CN102604204A - 一种聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚丙烯纳米复合材料及其制备方法。所述聚丙烯纳米复合材料按质量百分比计,由1%-2%的氨基处理的无机纳米粒子、5%-10%的环氧功能化聚丙烯、15%-20%的POE和70%-80%的聚丙烯配制而成;其特征在于所述环氧功能化聚丙烯,按质量百分比计,由以下原料制备而成:4%-5%甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.3%-0.4%过氧化二异丙苯、0.2%-0.3%抗氧剂,余量为聚丙烯。本发明利用的无机纳米粒子易得且价廉,环氧功能化聚丙烯自制方法简单,与聚丙烯熔融共混获得综合性能优良的聚丙烯复合材料,大大提高聚丙烯材料的应用领域,其中冲击强度较纯聚丙烯的提高最为明显,达到了828.07%。

Description

一种聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法,属于材料领域。
背景技术
聚丙烯(PP)是一种通用塑料,由于合成工艺简单、价格低廉、加工性能好,应用十分广泛,但是其较差的力学性能及低温脆性使其应用受到了一定的限制。针对聚丙烯改性一直是研究热点,对于其改性的研究发现,填加弹性体和纳米粒子可以达到增韧增强的效果,但是填料在基体中的分散及与基体的界面的相容性的好坏直接影响复合材料的综合性能。
针对纳米填料填充聚丙烯制备复合材料,由于单一地向体系中加入填料会存在分散性不好,树脂与粉体的界面的粘结力差,与基体的相容性不好等缺陷,严重影响复合材料的力学性能,国内目前研究了通过加入非反应型增容剂参与嵌段、接枝等化学改性来改善填料与基体的相容性,通过熔融接枝改善聚丙烯的性能,未见其复合材料的研究。本发明通过填加反应性增容剂,在保证原有的优良性能的前提下,来提高填充型复合材料的综合性能。本发明的特点在于反应性增容剂是在聚丙烯上引入活性基团环氧基,与经过处理的氨基改性的纳米二氧化硅进行开环反应,由此得到的新的共聚物作为体系的增容剂,由于增容剂同时带有聚丙烯和纳米填料的基团,达到改善相容性的效果。因此以PP-g-GMA和纳米二氧化硅的共聚物作为增容剂,与PP/POE/SiO2熔融共混,制得综合性能优良的复合材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚丙烯复合材料及其制备方法,本发明的目的是通过以下技术方案予以实现:
一种聚丙烯复合材料,按质量百分比计,由以下原料配制而成:1%-2%的无机纳米粒子,5%-10%的环氧功能化聚丙烯和15%-20%的POE,余量为聚丙烯;
所述无机纳米粒子为氨基改性处理的纳米二氧化硅;
所述POE密度为0.862g/cm3,熔融指数1.2g/10min;
其特征在于所述环氧功能化聚丙烯(PP-g-GMA)由按质量百分比计的以下原料制备而成:
Figure BDA0000131896640000021
所述聚丙烯相对密度为0.89-0.91g/cm3,熔点为170℃;
所述甲基丙烯酸缩水甘油酯相对密度1.074g/cm3
所述四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯即为抗氧剂1010,是一种多元受阻酚型抗氧剂;
PP-g-GMA的制备:
将转矩流变仪设定温度180-200℃,转速为40-45rpm,将PP放入,时间2-3分钟,再将转速降至5-10rpm依次加入GMA、DCP、抗氧剂,共混8-10分钟,最后将转速提至40-45rpm,继续混8-10分钟;
上述聚丙烯复合材料的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
①在180-200℃密炼机中加入环氧功能化聚丙烯和纳米粒子,进行反应性增容2-3分钟;
②加入聚丙烯和POE,在180-200℃密炼机机上熔融共混10-15分钟后,下片;
③在压塑温度180-200℃,压力5-15MPa下于平板硫化机上压制10-15分钟,最后制片成板,静置冷却24小时制样。
本发明的有益效果是:
通过填加反应性增容剂PP-g-GMA,提高了树脂与粉体之间的界面粘结力,可以有效的提高聚丙烯复合材料的力学性能,特别是冲击强度较纯聚丙烯的提高最为明显,达到了828.07%,应用前景广阔,发明中添加剂和填料的用量少,价格低廉,材料的生产成本低,制备工艺简单易行,利于生产。
具体实施方式:
为进一步了解本发明,结合以下实例对本发明实施方案进行描述,但是,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,塑炼可通过材料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
将转矩流变仪设定温度180℃,转速为40rpm,准备比例按重量计为40∶2.0∶0.15∶0.1的PP/GMA/DCP/抗氧剂1010,首先将PP投入转矩流变仪,时间2分钟,再将转速降至5rpm依次加入GMA/DCP/抗氧剂1010,共混8分钟,最后将转速提至40rpm,继续混10分钟,得到PP-g-GMA。
实施例2
将PP 135g,PP-g-GMA 9g,SiO2 1.8g,POE 36g在密炼机上熔融共混,密炼机温度为180℃,于平板硫化机上压制15分钟,静置24小时后,裁样,所测该样条的冲击强度为44.7KJ/m2,拉伸强度为31.19MPa,弯曲强度为43.06MPa,MFR为1.387g/10min。
实施例3
将PP 135g,PP-g-GMA 9g,SiO2 3.6g,POE 36g在密炼机上熔融共混,密炼机温度为180℃,于平板硫化机上压制15分钟,静置24小时后,裁样,所测该样条的冲击强度为31.6KJ/m2,拉伸强度为31.51MPa,弯曲强度为44.73MPa,MFR为1.447g/10min。
实施例4
将PP 126g,PP-g-GMA 18g,SiO2 1.8g,POE 36g在密炼机上熔融共混,密炼机温度为180℃,于平板硫化机上压制15分钟,静置24小时后,裁样,所测该样条的冲击强度为31.0KJ/m2,拉伸强度为31.8MPa,弯曲强度为44.48MPa,MFR为1.273g/10min。
实施例5
将PP 126g,PP-g-GMA 18g,SiO2 3.6g,POE 36g在密炼机上熔融共混,密炼机温度为180℃,于平板硫化机上压制15分钟,静置24小时后,裁样,所测该样条的冲击强度为52.9KJ/m2,拉伸强度为30.86MPa,弯曲强度为53.24MPa,MFR为1.967g/10min。
实施例6 未加入PP-g-GMA
将PP 144g,SiO2 1.8g,POE 36g在密炼机上熔融共混,密炼机温度为180℃,于平板硫化机上压制15分钟,静置24小时后,裁样,所测该样条的冲击强度为36.2KJ/m2,拉伸强度为30.06MPa,弯曲强度为45.44MPa,MFR为1.473g/10min。
实施例7 未加入PP-g-GMA
将PP 144g,SiO2 3.6g,POE 36g在密炼机上熔融共混,密炼机温度为180℃,于平板硫化机上压制15分钟,静置24小时后,裁样,所测该样条的冲击强度为27.5KJ/m2,拉伸强度为33.24MPa,弯曲强度为46.97MPa,MFR为1.000g/10min。
实施例8 性能比较
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 实施例2-5与比较例2-3的力学性能比较
Figure BDA0000131896640000041

Claims (2)

1.一种聚丙烯复合材料,按质量百分比计,由以下原料配制而成:1%-2%的无机纳米粒子,5%-10%的环氧功能化聚丙烯和15%-20%的POE,余量为聚丙烯;所述无机纳米粒子为氨基改性处理的纳米二氧化硅;所述POE密度为0.862g/cm3,熔融指数1.2g/10min;其特征在于所述环氧功能化聚丙烯,按质量百分比计,由以下原料制备而成:
Figure FDA0000131896630000011
所述环氧功能化聚丙烯的制备方法为:
将转矩流变仪设定温度180-200℃,转速为40-45rpm,放入聚丙烯,2-3分钟后再将转速降至5-10rpm依次加入甲基丙烯酸缩水甘油酯、过氧化二异丙苯和抗氧剂,共混8-10分钟后将转速提至40-45rpm,8-10分钟后得到环氧功能化聚丙烯;
所述聚丙烯相对密度为0.89-0.91g/cm3,熔点为170℃;
所述甲基丙烯酸缩水甘油酯相对密度为1.074g/cm3
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。
2.一种如权利要求1所述聚丙烯复合材料的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
①在180-200℃密炼机中加入环氧功能化聚丙烯和无机纳米粒子,进行反应性增容2-3分钟;
②加入聚丙烯和POE,在180-200℃密炼机机上熔融共混10-15分钟后,下片;
③在压塑温度180-200℃,压力5-15MPa下于平板硫化机上压制10-15分钟,最后制片成板,静置冷却24小时制样。
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