员熟知的方法，如将原料放入密炼机或开炼机中进行塑炼，本发明对此并无特别限制；压塑成型的温度为180-200℃，压力为5-15MPa。

实施例1

分别取118.8g聚丁烯、0.12g抗氧剂1010并将其混合，将混合后的原料加入开炼机进行塑炼，塑炼2分钟后得到塑炼产物。将1.2g氨基改性的纳米SiO₂加入上步得到的塑炼产物中混合10分钟，然后将共混物在平板硫化机上压塑成型，压塑温度为170-180℃，热压压力为15MPa，得到聚丁烯复合材料。

实施例2

分别取116.4g聚丁烯、0.36g抗氧剂1010并将其混合，将混合后的原料加入开炼机进行塑炼，塑炼2分钟后得到塑炼产物。将3.6g氨基改性的纳米SiO₂加入上步得到的塑炼产物中混合10分钟，然后将共混物在平板硫化机上压塑成型，压塑温度为170-180℃，热压压力为15MPa，得到聚丁烯复合材料。

实施例3

分别取114g聚丁烯、0.6g抗氧剂1010并将其混合，将混合后的原料加入开炼机进行塑炼，塑炼2分钟后得到塑炼产物。将6g氨基改性的纳米SiO₂加入上步得到的塑炼产物中混合10分钟，然后将共混物在平板硫化机上压塑成型，压塑温度为170-180℃，热压压力为15MPa，得到聚丁烯复合材料。

实施例4

分别取111.6g聚丁烯、0.84g抗氧剂1010并将其混合，将混合后的原料加入开炼机进行塑炼，，塑炼2分钟后得到塑炼产物。将8.4g氨基改性的纳米SiO₂加入上步得到的塑炼产物中混合10分钟，然后将共混物在平板硫化机上压塑成型，压塑温度为170-180℃，热压压力为15MPa，得到聚丁烯复合材料。

实施例5

分别取116.4g聚丁烯、0.36g抗氧剂1010并将其混合，将混合后的原料加入开炼机进行塑炼，塑炼2分钟后得到塑炼产物。

将3.6g环氧基改性的纳米SiO₂加入上步得到的塑炼产物中混合10分钟，然后将共混物在平板硫化机上压塑成型，压塑温度为170-180℃，热压压力为15MPa，得到聚丁烯复合材料。

实施例6

分别取116.4g聚丁烯、0.36g抗氧剂1010并将其混合，将混合后的原料加入开炼机进行塑炼，塑炼2分钟后得到塑炼产物。将3.6g有机硅改性的纳米SiO₂加入上步得到的塑炼产物中混合10分钟，然后将共混物在平板硫化机上压塑成型，压塑温度为170-180℃，热压压力为15MPa，得到聚丁烯复合材料。

实施例7

按99∶1、97∶3、95∶5、93∶7将聚丁烯和抗氧剂1010加入开炼机进行塑炼，塑炼2分钟后得到塑炼产物。将1.2g、3.6g、6g、8.4g的钛酸酯偶联剂处理的碳酸钙加入上步得到的塑炼产物中混合10分钟，然后将共混物在平板硫化机上压塑成型，压塑温度为170-180℃，热压压力为15MPa，得到聚丁烯复合材料。

实施例8性能评价

样品拉伸性能测试按GB/T1040-92标准进行，试样尺寸为150×10×4mm，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按GB/T9341-2000标准进行，试样尺寸为80×10×4mm，弯曲速度为2mm/min；悬臂梁冲击性能测试按GB/T1843-1996标准进行，试样尺寸为70×10×4mm；表1-3为实施例1-7性能测试结果。

表1 实施例1-6性能比较

表2 实施例7各项性能

表3 实施例1-4T_m、ΔT_m、ΔH_m

Claims

1.一种聚丁烯复合材料，其特征在于按质量分数计，包括1％-7％的无机纳米粒子和0.1％-1％的抗氧剂，其余为聚丁烯。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述无机纳米粒子是平均粒径为50-100nm的SiO₂或平均粒径为30-70nm的CaCO₃。

3.根据权利要求2所述的复合材料，其特征在于，所述聚丁烯的熔融指数为0.2-1.0g/10min。

4.根据权利要求3所述的复合材料，其特征在于所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

5.一种如权利要求1～4任意一项权利要求所述的聚丁烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

所述压塑成型的温度为170-180℃，压力为5-15Mpa。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述无机纳米粒子为经表面改性的SiO₂粒子，经偶联剂表面活化处理过的CaCO₃粒子。