CN111892777A - 一种草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料，由无序共聚聚丙烯100份、聚丙烯接枝马来酸酐4‑10份、草木灰10‑20份、纳米二氧化硅4‑8份、纳米银0.5‑1.0份、壳聚糖15‑25份、液体石蜡20‑30份制成。本发明还提供了上述草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料的制备方法。本发明提供的无序共聚聚丙烯复合材料利用草木灰进行增强，大大提高了其力学性能，加入了纳米二氧化硅进行改性，进一步提高了无序共聚聚丙烯材料的耐冲击性能；同时，将草木灰和纳米二氧化硅、纳米银利用壳聚糖进行包覆，再分散于液体石蜡中，同时加入了增溶剂聚丙烯接枝马来酸酐，大大提高了其与无序共聚聚丙烯的相容性，避免了草木灰和纳米二氧化硅、纳米银加入后材料中出现缺陷(比如空隙、分层、夹杂、纤维分布不均等)，降低纤维增强聚合物基复合材料料的延展性、断裂韧性、疲劳寿命、抗蠕变损伤的能力的问题。加入了纳米银，提高其抗菌性能。
Description
技术领域
本发明属于化学领域，特别提供了一种草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料。
背景技术
无序共聚聚丙烯是一种综合性能十分优异的热塑性通用塑料，其具有易加工、密度小、生产成本低等特点，所以无序共聚聚丙烯在家用电器、日常用品包装材料、汽车工业等行业有着广泛的应用，成为近些年来增长速度最快的塑料之一。然而无序共聚聚丙烯也有一些缺点，比如：抗蠕变性差、熔点较低、尺寸稳定性不好、热变形温度低、低温脆性等，制约了其作为工程受力材料的应用。如果想提高无序共聚聚丙烯的耐热性和冲击强度，拓宽其应用范围，就应对无序共聚聚丙烯进行改性。
无序共聚聚丙烯主要的改性方法可分为三种：化学改性、物理改性和成核剂改性。化学改性方法主要是通过改变分子链的整体结构进而提高整体性能，其中主要包括共聚改性、接枝改性、交联改性。物理改性方法主要通过改变分子聚集态整体结构进而提高性能，主要可分为三大类：填充改性、增强改性、共混改性，通过改变无序共聚聚丙烯的分子聚集态结构以改善其性能。成核剂改性是针对无序共聚聚丙烯的结晶形态变化，这种改性方式可以从结构上增强无序共聚聚丙烯的性能，主要是改变结晶形态。
然而，目前，改性的无序共聚聚丙烯材料性能仍然不能满足需求。随着当今工业的发展，市场上的需求对无序共聚聚丙烯复合材料的要求越来越高，具有更优异性能的无序共聚聚丙烯复合材料已经成为研究热点。
发明内容
技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料。
技术方案：本发明提供的一种草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料，由无序共聚聚丙烯100份、聚丙烯接枝马来酸酐4-10份、草木灰10-20份、纳米二氧化硅4-8份、纳米银0.5-1.0份、壳聚糖15-25份、液体石蜡20-30份制成。
作为优选，所述草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料，由无序共聚聚丙烯100份、聚丙烯接枝马来酸酐6-8份、草木灰14-16份、纳米二氧化硅5-7份、纳米银0.6-0.8份、壳聚糖18-22份、液体石蜡24-26份制成。
作为优选，所述草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料，由无序共聚聚丙烯100份、聚丙烯接枝马来酸酐7份、草木灰15份、纳米二氧化硅6份、纳米银0.7份、壳聚糖20份、液体石蜡25份制成。
作为优选，所述草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料包括无序共聚聚丙烯以及分散于无序共聚聚丙烯内的壳聚糖包覆的草木灰、壳聚糖包覆的纳米二氧化硅，以及分散于无序共聚聚丙烯与壳聚糖包覆的草木灰、壳聚糖包覆的纳米二氧化硅之间的液体石蜡组成。
本发明还提供了上述草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将10-20份的壳聚糖溶解于1％的冰乙酸溶液中，加热至70-80℃，边搅拌边加入草木灰，搅拌至冰乙酸溶液挥干，冷却；
(2)将余量的壳聚糖溶解于1％的冰乙酸溶液中，加热至70-80℃，边搅拌边加入纳米二氧化硅，搅拌至冰乙酸溶液挥干，冷却；
(3)将液体石蜡加热至30-40℃，边搅拌边加入步骤(1)和步骤(2)的固体，冷却至室温，形成分散于液体石蜡间的无序共聚聚丙烯与壳聚糖包覆的草木灰、壳聚糖包覆的纳米二氧化硅；
(4)将无序共聚聚丙烯与分散于液体石蜡间的无序共聚聚丙烯与壳聚糖包覆的草木灰、壳聚糖包覆的纳米二氧化硅在双螺杆挤出机中熔融共混，即得草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料。
其中，步骤(4)中，挤出机螺杆转速为400-500rpm，挤出机的喂料量为80-120kg/h，挤出机各区温度为190-220℃。
有益效果：本发明提供的无序共聚聚丙烯复合材料利用草木灰进行增强，大大提高了其力学性能，加入了纳米二氧化硅进行改性，进一步提高了无序共聚聚丙烯材料的耐冲击性能；同时，将草木灰和纳米二氧化硅、纳米银利用壳聚糖进行包覆，再分散于液体石蜡中，同时加入了增溶剂聚丙烯接枝马来酸酐，大大提高了其与无序共聚聚丙烯的相容性，避免了草木灰和纳米二氧化硅、纳米银加入后材料中出现缺陷(比如空隙、分层、夹杂、纤维分布不均等)，降低纤维增强聚合物基复合材料料的延展性、断裂韧性、疲劳寿命、抗蠕变损伤的能力的问题。加入了纳米银，提高其抗菌性能。
附图说明
图1为实施例1的草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料的扫描电镜图。
具体实施方式
下面对本发明作出进一步说明。
实施例1
草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料，由无序共聚聚丙烯100份、聚丙烯接枝马来酸酐7份、草木灰15份、纳米二氧化硅6份、纳米银0.7份、壳聚糖20份、液体石蜡25份制成。
上述草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将10-20份的壳聚糖溶解于1％的冰乙酸溶液中，加热至75℃，边搅拌边加入草木灰，搅拌至冰乙酸溶液挥干，冷却；
(2)将余量的壳聚糖溶解于1％的冰乙酸溶液中，加热至75℃，边搅拌边加入纳米二氧化硅，搅拌至冰乙酸溶液挥干，冷却；
(3)将液体石蜡加热至35℃，边搅拌边加入步骤(1)和步骤(2)的固体，冷却至室温，形成分散于液体石蜡间的无序共聚聚丙烯与壳聚糖包覆的草木灰、壳聚糖包覆的纳米二氧化硅；
(4)将无序共聚聚丙烯与分散于液体石蜡间的无序共聚聚丙烯与壳聚糖包覆的草木灰、壳聚糖包覆的纳米二氧化硅在双螺杆挤出机中熔融共混，即得草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料；其中，挤出机螺杆转速为450rpm，挤出机的喂料量为100kg/h，挤出机各区温度为205℃。
实施例2
草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料，由无序共聚聚丙烯100份、聚丙烯接枝马来酸酐4份、草木灰10份、纳米二氧化硅8份、纳米银0.5份、壳聚糖15份、液体石蜡20份制成。
草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料包括无序共聚聚丙烯以及分散于无序共聚聚丙烯内的壳聚糖包覆的草木灰、壳聚糖包覆的纳米二氧化硅，以及分散于无序共聚聚丙烯与壳聚糖包覆的草木灰、壳聚糖包覆的纳米二氧化硅之间的液体石蜡组成。
上述草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将10份的壳聚糖溶解于1％的冰乙酸溶液中，加热至70℃，边搅拌边加入草木灰，搅拌至冰乙酸溶液挥干，冷却；
(2)将余量的壳聚糖溶解于1％的冰乙酸溶液中，加热至70℃，边搅拌边加入纳米二氧化硅，搅拌至冰乙酸溶液挥干，冷却；
(3)将液体石蜡加热至30℃，边搅拌边加入步骤(1)和步骤(2)的固体，冷却至室温，形成分散于液体石蜡间的无序共聚聚丙烯与壳聚糖包覆的草木灰、壳聚糖包覆的纳米二氧化硅；
(4)将无序共聚聚丙烯与分散于液体石蜡间的无序共聚聚丙烯与壳聚糖包覆的草木灰、壳聚糖包覆的纳米二氧化硅在双螺杆挤出机中熔融共混，即得草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料；其中，挤出机螺杆转速为400rpm，挤出机的喂料量为80kg/h，挤出机各区温度为190℃。
实施例3
草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料，由无序共聚聚丙烯100份、聚丙烯接枝马来酸酐10份、草木灰20份、纳米二氧化硅4份、纳米银1.0份、壳聚糖25份、液体石蜡30份制成。
所述草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料包括无序共聚聚丙烯以及分散于无序共聚聚丙烯内的壳聚糖包覆的草木灰、壳聚糖包覆的纳米二氧化硅，以及分散于无序共聚聚丙烯与壳聚糖包覆的草木灰、壳聚糖包覆的纳米二氧化硅之间的液体石蜡组成。
上述草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将20份的壳聚糖溶解于1％的冰乙酸溶液中，加热至80℃，边搅拌边加入草木灰，搅拌至冰乙酸溶液挥干，冷却；
(2)将余量的壳聚糖溶解于1％的冰乙酸溶液中，加热至80℃，边搅拌边加入纳米二氧化硅，搅拌至冰乙酸溶液挥干，冷却；
(3)将液体石蜡加热至40℃，边搅拌边加入步骤(1)和步骤(2)的固体，冷却至室温，形成分散于液体石蜡间的无序共聚聚丙烯与壳聚糖包覆的草木灰、壳聚糖包覆的纳米二氧化硅；
(4)将无序共聚聚丙烯与分散于液体石蜡间的无序共聚聚丙烯与壳聚糖包覆的草木灰、壳聚糖包覆的纳米二氧化硅在双螺杆挤出机中熔融共混，即得草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料；其中，挤出机螺杆转速为500rpm，挤出机的喂料量120kg/h，挤出机各区温度为220℃。
实施例4
草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料，由无序共聚聚丙烯100份、聚丙烯接枝马来酸酐6份、草木灰14份、纳米二氧化硅5份、纳米银0.6份、壳聚糖18份、液体石蜡24份制成。
所述草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料包括无序共聚聚丙烯以及分散于无序共聚聚丙烯内的壳聚糖包覆的草木灰、壳聚糖包覆的纳米二氧化硅，以及分散于无序共聚聚丙烯与壳聚糖包覆的草木灰、壳聚糖包覆的纳米二氧化硅之间的液体石蜡组成。
其制备方法与实施例1相同。
实施例5
草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料，由无序共聚聚丙烯100份、聚丙烯接枝马来酸酐8份、草木灰16份、纳米二氧化硅7份、纳米银0.8份、壳聚糖22份、液体石蜡26份制成。
所述草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料包括无序共聚聚丙烯以及分散于无序共聚聚丙烯内的壳聚糖包覆的草木灰、壳聚糖包覆的纳米二氧化硅，以及分散于无序共聚聚丙烯与壳聚糖包覆的草木灰、壳聚糖包覆的纳米二氧化硅之间的液体石蜡组成。
其制备方法与实施例1相同。
测试实施例1至实施例5的草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料性能，结果如下：
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料，其特征在于：由无序共聚聚丙烯100份、聚丙烯接枝马来酸酐4-10份、草木灰10-20份、纳米二氧化硅4-8份、纳米银0.5-1.0份、壳聚糖15-25份、液体石蜡20-30份制成。
2.根据权利要求1所述的一种草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料，其特征在于：由无序共聚聚丙烯100份、聚丙烯接枝马来酸酐6-8份、草木灰14-16份、纳米二氧化硅5-7份、纳米银0.6-0.8份、壳聚糖18-22份、液体石蜡24-26份制成。
3.根据权利要求1所述的一种草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料，其特征在于：由无序共聚聚丙烯100份、聚丙烯接枝马来酸酐7份、草木灰15份、纳米二氧化硅6份、纳米银0.7份、壳聚糖20份、液体石蜡25份制成。
4.根据权利要求1所述的一种草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料，其特征在于：所述草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料包括无序共聚聚丙烯以及分散于无序共聚聚丙烯内的壳聚糖包覆的草木灰、壳聚糖包覆的纳米二氧化硅，以及分散于无序共聚聚丙烯与壳聚糖包覆的草木灰、壳聚糖包覆的纳米二氧化硅之间的液体石蜡组成。
5.根据权利要求1所述的一种草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将10-20份的壳聚糖溶解于1％的冰乙酸溶液中，加热至70-80℃，边搅拌边加入草木灰，搅拌至冰乙酸溶液挥干，冷却；
(2)将余量的壳聚糖溶解于1％的冰乙酸溶液中，加热至70-80℃，边搅拌边加入纳米二氧化硅，搅拌至冰乙酸溶液挥干，冷却；
(3)将液体石蜡加热至30-40℃，边搅拌边加入步骤(1)和步骤(2)的固体，冷却至室温，形成分散于液体石蜡间的无序共聚聚丙烯与壳聚糖包覆的草木灰、壳聚糖包覆的纳米二氧化硅；
(4)将无序共聚聚丙烯与分散于液体石蜡间的无序共聚聚丙烯与壳聚糖包覆的草木灰、壳聚糖包覆的纳米二氧化硅在双螺杆挤出机中熔融共混，即得草木灰增强无序共聚聚丙烯复合材料。
6.根据权利要求1所述的一种璃纤维增强无序共聚聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，挤出机螺杆转速为400-500rpm，挤出机的喂料量为80-120kg/h，挤出机各区温度为190-220℃。
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