CN110372957A - 一种改性再生聚丙烯纳米复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性再生聚丙烯纳米复合材料及其制备方法，由主要原料和辅料组成，主要原料为回收聚丙烯，辅料为聚丙烯新料、填充剂、增韧剂、偶联剂、交联剂、增塑剂、润滑剂、相容剂和抗氧剂。其制备方法为：将回收聚丙烯进行预处理，加入聚丙烯新料得树脂原料；将填充剂和增韧剂混合球磨，得粉末类原料；将偶联剂、交联剂、增塑剂、润滑剂、相容剂和抗氧剂进行混合，得助剂原料；将三种原料捏合、熔融共混、注塑和干燥，即得。本发明的改性再生聚丙烯纳米复合材料具有节约成本和安全环保的优点，且本发明的改性再生聚丙烯纳米复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度相对于回收聚丙烯有明显提高，具有极大的推广应用价值。

Description

一种改性再生聚丙烯纳米复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于聚丙烯复合材料技术领域，具体涉及一种改性再生聚丙烯纳米复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)是由丙烯聚合制得的一种无毒、无味、无臭的乳白色高结晶聚合物，是目前最轻的塑料之一。聚丙烯的结晶度高，结构规整因而其力学性能优良、化学稳定性好、有较高的介电系数，广泛应用于家用电器、塑料管材、薄膜、日用品等领域，但是，聚丙烯在使用过程中会慢慢老化和氧化，从而造成了环境污染。
同时，石油资源紧张导致PP的价格上涨，面对日益增加的塑料需求与环境污染的两大难题，PP的回收利用受到世界各地的高度重视，成为了我国一项发展资源循环经济和开发节能减排技术的重要举措。
发明内容
有鉴于此，本发明方法的目的在于提供一种改性再生聚丙烯纳米复合材料及其制备方法。
为了达到上述目的，本案发明人经过长期研究和大量实践，得以提供本发明技术方案，具体实施过程如下；
1.一种改性再生聚丙烯纳米复合材料，由主要原料和辅料组成；所述主要原料为回收聚丙烯；所述辅料为聚丙烯新料、填充剂、增韧剂、偶联剂、交联剂、增塑剂、润滑剂、相容剂和抗氧剂；
所述填充剂为改性纳米TiO2、改性碳化硅和改性滑石粉；所述增韧剂为聚烯烃弹性体即POE；
所述回收聚丙烯、聚丙烯新料、改性纳米TiO2、改性碳化硅、改性滑石粉、POE、偶联剂、交联剂、增塑剂、润滑剂、相容剂和抗氧剂的重量份配比为100:10:1～7:4～12:2～10:8:1:1:2:1:2:1。
进一步，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯即DBP；所述交联剂为过氧化二异丙苯即DCP；所述润滑剂为固体石蜡；所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯即PP-g-MAH；所述抗氧剂为四丙酸季戊四醇酯即1010；所述偶联剂为硅烷即KH-550。
进一步，所述改性纳米TiO2和改性碳化硅均采用硅烷做表面改性处理；所述改性滑石粉采用钛酸酯做表面改性处理。
进一步，所述改性纳米TiO2的表面改性方法为：将纳米TiO2干燥后，冷却，将硅烷加入到无水乙醇中，得到2％的硅烷溶液，然后再加入干燥后的纳米TiO2，在40℃条件下，搅拌反应0.5h，在80℃条件下干燥，粉碎，即得；所述纳米TiO2与2％的硅烷溶液的质量比例为10:1。改性后纳米TiO2的颜色为淡黄色，粒度明显变小。
进一步，所述改性碳化硅的表面改性方法为：将硅烷溶于无水乙醇中，得到2％的硅烷溶液，然后加入碳化硅，在40℃条件下，搅拌反应0.5h，在80℃条件下干燥，粉碎，即得；所述碳化硅与2％的硅烷溶液的质量比例为10:1。改性碳化硅的颜色明显变深。
进一步，所述改性滑石粉的表面改性方法为：将滑石粉干燥后，冷却，将钛酸酯溶于无水乙醇中，得到2％的钛酸酯溶液，然后加入干燥后的滑石粉，在40℃条件下，搅拌反应10min，在70℃条件下干燥，即得；所述滑石粉与2％的钛酸酯溶液的质量比例为10:1。改性滑石粉的颜色为淡黄色。
进一步，所述回收聚丙烯、聚丙烯新料、改性纳米TiO2、改性碳化硅、改性滑石粉、POE、偶联剂、交联剂、增塑剂、润滑剂、相容剂和抗氧剂的重量份配比为100:10:7:6:4:8:1:1:2:1:2:1。
2.一种改性再生聚丙烯纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将回收聚丙烯清洗、干燥和去除铁屑，然后与聚丙烯新料混合，即得树脂原料；
S2、将改性纳米TiO2、改性碳化硅、改性滑石粉和POE混合，再球磨25～35min，即得粉末类原料；
S3、将偶联剂、交联剂、增塑剂、润滑剂、相容剂和抗氧剂进行混合，即得助剂原料；
S4、将树脂原料、粉末类原料和助剂原料放入捏合机中高速旋转25～35min，取出；
S5、将S4取出的原料熔融共混，混炼温度为165℃～170℃，然后粉碎，即得改性再生聚丙烯纳米复合材料颗粒；
S6、采用注塑机将S5所得的改性再生聚丙烯纳米复合材料颗粒进行注塑，干燥，即得改性再生聚丙烯纳米复合材料。
进一步，所述S5中，采用双辊开炼机进行熔融共混，采用高速粉碎机进行粉碎。
本发明的有益效果在于：
1)本发明的改性再生聚丙烯纳米复合材料以回收聚丙烯为主要原料，提高了回收聚丙烯的利用率，且节约成本和安全环保；
2)本发明的改性再生聚丙烯纳米复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度相对于回收聚丙烯均有明显提高，具有极大的推广应用价值。
附图说明
图1为本发明的改性再生聚丙烯纳米复合材料的制备示意图；
图2为本发明的改性再生聚丙烯纳米复合材料的密度图；
图3为本发明的改性再生聚丙烯纳米复合材料的熔体流动速率图；
图4为本发明的改性再生聚丙烯纳米复合材料的热失重变化曲线图；
图5为本发明的改性再生聚丙烯纳米复合材料的热差变化曲线图；
图6为本发明的改性再生聚丙烯纳米复合材料的红外光谱图；
图7为本发明的改性再生聚丙烯纳米复合材料的X-射线衍射图；
图8为本发明的改性再生聚丙烯纳米复合材料的扫描电子显微镜图；
图9为本发明的改性再生聚丙烯纳米复合材料的热变形温度变化曲线图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
本发明的改性再生聚丙烯纳米复合材料的合成示意图如图1所示。
其制备方法包括以下步骤：
S1、将100g回收聚丙烯清洗、干燥和去除铁屑，然后与10g聚丙烯新料混合，得树脂原料；
S2、将1g改性纳米TiO2、12g改性碳化硅、2g改性滑石粉和8g POE搅拌充分混合，再放入球磨机中球磨30min，即得粉末类原料；
S3、将1g KH-550、1g DCP、2g DBP、1g固体石蜡、2g PP-g-MAH和1g 1010进行充分混合，即得助剂原料；
S4、将树脂原料、粉末类原料和助剂原料放入捏合机中高速旋转混合30min，取出；
S5、将S4取出的原料放入双辊开炼机上熔融共混，混炼温度为165℃，然后用高速粉碎机粉碎，即得改性再生聚丙烯纳米复合材料颗粒；
S6、采用注塑机将S5所得的改性再生聚丙烯纳米复合材料颗粒进行注塑，干燥，即得改性再生聚丙烯纳米复合材料。
实施例2
本实施例中除了将12g改性碳化硅替换为10g和改性滑石粉为4g以外，其余均与实施例1相同。
实施例3
本实施例中除了将12g改性碳化硅替换为8g和改性滑石粉为6g以外，其余均与实施例1相同。
实施例4
本实施例中除了将12g改性碳化硅替换为4g和改性滑石粉为10g以外，其余均与实施例1相同。
实施例5
本实施例中除了将1g改性纳米TiO2替换为3g和改性滑石粉为4g以外，其余均与实施例1相同。
实施例6
本实施例中除了将1g改性纳米TiO2替换为3g、改性碳化硅为10g和改性滑石粉为6g以外，其余均与实施例1相同。
实施例7
本实施例中除了将1g改性纳米TiO2替换为3g、改性碳化硅为8g和改性滑石粉为8g以外，其余均与实施例1相同。
实施例8
本实施例中除了将1g改性纳米TiO2替换为3g、改性碳化硅为6g和改性滑石粉为10g以外，其余均与实施例1相同。
实施例9
本实施例中除了将1g改性纳米TiO2替换为3g和改性碳化硅为4g以外，其余均与实施例1相同。
实施例10
本实施例中除了将1g改性纳米TiO2替换为7g和改性碳化硅为8g以外，其余均与实施例1相同。
实施例11
本实施例中除了将1g改性纳米TiO2替换为7g、改性碳化硅为6g和改性滑石粉为4g以外，其余均与实施例1相同。
实施例12
本实施例中除了将1g改性纳米TiO2替换为7g、改性碳化硅为4g和改性滑石粉为6g以外，其余均与实施例1相同。
对照实施例1
本实施例中除了将1g改性纳米TiO2替换为9g、改性碳化硅为8g和改性滑石粉为4g以外，其余均与实施例1相同。
对照实施例2
本实施例中除了将1g改性纳米TiO2替换为9g和改性碳化硅为10g以外，其余均与实施例1相同。
对照实施例3
本实施例中除了将1g改性纳米TiO2替换为9g、改性碳化硅为6g和改性滑石粉为6g以外，其余均与实施例1相同。
1)力学性能测试
将实施例1～12和对照实施例1～3制得的改性再生聚丙烯纳米复合材料以及回收聚丙烯、聚丙烯新料进行力学性能测试，方法和测试结果如下：
①拉伸性能测试
具体操作为：首先打开软件SANS测试软件，进行联机，预热万能试验机10min。点击新实验，选择拉伸强度选项后将测试样品固定万能试验机上，设定参数。清零后，点击引伸计启动实验。对样品进行拉伸强度测试，每组样品测试5个数据，并计算其平均值。
②弯曲性能测试
具体操作为：首先打开测试软件SANS，进行联机，预热万能试验机10min。点击新实验，然后选择弯曲强度测试选项，并把测试样品固定实验机上，设置实验参数，清零后启动实验。对样品进行弯曲强度和弯曲弹性模量测试，每组样品测试5个数据，并计算其平均值。
③冲击性能测试
具体操作为：将摆锤式冲击试验机指针复位，进行一次空摆，记下空摆的读数N空。摆锤式冲击试验机指针复位，固定样品，按下开关，释放摆锤，测出冲击强度，计下读数N测，计算并记录数据。对样品进行冲击强度测试，每组样品测试5个数据，计算其平均值。
力学性能测试结果如表1所示，其中，A0为回收聚丙烯样品，A00为聚丙烯新料样品，实施例1～12制得的改性再生聚丙烯纳米复合材料样品依次对应A1～A12，对照实施例1～3制得的改性再生聚丙烯纳米复合材料样品依次对应B1～B3。
从表中分析可知，A1～A12的力学性能都有明显的提升，B1～B3的力学性能有明显下降，A3、A4、A5、A7、A8、A11总体改性效果较好，A11总体改性效果为其中最好的，其拉伸强度相对于回收聚丙烯提高了18.70％，弯曲强度相对于回收聚丙烯提高了25.53％，且高于聚丙烯新料的弯曲强度，弯曲模量相对于回收聚丙烯提高了24.03％，且高于聚丙烯新料的弯曲模量，冲击强度相对于回收聚丙烯提高了43.55％，接近于聚丙烯新料的冲击强度。
表1力学性能测试
2)结构表征分析
①密度测试
将实施例1～12和对照实施例1～3制得的改性再生聚丙烯纳米复合材料以及回收聚丙烯和聚丙烯新料进行密度测试，方法和结果如下：
具体操作为：利用XS205DU密度天平对样品进行密度测试。先将天平进行调零，调零后将试样放置于秤盘上，当示数恒定后，点击确认键，把该试样放置于称篮中，示数恒定后，点击确定得到密度值，对样品密度测试，每组样品测试3个数据，并计算其平均值。
密度测试结果如图2所示，图中A0为回收聚丙烯样品，A00为聚丙烯新料样品，A1～A12依次对应实施例1～12制得的改性再生聚丙烯纳米复合材料样品，B1～B3依次对应对照实施例1～3制得的改性再生聚丙烯纳米复合材料样品。
从图中分析可知，改性再生聚丙烯纳米复合材料的密度波动比较小，波动范围为0.994g·cm-3～0.998g·cm-3，表明改性纳米TiO2、改性碳化硅和改性滑石粉的加入对改性再生聚丙烯纳米复合材料的密度影响不大。改性再生聚丙烯纳米复合材料的密度并非越大越好，反而密度越小的材料在实际生活中的用途更为广泛。图中A1～A12的密度均小于1g·cm-3，有利于改性再生聚丙烯纳米复合材料的应用。
②熔体流动速率测试(MFR)
将实施例1～12和对照实施例1～3制得的改性再生聚丙烯纳米复合材料以及回收聚丙烯和聚丙烯新料进行熔体流动速率测试，方法和结果如下：
具体操作为：将熔体流动速率仪设定恒温，温度为200℃，取适量样品加入后，压实，再加入少量负载的情况下保持5min。然后加入负载2160g，让样品从毛细管中流出，每5秒切样一次，然后再换算得到每10min中通过的质量，每组样测五次求平均值。对样品进行熔体流动速度测试，每组样品测试5个数据，并计算其平均值。
流动速率测试结果如图3所示，图中A0为回收聚丙烯样品，A00为聚丙烯新料样品，A1～A12依次对应实施例1～12制得的改性再生聚丙烯纳米复合材料样品，B1～B3依次对应实施例1～3制得的改性再生聚丙烯纳米复合材料样品。
从图中分析可知，随着改性纳米TiO2、改性碳化硅和改性滑石粉的加入材料熔体流动速率有明显的提高，因此改性纳米TiO2、改性碳化硅和改性滑石粉的加入对改性再生聚丙烯纳米复合材料的流动性有一定的影响。从图中可以看出A4的熔体流动速率最小为39.96g·(10min)-1，A11的熔体流动速率最大为40.97g·(10min)-1。
③热重/差热(TG-DTA)测试
将力学性能较好的改性再生聚丙烯纳米复合材料即实施例3～5、实施例7、实施例8和实施例11制得的改性再生聚丙烯纳米复合材料和回收聚丙烯进行TG-DTA测试，方法和结果如下：
具体操作为：将样品研磨成粉末状，使用电子天平称取10mg样品粉末置于陶瓷坩埚中，打开微机差热天平并预热20分钟，使用空坩埚对照，将空坩埚置于天平支撑杆左侧，装有待测样品的坩埚置于支撑杆右侧，降下炉体，打开配套软件，设定实验参数后开始测试。
实验参数：起始温度设置为25℃，终止温度设置为500℃，温度上升速率设置为10℃·min-1。
图4为热失重变化曲线，图中A0为回收聚丙烯样品，A3、A4、A5、A7、A8和A11依次对应实施例3～5、实施例7、实施例8和实施例11制得的改性再生聚丙烯纳米复合材料样品。
从图中分析可知，A0在240℃左右质量开始减少，表明此时材料开始失重，380℃～490℃时热重曲线急剧下滑，表明材料失重速度加快，温度达到490℃时材料的热重曲线趋于平滑，表明此时材料分解完全停止失重。A3、A4、A5、A7、A8和A11开始失重的温度分别为292℃、260℃、260℃、250℃、270℃和270℃，A3、A4、A5、A7、A8和A11停止失重的温度分别为530℃、500℃、500℃、500℃、515℃和560℃。表明改性再生聚丙烯纳米复合材料开始失重的温度和停止失重的温度均高于回收聚丙烯。材料失重是由于温度升高使得材料开始分解造成的，分解温度越高材料的热稳定性越好。因此，改性纳米TiO2、改性碳化硅和改性滑石粉的加入能提高材料的热稳定性，且A3、A4、A5、A7、A8和A11中，A11的热稳定性能最高，耐热性能最好。
图5为热差变化曲线，图中A0为回收聚丙烯样品，A3、A4、A5、A7、A8和A11依次对应实施例3～5、实施例7、实施例8和实施例11制得的改性再生聚丙烯纳米复合材料样品。
从图中分析可知，A0在210℃之前出现玻璃化的转变，430℃左右出现氧化放热峰，466℃左右出现结晶峰，494℃左右出现熔融峰。A3、A4、A5、A7、A8和A11玻璃化转变的温度分别为222℃、216℃、270℃、233℃、220℃和228℃，A3、A4、A5、A7、A8和A11出现氧化放热峰的温度分别为430℃、437℃、437℃、436℃、450℃和434℃，A3、A4、A5、A7、A8和A11出现结晶峰的温度分别为466℃、477℃、463℃、466℃、475℃和466℃，A3、A4、A5、A7、A8和A11出现熔融峰的温度分别为492℃、503℃、516℃、493℃、500℃和493℃。表明改性再生聚丙烯纳米复合材料出现玻璃化的转变温度、出现氧化放热峰的温度、出现结晶峰的温度和出现熔融峰的温度均高于回收聚丙烯，由此可以判断改性再生聚丙烯纳米复合材料的结晶热焓高于回收聚丙烯，证明了改性纳米TiO2、改性碳化硅和改性滑石粉的加入，改善了改性再生聚丙烯纳米复合材料的结晶度、熔点和结晶性能。
④红外光谱(FT-IR)测试
将力学性能较好的改性再生聚丙烯纳米复合材料即实施例3～5、实施例7、实施例8和实施例11制得的改性再生聚苯乙烯纳米复合材料和回收聚丙烯进行FT-IR测试，方法和结果如下：
具体操作为：将样品研磨成粉末状，取少量塑料粉末和KBr充分研磨后进行压片处理。打开红外光谱仪，预热20分钟，对样品进行红外光谱测试。
实验参数设置：扫描范围为4000cm-1～400cm-1，分辨率为4cm-1，扫描次数为16次。
测试结果如图6所示，图中A0为回收聚丙烯样品，A3、A4、A5、A7、A8和A11依次对应实施例3～5、实施例7、实施例8和实施例11制得的改性再生聚丙烯纳米复合材料样品。从图中分析可知，1164cm-1处为聚丙烯中C-H的弯曲震动，1380cm-1为聚丙烯中-CH3的对称变形吸收峰。经对比可以发现A0、A3、A4、A5、A7、A8和A11的FT-IR图变化趋势相同，吸收波数相同，出现吸收峰的位置也大致相同，表明回收聚丙烯中的部分官能团改性后并未发生变化，A0、A3、A4、A5、A7、A8和A11在波数2350cm-1的透光率分别为37％、21％、25％、21％、23％、23％和21％。表明改性再生聚丙烯纳米复合材料的透光率明显低于回收聚丙烯，证明了改性纳米TiO2、改性碳化硅和改性滑石粉在改性再生聚丙烯纳米复合材料中分布均匀且很好附着在回收聚丙烯材料上。
⑤X-射线衍射(XRD)测试
将力学性能较好的改性再生聚丙烯纳米复合材料即实施例3～5、实施例7、实施例8和实施例11制得的改性再生聚丙烯纳米复合材料和回收聚丙烯进行XRD测试，方法和结果如下：
具体操作为：用锉刀将改性再生聚丙烯纳米复合材料样品和回收聚丙烯制成粉末；将粉末置于试片凹陷处，用压玻片将粉末压平后用洗耳球吹去多余的粉末；将载玻片置于X-射线衍射仪的扫描端口，关闭仪器安全门，设定实验参数后开始测试。
实验参数设置：起始角度5°、终止角度55°、扫描速度为5°·min-1、采样时间0.5秒、管电压40kV、管电流30mA。
测试结果如图7所示，图中A0为回收聚丙烯样品，A3、A4、A5、A7、A8和A11依次对应实施例3～5、实施例7、实施例8和实施例11制得的改性再生聚丙烯纳米复合材料样品。
从图中分析可知：A0在2θ＝21.4°时出现最强峰，其峰高为270nm，谱图除最强峰外还有4个明显衍射峰；A3在2θ＝21.46°时出现最强峰，其峰高为134.61nm；A4在2θ＝21.73°时出现最强峰，其峰高为127.98nm；A5在2θ＝21.43°时出现最强峰，其峰高为122.16nm；A7在2θ＝21.41°时出现最强峰，其峰高为121.55nm；A8在2θ＝21.33°时出现最强峰，其峰高为148.06nm；A11在2θ＝21.43°时出现最强峰，其峰高为124.27nm。A0、A3、A4、A5、A7、A8和A11出现最强峰的位置均在21°左右，但A3、A4、A5、A7、A8和A11最强峰的峰高均低于A0，表明改性纳米TiO2、改性碳化硅和改性滑石粉的加入破坏了回收聚丙烯的结构。A3、A4、A5、A7、A8和A11分别与A0比较，均出现衍射峰的增多现象，且存在位置与A0相同，强度不同的衍射峰，表明改性纳米TiO2、改性碳化硅和改性滑石粉已经分散到回收聚丙烯材料中，且改善了回收聚丙烯的结晶性能。
⑥扫描电子显微镜观察(SEM)
将力学性能较好的改性再生聚丙烯纳米复合材料即实施例3～5、实施例7、实施例8和实施例11制得的改性再生聚丙烯纳米复合材料和回收聚丙烯进行扫描电子显微镜观察，方法和结果如下：
具体操作为：用小刀切出改性再生聚丙烯纳米复合材料样品和回收聚丙烯冲击断面，用洗耳球吹掉塑料表面的粉末后将断面粘在导电胶上，对测试样品进行镀金处理，处理完成后将样品置于扫描电镜中扫描，设定参数，调整观测口，选择合适的位置，在电镜下观察断面形貌。
实验参数：高压设置为10kV，放大倍数设置为1.5kX，工作距离设置为10mm，电子束强度设置为10。
测试结果如图8所示，图中A0为回收聚丙烯样品，A3、A4、A5、A7、A8和A11依次对应实施例3～5、实施例7、实施例8和实施例11制得的改性再生聚丙烯纳米复合材料样品。
从图中分析可知：A0断面出现流纹与断裂分层的现象，无明显凸起；A3、A4、A5、A7、A8和A11断面均出现脱落的现象，表明改性再生聚丙烯纳米复合材料通过填充剂从回收聚丙烯基体中脱离来消耗冲击强度，填充剂从回收聚丙烯基体中脱离时与回收聚丙烯基体发生相对位移，产生一定的摩擦力使得改性再生聚丙烯纳米复合材料的冲击强度提升。A3、A4、A5、A7、A8和A11断面均无明显无机物堆积的情况，表明改性纳米TiO2、改性碳化硅和改性滑石粉在回收聚丙烯基体内分布均匀。
⑦热变形温度分析(HDT)
将力学性能较好的改性再生聚丙烯纳米复合材料即实施例3～5、实施例7、实施例8和实施例11制得的改性再生聚丙烯纳米复合材料进行热变形温度分析，方法和结果如下：
具体操作为：按GB/T1663试验方法标准截取试样。样品裁制成长度80毫米、宽度10毫米，厚度4毫米的试样。试样表面应光滑、无凹痕或飞边等缺陷，试样的叠合面应保持平整，叠合间不应有空隙。设置好实验参数后，恒温5分钟后再进行升温。每组试验至少为2个。
实验参数：恒温时间5min，恒温温度设置为30℃，升温开始温度设置为30℃，升温上限温度设置为150℃，温度上升速率设置为120℃·hr-1。
测试结果如图9所示，图中A0为回收聚丙烯样品，A3、A4、A5、A7、A8和A11依次对应实施例3～5、实施例7、实施例8和实施例11制得的改性再生聚丙烯纳米复合材料样品。
对改性再生聚丙烯纳米复合材料样品施加一定的负荷，以一定的速度升高温度，从图中分析可知：随着温度的升高A0、A3、A4、A5、A7、A8和A11的形变也缓慢增加，当达到规定的形变0.34mm时所对应的温度为材料的热变形温度；从左到右A0热变形温度最小，A3、A4、A5、A7、A8和A11的热变形温度升高但相差不大，表明改性纳米TiO2、改性碳化硅和改性滑石粉的加入改善了改性再生聚丙烯纳米复合材料的热变形温度。热变形温度越高，高分子材料的耐热性能越好，因此，改性纳米TiO2、改性碳化硅和改性滑石粉的加入有效地提高了回收聚丙烯的耐热性能。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种改性再生聚丙烯纳米复合材料，其特征在于，由主要原料和辅料组成；所述主要原料为回收聚丙烯；所述辅料为聚丙烯新料、填充剂、增韧剂、偶联剂、交联剂、增塑剂、润滑剂、相容剂和抗氧剂；
所述填充剂为改性纳米TiO2、改性碳化硅和改性滑石粉；所述增韧剂为聚烯烃弹性体即POE；
所述回收聚丙烯、聚丙烯新料、改性纳米TiO2、改性碳化硅、改性滑石粉、POE、偶联剂、交联剂、增塑剂、润滑剂、相容剂和抗氧剂的重量份配比为100:10:1～7:4～12:2～10:8:1:1:2:1:2:1。
2.根据权利要求1所述一种改性再生聚丙烯纳米复合材料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯即DBP；所述交联剂为过氧化二异丙苯即DCP；所述润滑剂为固体石蜡；所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯即PP-g-MAH；所述抗氧剂为四丙酸季戊四醇酯即1010；所述偶联剂为硅烷即KH-550。
3.根据权利要求1所述一种改性再生聚丙烯纳米复合材料，其特征在于，所述改性纳米TiO2和改性碳化硅均采用硅烷做表面改性处理；所述改性滑石粉采用钛酸酯做表面改性处理。
4.根据权利要求3所述一种改性再生聚丙烯纳米复合材料，其特征在于，所述改性纳米TiO2的表面改性方法为：将纳米TiO2干燥后，冷却，将硅烷溶于无水乙醇中，得到2％的硅烷溶液，然后再加入干燥后的纳米TiO2，在40℃条件下，搅拌反应0.5h，在80℃条件下干燥，粉碎，即得；所述纳米TiO2与2％的硅烷溶液的质量比例为10:1。
5.根据权利要求3所述一种改性再生聚丙烯纳米复合材料，其特征在于，所述改性碳化硅的表面改性方法为：将硅烷溶于无水乙醇中，得到2％的硅烷溶液，然后加入碳化硅，在40℃条件下，搅拌反应0.5h，在80℃条件下干燥，粉碎，即得；所述碳化硅与2％的硅烷溶液的质量比例为10:1。
6.根据权利要求3所述一种改性再生聚丙烯纳米复合材料，其特征在于，所述改性滑石粉的表面改性方法为：将滑石粉干燥后，冷却，将钛酸酯溶于无水乙醇中，得到2％的钛酸酯溶液，然后加入干燥后的滑石粉，在40℃条件下，搅拌反应10min，在70℃条件下干燥，即得；所述滑石粉与2％的钛酸酯溶液的质量比例为10:1。
7.根据权利要求1所述一种改性再生聚丙烯纳米复合材料，其特征在于，所述回收聚丙烯、聚丙烯新料、改性纳米TiO2、改性碳化硅、改性滑石粉、POE、偶联剂、交联剂、增塑剂、润滑剂、相容剂和抗氧剂的重量份配比为100:10:7:6:4:8:1:1:2:1:2:1。
8.如权1至权7任一所述一种改性再生聚丙烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将回收聚丙烯清洗、干燥和去除铁屑，然后与聚丙烯新料混合，即得树脂原料；
S2、将改性纳米TiO2、改性碳化硅、改性滑石粉和POE混合，再球磨25～35min，即得粉末类原料；
S3、将偶联剂、交联剂、增塑剂、润滑剂、相容剂和抗氧剂进行混合，即得助剂原料；
S4、将树脂原料、粉末类原料和助剂原料放入捏合机中高速旋转25～35min，取出；
S5、将S4取出的原料熔融共混，混炼温度为165℃～170℃，然后粉碎，即得改性再生聚丙烯纳米复合材料颗粒；
S6、采用注塑机将S5所得的改性再生聚丙烯纳米复合材料颗粒进行注塑，干燥，即得改性再生聚丙烯纳米复合材料。
9.根据权利要求8所述一种改性再生聚丙烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述S5中，采用双辊开炼机进行熔融共混，采用高速粉碎机进行粉碎。
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