CN106566166A - 聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，其包括以下步骤：步骤一、蒙脱土的预处理：对三等份的蒙脱土经过三种不同的预处理方法，最终得到预处理的复合蒙脱土；步骤二、蒙脱土的改性：将预处理的复合蒙脱土均分为两等份并分别进行两种不同的改性处理，得到改性的复合蒙脱土；步骤三、聚丙烯的改性：将聚丙烯与接枝单体和引发剂经高速搅拌机混合、双螺杆挤出机熔融共混，得到改性聚丙烯；步骤四、聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制取。本发明得到的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的拉伸性能、弯曲性能、抗冲击性能等各种力学性能更加优异，能够满足人们多样化的需求，具有广阔的市场前景。

Description

聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域。更具体地说，本发明涉及一种聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法。
背景技术
现在国内外对纳米复合材料的研究极为活跃，制备方法各具特色，所添加的填料品种很多。根据所添加的填料种类可将纳米复合材料大致分为两大类：一类是聚丙烯/无机刚性粒子纳米复合材料，其中的填料包括CaCO3，SiO2，Al2O3等，另一类是聚丙烯/层状硅酸盐纳米复合材料，其中的填料包括蒙脱土，水辉石、海泡石、云母、滑石、绿土、高岭土等，其中，聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料成为研究的热点。
聚丙烯与有机蒙脱土的插层复合技术可以明显改善聚丙烯的韧性较差、低温性能不好、耐热性不高、制品的收缩率大、缺口敏感性强等缺点，大大拓宽聚丙烯的用途。其应用前景广泛，随着其规模化生产的实施，必将产生显著的经济效益和社会效益。
由于聚丙烯的非极性，热力学的不相容性大大影响产品的性能，因此，物料配比及原料预处理及改性技术将是影响材料性能的关键因素。现有技术中，制得的聚丙烯/蒙脱土的复合材料仅从某一种材料性能的改善入手，并不能提升复合材料的整体性能，使得复合材料的广泛应用受限，因此，寻找一种既能够保持聚丙烯原本优良的性能，又可以增强其拉伸性能，弯曲性能，冲击性能，硬度，热性能，流变性能，燃烧性能等多种力学性能的聚丙烯/蒙脱土的纳米复合材料，使其可以满足人们多样化的需求，具有广阔的市场前景。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，其通过对蒙脱土进行不同条件的预处理，得到三种层间距不同的预处理的蒙脱土，并将三者混合得预处理的复合蒙脱土，对预处理的复合蒙脱土经过不同的改性处理，得到两种不同的改性的蒙脱土，并将两者混合与改性聚丙烯结合，最终制得拉伸性能、弯曲性能、抗冲击性能等多种性能优良的聚丙烯/蒙脱土的纳米复合材料，使其可以满足人们多样化的需求，具有广阔的市场前景。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一、蒙脱土的预处理：按重量份数计，取0.3～2.7份的阳离子交换容量为50～150mep/100g的蒙脱土，均分为三等份，将第一等份的蒙脱土分散于3～9份的去离子水中，置于超声波中超声震荡10～20min，然后迅速放入冰盐浴中快速凝固，得第一凝固体，将所述第一凝固体装入第一布袋中，将所述第一布袋放入压力为1.33Pa，温度为35～40℃的真空干燥箱中，去除所述第一凝固体中的水分，得到干燥后的第一预处理的蒙脱土；
将第二等份的蒙脱土分散于3～9份的无水乙醇中，置于超声波中超声震荡10～20min，然后迅速放入乙醚/液氮的冷却浴中快速凝固，得第二凝固体，将所述第二凝固体装入第二布袋中，将所述第二布袋放入压力为1.33Pa，温度为30～35℃的真空干燥箱中，去除所述第二凝固体中的乙醇，得到干燥后的第二预处理的蒙脱土；
将第三等份的蒙脱土分散于3～9份的乙酸乙酯中，置于超声波中超声震荡10～20min，然后迅速放入丙酮/液氮冷却浴中快速凝固，得第三凝固体，将所述第三凝固体装入第三布袋中，将所述第三布袋放入压力为1.33Pa，温度为30～35℃的真空干燥箱中，去除所述第三凝固体中的乙酸乙酯，得到干燥后的第三预处理的蒙脱土；将所述第一预处理的蒙脱土、所述第二预处理的蒙脱土和所述第三预处理的蒙脱土混合均匀得预处理的复合蒙脱土；
步骤二、蒙脱土的改性：将步骤一中得到的所述预处理的复合蒙脱土均分为两等份，将两等份的所述预处理的复合蒙脱土分别在10～30份的分散介质、0.1～5份质子化剂存在下机械搅拌，形成稳定的第一悬浮体和第二悬浮体，将所述第一悬浮体加热至55～60℃，取0.01～15份的阳离子交换剂溶于5～15份的分散介质中高速搅拌10～20min，然后滴加至所述第一悬浮体中，滴加完成后继续升温至80～95℃，搅拌反应1～2h，自然冷却至室温，过滤收集沉淀物，并用蒸馏水洗涤1～3次，干燥后得第一改性的蒙脱土；向所述第二悬浮体中加入0.01～15份的改性碳纳米管，升温至70～80℃，搅拌反应1～2h，然后自然冷却至室温，过滤收集沉淀物，并用蒸馏水洗涤1～3次，干燥后得第二改性的蒙脱土；将所述第一改性的蒙脱土和所述第二改性的蒙脱土混合均匀后得改性的复合蒙脱土；
步骤三、聚丙烯的改性：取20～180份的聚丙烯溶于30～210份的分散介质中，向其中加入0.2～1.8份的接枝单体和0.02～0.18份的自由基反应引发剂经高速搅拌机混合，用双螺杆挤出机熔融共混，在温度180～230℃下进行反应挤出，得改性聚丙烯；
其中，所述引发剂为：过氧化二异丙苯或过氧化二苯甲酰；
步骤四、聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制取：将步骤二得到的所述的改性的复合蒙脱土与步骤三得到的所述的改性聚丙烯经高速搅拌机混合均匀，用双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒，挤出温度为180～230℃，得母料；将所述母料与80～720份的聚丙烯经高速搅拌机混合，在温度为180～230℃下挤出造粒，即得所述聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料；
双螺杆挤出机各区温度：一区182℃，二区191℃，三区195℃，四区199℃，五区202℃，六区189℃，机头180℃。
优选的是，所述的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，所述分散介质为水、乙醇或甲醇。
优选的是，所述的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，所述质子化剂为盐酸、醋酸或磷酸中的一种。
优选的是，所述的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，所述改性的碳纳米管为由多壁碳纳米经过具有可反应性基团的季铵盐改性处理后得到；
所述具有可反应性基团的季铵盐为乙烯基苯三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或甲基丙烯酸乙基三甲基氯化铵的中一种。
优选的是，所述的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，所述阳离子交换剂为双羟乙基十二烷基三甲基氯化铵。
优选的是，所述的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，所述接枝单体为二烯丙基顺丁烯二酸酯、亚苯基双马来酰亚胺或甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明通过对蒙脱土进行不同条件的预处理，得到三种层间距不同的预处理的蒙脱土，并将三者混合得预处理的复合蒙脱土，对预处理的复合蒙脱土经过不同的改性处理，得到两种不同的改性的蒙脱土，并将两者混合与改性聚丙烯结合，最终制得拉伸性能、弯曲性能、抗冲击性能等多种性能优良的聚丙烯/蒙脱土的纳米复合材料，使其可以满足人们多样化的需求，具有广阔的市场前景；
2、本发明将三份蒙脱土分别放入不同的溶剂中，迅速凝固，进入蒙脱土层间的溶剂分子在迅速凝固时体积增大，从而增大蒙脱土的层间距，三种溶剂中得到的凝固体均放入布袋中，使得在真空干燥容器中，溶剂快速升华为气体除去，而粉状的蒙脱土保留在布袋中，最终得到三种具有不同层间距的预处理的蒙脱土，凝固体容纳于布袋中避免抽真空造成的蒙脱土的损失，干燥方法操作方便，安全可靠，可行性较高；
3、本发明将由三种不同层间距的预处理蒙脱土混合得到的预处理的复合蒙脱土均分为两等份，并分别进行两种不同的改性处理，一种是以阳离子交换剂作为插层剂，另一种是以改性的碳纳米管作为插层剂，由此两种方法制得改性的复合蒙脱土的综合性能更加完善；碳纳米管具有较强的补强、耐磨和抗静电性能，且改性的碳纳米管插入蒙脱土的层间得到的改性蒙脱土与常规的由阳离子交换剂制得的改性蒙脱土结合，能够降低改性蒙脱土之间的团聚，能够更好的分散于改性聚丙烯的表面，使得聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的拉伸性能、弯曲性能和抗冲击性能等各种力学性能更加优异，提升复合材料的综合性能。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
<实施例1>
一种聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一、蒙脱土的预处理：按重量份数计，取0.3份的阳离子交换容量为50mep/100g的蒙脱土，均分为三等份，将第一等份的蒙脱土分散于3份的去离子水中，置于超声波中超声震荡10min，然后迅速放入冰盐浴中快速凝固，得第一凝固体，将所述第一凝固体装入第一布袋中，将所述第一布袋放入压力为1.33Pa，温度为35℃的真空干燥箱中，去除所述第一凝固体中的水分，得到干燥后的第一预处理的蒙脱土；
将第二等份的蒙脱土分散于3份的无水乙醇中，置于超声波中超声震荡10min，然后迅速放入乙醚/液氮的冷却浴中快速凝固，得第二凝固体，将所述第二凝固体装入第二布袋中，将所述第二布袋放入压力为1.33Pa，温度为30℃的真空干燥箱中，去除所述第二凝固体中的乙醇，得到干燥后的第二预处理的蒙脱土；
将第三等份的蒙脱土分散于3份的乙酸乙酯中，置于超声波中超声震荡10min，然后迅速放入丙酮/液氮冷却浴中快速凝固，得第三凝固体，将所述第三凝固体装入第三布袋中，将所述第三布袋放入压力为1.33Pa，温度为30℃的真空干燥箱中，去除所述第三凝固体中的乙酸乙酯，得到干燥后的第三预处理的蒙脱土；将所述第一预处理的蒙脱土、所述第二预处理的蒙脱土和所述第三预处理的蒙脱土混合均匀得预处理的复合蒙脱土；
步骤二、蒙脱土的改性：将步骤一中得到的所述预处理的复合蒙脱土均分为两等份，将两等份的所述预处理的复合蒙脱土分别在10份的水中、0.1份盐酸存在下机械搅拌，形成稳定的第一悬浮体和第二悬浮体，将所述第一悬浮体加热至55℃，取0.01份的双羟乙基十二烷基三甲基氯化铵溶于5份的水中高速搅拌10min，然后滴加至所述第一悬浮体中，滴加完成后继续升温至80℃，搅拌反应1h，自然冷却至室温，过滤收集沉淀物，并用蒸馏水洗涤1次，干燥后得第一改性的蒙脱土；向所述第二悬浮体中加入0.01份的改性碳纳米管，升温至70℃，搅拌反应1h，然后自然冷却至室温，过滤收集沉淀物，并用蒸馏水洗涤1次，干燥后得第二改性的蒙脱土；将所述第一改性的蒙脱土和所述第二改性的蒙脱土混合均匀后得改性的复合蒙脱土；
其中，改性的碳纳米管为由多壁碳纳米经过乙烯基苯三甲基氯化铵改性处理后得到；
步骤三、聚丙烯的改性：取20份的聚丙烯溶于30份的水中，向其中加入0.2份的二烯丙基顺丁烯二酸酯和0.02份的自由基反应引发剂经高速搅拌机混合，用双螺杆挤出机熔融共混，在温度180℃下进行反应挤出，得改性聚丙烯；
其中，所述引发剂为：过氧化二异丙苯；
步骤四、聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制取：将步骤二得到的所述的改性的复合蒙脱土与步骤三得到的所述的改性聚丙烯经高速搅拌机混合均匀，用双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒，挤出温度为180℃，得母料；将所述母料与80份的聚丙烯经高速搅拌机混合，在温度为180℃下挤出造粒，即得所述聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料；
双螺杆挤出机各区温度：一区182℃，二区191℃，三区195℃，四区199℃，五区202℃，六区189℃，机头180℃。
<实施例2>
一种聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一、蒙脱土的预处理：按重量份数计，取2.7份的阳离子交换容量为150mep/100g的蒙脱土，均分为三等份，将第一等份的蒙脱土分散于9份的去离子水中，置于超声波中超声震荡20min，然后迅速放入冰盐浴中快速凝固，得第一凝固体，将所述第一凝固体装入第一布袋中，将所述第一布袋放入压力为1.33Pa，温度为40℃的真空干燥箱中，去除所述第一凝固体中的水分，得到干燥后的第一预处理的蒙脱土；
将第二等份的蒙脱土分散于9份的无水乙醇中，置于超声波中超声震荡20min，然后迅速放入乙醚/液氮的冷却浴中快速凝固，得第二凝固体，将所述第二凝固体装入第二布袋中，将所述第二布袋放入压力为1.33Pa，温度为35℃的真空干燥箱中，去除所述第二凝固体中的乙醇，得到干燥后的第二预处理的蒙脱土；
将第三等份的蒙脱土分散于9份的乙酸乙酯中，置于超声波中超声震荡20min，然后迅速放入丙酮/液氮冷却浴中快速凝固，得第三凝固体，将所述第三凝固体装入第三布袋中，将所述第三布袋放入压力为1.33Pa，温度为35℃的真空干燥箱中，去除所述第三凝固体中的乙酸乙酯，得到干燥后的第三预处理的蒙脱土；将所述第一预处理的蒙脱土、所述第二预处理的蒙脱土和所述第三预处理的蒙脱土混合均匀得预处理的复合蒙脱土；
步骤二、蒙脱土的改性：将步骤一中得到的所述预处理的复合蒙脱土均分为两等份，将两等份的所述预处理的复合蒙脱土分别在30份的乙醇中、5份醋酸存在下机械搅拌，形成稳定的第一悬浮体和第二悬浮体，将所述第一悬浮体加热至60℃，取15份的双羟乙基十二烷基三甲基氯化铵溶于15份的乙醇中高速搅拌20min，然后滴加至所述第一悬浮体中，滴加完成后继续升温至95℃，搅拌反应2h，自然冷却至室温，过滤收集沉淀物，并用蒸馏水洗涤3次，干燥后得第一改性的蒙脱土；向所述第二悬浮体中加入15份的改性碳纳米管，升温至80℃，搅拌反应2h，然后自然冷却至室温，过滤收集沉淀物，并用蒸馏水洗涤3次，干燥后得第二改性的蒙脱土；将所述第一改性的蒙脱土和所述第二改性的蒙脱土混合均匀后得改性的复合蒙脱土；
其中，改性的碳纳米管为由多壁碳纳米经过甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵改性处理后得到；
步骤三、聚丙烯的改性：取180份的聚丙烯溶于210份的乙醇中，向其中加入1.8份的亚苯基双马来酰亚胺和0.18份的自由基反应引发剂经高速搅拌机混合，用双螺杆挤出机熔融共混，在温度230℃下进行反应挤出，得改性聚丙烯；
其中，所述引发剂为：过氧化二异丙苯；
步骤四、聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制取：将步骤二得到的所述的改性的复合蒙脱土与步骤三得到的所述的改性聚丙烯经高速搅拌机混合均匀，用双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒，挤出温度为230℃，得母料；将所述母料与720份的聚丙烯经高速搅拌机混合，在温度为230℃下挤出造粒，即得所述聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料；
双螺杆挤出机各区温度：一区182℃，二区191℃，三区195℃，四区199℃，五区202℃，六区189℃，机头180℃。
<实施例3>
一种聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一、蒙脱土的预处理：按重量份数计，取1.5份的阳离子交换容量为100mep/100g的蒙脱土，均分为三等份，将第一等份的蒙脱土分散于6份的去离子水中，置于超声波中超声震荡15min，然后迅速放入冰盐浴中快速凝固，得第一凝固体，将所述第一凝固体装入第一布袋中，将所述第一布袋放入压力为1.33Pa，温度为38℃的真空干燥箱中，去除所述第一凝固体中的水分，得到干燥后的第一预处理的蒙脱土；
将第二等份的蒙脱土分散于6份的无水乙醇中，置于超声波中超声震荡15min，然后迅速放入乙醚/液氮的冷却浴中快速凝固，得第二凝固体，将所述第二凝固体装入第二布袋中，将所述第二布袋放入压力为1.33Pa，温度为33℃的真空干燥箱中，去除所述第二凝固体中的乙醇，得到干燥后的第二预处理的蒙脱土；
将第三等份的蒙脱土分散于6份的乙酸乙酯中，置于超声波中超声震荡15min，然后迅速放入丙酮/液氮冷却浴中快速凝固，得第三凝固体，将所述第三凝固体装入第三布袋中，将所述第三布袋放入压力为1.33Pa，温度为33℃的真空干燥箱中，去除所述第三凝固体中的乙酸乙酯，得到干燥后的第三预处理的蒙脱土；将所述第一预处理的蒙脱土、所述第二预处理的蒙脱土和所述第三预处理的蒙脱土混合均匀得预处理的复合蒙脱土；
步骤二、蒙脱土的改性：将步骤一中得到的所述预处理的复合蒙脱土均分为两等份，将两等份的所述预处理的复合蒙脱土分别在20份的甲醇中、2.5份磷酸存在下机械搅拌，形成稳定的第一悬浮体和第二悬浮体，将所述第一悬浮体加热至58℃，取8份的双羟乙基十二烷基三甲基氯化铵溶于10份的甲醇中高速搅拌15min，然后滴加至所述第一悬浮体中，滴加完成后继续升温至88℃，搅拌反应1.5h，自然冷却至室温，过滤收集沉淀物，并用蒸馏水洗涤2次，干燥后得第一改性的蒙脱土；向所述第二悬浮体中加入8份的改性碳纳米管，升温至75℃，搅拌反应1.5h，然后自然冷却至室温，过滤收集沉淀物，并用蒸馏水洗涤2次，干燥后得第二改性的蒙脱土；将所述第一改性的蒙脱土和所述第二改性的蒙脱土混合均匀后得改性的复合蒙脱土；
其中，改性的碳纳米管为由多壁碳纳米经过甲基丙烯酸乙基三甲基氯化铵改性处理后得到；
步骤三、聚丙烯的改性：取100份的聚丙烯溶于120份的甲醇中，向其中加入1.0份的甲基丙烯酸缩水甘油酯和0.10份的自由基反应引发剂经高速搅拌机混合，用双螺杆挤出机熔融共混，在温度205℃下进行反应挤出，得改性聚丙烯；
其中，所述引发剂为：过氧化二异丙苯；
步骤四、聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制取：将步骤二得到的所述的改性的复合蒙脱土与步骤三得到的所述的改性聚丙烯经高速搅拌机混合均匀，用双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒，挤出温度为205℃，得母料；将所述母料与400份的聚丙烯经高速搅拌机混合，在温度为205℃下挤出造粒，即得所述聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料；
双螺杆挤出机各区温度：一区182℃，二区191℃，三区195℃，四区199℃，五区202℃，六区189℃，机头180℃。
<实施例4>
一种聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，与实施例3的区别在于蒙脱土未经过步骤一的预处理，即将常规蒙脱土均分为两等份直接进行两种不同方法的改性处理，其他步骤和原料参数同实施例3。
<实施例5>
一种聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，与实施例3的区别在于步骤一中蒙脱土仅用去离子水一种溶剂进行预处理，其他步骤和原料参数同实施例3。
<实施例6>
一种聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，与实施例3的区别在于步骤一中蒙脱土仅用乙醇一种溶剂进行预处理，其他步骤和原料参数同实施例3。
<实施例7>
一种聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，与实施例3的区别在于步骤一中蒙脱土仅用乙酸乙酯一种溶剂进行预处理，其他步骤和原料参数同实施例3。
<实施例8>
一种聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，与实施例3的区别在于步骤二中所述预处理的复合蒙脱土，仅经过阳离子交换剂双羟乙基十二烷基三甲基氯化铵改性处理，其他步骤和原料参数同实施例3。
<实施例9>
一种聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，与实施例3的区别在于步骤二中所述预处理的复合蒙脱土，仅经过改性的碳纳米管改性处理，改性的碳纳米管为由多壁碳纳米经过甲基丙烯酸乙基三甲基氯化铵改性处理后得到，其他步骤和原料参数同实施例3。
<对比例>
为了说明本发明的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的优点，本发明的发明人将实施例3～9制备得到的复合材料进行以下各项性能检测。
性能测试结果见表1，具体测试方法如下：
拉伸性测试：按照GB/T1042-92《塑料拉伸试验方法》，采用万能试验机进行测试，试验温度为18士2℃，相对湿度为35％，夹具间距：115mm，标距：50mm，拉伸速度为30mm/min。每种试样测试5次，取数据的平均值。
弯曲性能测试：参照GB/T 9341-1988《塑料弯曲性能试验方法》中有关规定，采用万能试验机进行测试。样条规格：80mm×10mm×4mm，跨度：64mm，挠度：6mm，实验速度：2.0mm/min。
冲击性能测试：参照GB/T 1043-93《硬质塑料简支梁冲击试验方法》的有关规定，采用电子冲击试验机进行试验。
硬度性能测试：参照GB/T 2411-1980《塑料邵氏硬度试验方法》中有关规定，使用邵氏硬度计进行试验。每个试样厚度4mm，测量至少3点，取平均值，测量力度尽量相同。
燃烧性能测试：参照GB/T 2408-1996《塑料燃烧性能试验方法》，采用水平燃烧仪进行试验。
表1不同实施例制备的性能测试结果
由表1可知，本发明实施例3制得的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料具有最优异的综合性能，实施例4～7与实施例3的区别在于蒙脱土的预处理步骤的不同，说明本发明提供的制备方法中，对蒙脱土进行不同的预处理得到的预处理复合蒙脱土加入聚丙烯中，能够改善聚丙烯的各种力学性能；实施例8～9与实施例3的区别在于蒙脱土的改性处理方法的不同，由表1的数据可知，不同的插层剂得到的改性蒙脱土能够大幅度提升纳米复合材料的综合性能，能够满足人们多样化的需求，具有广阔的市场前景。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (6)

1.一种聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤一、蒙脱土的预处理：按重量份数计，取0.3～2.7份的阳离子交换容量为50～150mep/100g的蒙脱土，均分为三等份，将第一等份的蒙脱土分散于3～9份的去离子水中，置于超声波中超声震荡10～20min，然后迅速放入冰盐浴中快速凝固，得第一凝固体，将所述第一凝固体装入第一布袋中，将所述第一布袋放入压力为1.33Pa，温度为35～40℃的真空干燥箱中，去除所述第一凝固体中的水分，得到干燥后的第一预处理的蒙脱土；
将第二等份的蒙脱土分散于3～9份的无水乙醇中，置于超声波中超声震荡10～20min，然后迅速放入乙醚/液氮的冷却浴中快速凝固，得第二凝固体，将所述第二凝固体装入第二布袋中，将所述第二布袋放入压力为1.33Pa，温度为30～35℃的真空干燥箱中，去除所述第二凝固体中的乙醇，得到干燥后的第二预处理的蒙脱土；
将第三等份的蒙脱土分散于3～9份的乙酸乙酯中，置于超声波中超声震荡10～20min，然后迅速放入丙酮/液氮冷却浴中快速凝固，得第三凝固体，将所述第三凝固体装入第三布袋中，将所述第三布袋放入压力为1.33Pa，温度为30～35℃的真空干燥箱中，去除所述第三凝固体中的乙酸乙酯，得到干燥后的第三预处理的蒙脱土；将所述第一预处理的蒙脱土、所述第二预处理的蒙脱土和所述第三预处理的蒙脱土混合均匀得预处理的复合蒙脱土；
步骤二、蒙脱土的改性：将步骤一中得到的所述预处理的复合蒙脱土均分为两等份，将两等份的所述预处理的复合蒙脱土分别在10～30份的分散介质、0.1～5份质子化剂存在下机械搅拌，形成稳定的第一悬浮体和第二悬浮体，将所述第一悬浮体加热至55～60℃，取0.01～15份的阳离子交换剂溶于5～15份的分散介质中高速搅拌10～20min，然后滴加至所述第一悬浮体中，滴加完成后继续升温至80～95℃，搅拌反应1～2h，自然冷却至室温，过滤收集沉淀物，并用蒸馏水洗涤1～3次，干燥后得第一改性的蒙脱土；向所述第二悬浮体中加入0.01～15份的改性碳纳米管，升温至70～80℃，搅拌反应1～2h，然后自然冷却至室温，过滤收集沉淀物，并用蒸馏水洗涤1～3次，干燥后得第二改性的蒙脱土；将所述第一改性的蒙脱土和所述第二改性的蒙脱土混合均匀后得改性的复合蒙脱土；
步骤三、聚丙烯的改性：取20～180份的聚丙烯溶于30～210份的分散介质中，向其中加入0.2～1.8份的接枝单体和0.02～0.18份的自由基反应引发剂经高速搅拌机混合，用双螺杆挤出机熔融共混，在温度180～230℃下进行反应挤出，得改性聚丙烯；
其中，所述引发剂为：过氧化二异丙苯或过氧化二苯甲酰；
步骤四、聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制取：将步骤二得到的所述的改性的复合蒙脱土与步骤三得到的所述的改性聚丙烯经高速搅拌机混合均匀，用双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒，挤出温度为180～230℃，得母料；将所述母料与80～720份的聚丙烯经高速搅拌机混合，在温度为180～230℃下挤出造粒，即得所述聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料；
双螺杆挤出机各区温度：一区182℃，二区191℃，三区195℃，四区199℃，五区202℃，六区189℃，机头180℃。
2.如权利要求1所述的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述分散介质为水、乙醇或甲醇。
3.如权利要求2所述的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述质子化剂为盐酸、醋酸或磷酸中的一种。
4.如权利要求3所述的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述改性的碳纳米管为由多壁碳纳米经过具有可反应性基团的季铵盐改性处理后得到；
所述具有可反应性基团的季铵盐为乙烯基苯三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或甲基丙烯酸乙基三甲基氯化铵的中一种。
5.如权利要求4所述的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述阳离子交换剂为双羟乙基十二烷基三甲基氯化铵。
6.如权利要求5所述的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述接枝单体为二烯丙基顺丁烯二酸酯、亚苯基双马来酰亚胺或甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109021370A (zh) * 2018-06-26 2018-12-18 合肥工业大学 一种乙烯-乙烯醇共聚物/钠基改性蒙脱土多层复合膜及其制备方法
CN109867864A (zh) * 2018-12-27 2019-06-11 重庆普利特新材料有限公司 一种低密度高降噪聚丙烯纳米复合材料及其制备方法
CN111477403A (zh) * 2020-03-02 2020-07-31 浙江中大元通特种电缆有限公司 一种绝缘高压电缆及其制备方法
CN112497556A (zh) * 2020-10-28 2021-03-16 泰州诺盟新材料科技有限公司 一种聚丙烯复合材料的制造方法
CN114045107A (zh) * 2021-12-30 2022-02-15 南雄市瑞晟化学工业有限公司 一种环保型高固含量水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液及其制备方法和用途

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1267682A (zh) * 2000-03-17 2000-09-27 中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司 一种聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料及制备方法
CN1709558A (zh) * 2005-04-26 2005-12-21 哈尔滨工业大学 一种聚合物／蒙脱土纳米复合亲水膜的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1267682A (zh) * 2000-03-17 2000-09-27 中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司 一种聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料及制备方法
CN1709558A (zh) * 2005-04-26 2005-12-21 哈尔滨工业大学 一种聚合物／蒙脱土纳米复合亲水膜的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
傅华康: "《层状材料/碳纳米管复合填料的制备及其在PP于PVA中的应用》", 《浙江大学博士学位论文》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109021370A (zh) * 2018-06-26 2018-12-18 合肥工业大学 一种乙烯-乙烯醇共聚物/钠基改性蒙脱土多层复合膜及其制备方法
CN109867864A (zh) * 2018-12-27 2019-06-11 重庆普利特新材料有限公司 一种低密度高降噪聚丙烯纳米复合材料及其制备方法
CN111477403A (zh) * 2020-03-02 2020-07-31 浙江中大元通特种电缆有限公司 一种绝缘高压电缆及其制备方法
CN112497556A (zh) * 2020-10-28 2021-03-16 泰州诺盟新材料科技有限公司 一种聚丙烯复合材料的制造方法
CN114045107A (zh) * 2021-12-30 2022-02-15 南雄市瑞晟化学工业有限公司 一种环保型高固含量水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液及其制备方法和用途

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