CN115637005A - 一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，包括如下重量份材料经过熔融共混挤出获得：聚丙烯92‑97份、含硫醚基团的液晶聚酯3‑8份、石墨烯和膨体聚四氟乙烯混合物作为填充剂10‑14份；所述含硫醚基团的液晶聚酯的化学结构中同时具有硫醚基团、刚性基团和柔性基团，通过硫醇与双键的“点击”化学加成作用获得具有硫醚基团的芳香二酸单体，再将其与芳香二羟基在催化剂的作用下进行缩聚获得具有硫醚基团的液晶聚酯；将具有硫醚基团的液晶聚酯与聚丙烯树脂及其他添加剂进行熔融机械共混得到具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料。

Description

一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料。

背景技术

聚丙烯(PP)是一种价格低廉的热塑性通用塑料，具有比重小、易回收、加工方便、化学稳定性好等优点，广泛应用于各个领域；但是PP同时也存在耐热性不佳，导致制品黄变、龟裂、粉化后力学等性能急剧下降或劣变而报废。因此人们对聚丙烯制品提出了更高的要求，一方面要求聚丙烯容器具有较高的耐热性能，保证在较高温度下反复使用时不发生变形，另一方面要求材料具有一定的刚度和韧性，确保制品不受外部因素而失效。为此，需要对聚丙烯的耐热性、刚度及韧性进行改进。

为了改善聚丙烯的耐热性、强度及韧性，研究工作者进行了大量的研究。CN107474397A中公开了使用通过控制聚合条件得到的两种类型的聚丙烯树脂和成核剂提高了组合物的强度和韧性，虽然该方法效果明显但是生产聚丙烯树脂条件苛刻复杂。CN101759914A中公开了通过加入矿物晶须增强剂、弹性体、无机填充剂、相容剂等及其他助剂虽然改善了刚性低、耐热性不高并提高了冲击强度，但是改善不明显，尤其是冲击强度和刚性。屈国梁等人发明的一种高透明、耐热抗冲击改性聚丙烯复合材料及其制备方法中，通过添加聚4-甲基戊烯-1、LLDPE、相容剂及其他助剂得到一种耐热抗冲聚丙烯组合物，但是使用的相容剂有毒有味，且使用的聚4-甲基戊烯-1本身耐环境差、易氧化降解。

发明内容

为了改善聚丙烯的耐热性、强度及韧性，而提供一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料。本发明将聚丙烯与含硫醚基团的液晶聚酯进行复合得到的材料具有较好的耐热性、强度以及韧性。

为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，所述复合材料是包括将如下原材料：聚丙烯、含硫醚基团的液晶聚酯、填充剂、添加剂经过熔融共混挤出获得。

进一步地，所述复合材料按重量份计包括如下原材料：聚丙烯92-97份、含硫醚基团的液晶聚酯3-8份、填充剂10-14份，添加剂3.1-6.5份。

进一步地，所述含硫醚基团的液晶聚酯具有刚韧、耐热、高阻燃优异性能，所述含硫醚基团的液晶聚酯是式Ⅰ结构化合物和/或式II结构化合物：

其中R₁为氢原子、甲基、苯基中的一种；R₂为苯基、连苯基、对二甲基苯、对二甲基联苯中的一种。

以上式Ⅰ结构化合物或式II结构化合物的含硫醚基团的液晶聚酯可通过相应的硫醇单体与丙烯酸酯类化合物进行点击化学的加成反应后再进行水解可获得具有硫醚基团的芳香二酸单体，然后将其与芳香二羟基单体进行醇与酸的酯化-缩聚反应即可得到。点击化学反应的方法与酯化-缩聚反应方法均为本领域内的常规反应。

进一步地，所述填充剂是石墨烯和膨体聚四氟乙烯(ePTFE)的混合物，其中所述石墨烯、所述膨体聚四氟乙烯(ePTFE)的质量比为6:4。

进一步地，所述添加剂包含抗氧剂、抗紫外线吸收剂、润滑剂中的一种或多种。

再进一步地，所述润滑剂为季戊四醇四硬脂酸酯、硬脂酸钙、N,N'-亚乙基双硬脂酰胺中的一种；所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂2777中的一种；抗紫外线剂为紫外线吸收剂UV-3808PP5、紫外线吸收剂UV-531、紫外线吸收剂UV-326、抗紫外线剂770中的一种或多种。

进一步地，所述复合材料按重量份计还包括如下原材料：1-2份抗氧剂、2-4份抗紫外线吸收剂、0.1-0.5份润滑剂。

有益技术效果：本发明选用的含硫醚基团的液晶聚酯具有良好的加工性能，聚酯结构对称较佳，分子结构中同时具有刚性基团和柔性基团，使液晶聚酯兼具一定的强度和柔性；本发明采用该含硫醚基团的液晶聚酯、膨体聚四氟乙烯(ePTFE)和石墨烯填充材料作用于聚丙烯，能够获得强度较好且韧性较佳的聚丙烯复合材料；其中的膨体聚四氟乙烯(ePTFE)由于在强剪切作用下具有成纤性，能够保证液晶聚酯、石墨烯在聚丙烯中分散均匀；液晶聚酯、膨体聚四氟乙烯(ePTFE)和石墨烯填充剂的加入提高了聚丙烯复合材料的耐热性能并使得材料具有一定阻燃性。本发明材料可应用于包装行业。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的数值不限制本发明的范围。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

以下实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定；若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、或相关企业提出的标准要求进行。除非另有说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比。

本发明的具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，包括如下重量份材料：聚丙烯92-97份、具有如下式Ⅰ和/或式II化学结构的含硫醚基团的液晶聚酯3-8份、含石墨烯的填充剂10-14份；

其中R₁为氢原子、甲基、苯基中的一种；R₂为苯基、连苯基、对二甲基苯、对二甲基联苯中的一种。

以上式Ⅰ和/或式II化学结构的含硫醚基团的液晶聚酯的制备过程：

(1)分别采用两个二硫氢基芳香单体化合物T1、T2与丙烯酸酯类化合物ACM进行硫醇与双键的点击加成反应分别得到含硫醚基团的芳香二酯类化合物D1、D2，对其进行水解得到含硫醚基团的芳香二酸单体AC1、AC2；反应过程为常规点击化学加成反应以及酯类化合物的水解；

(2)将含硫醚基团的芳香二酸单体AC1、AC2分别与芳香二羟基单体在催化剂的作用下进行熔融缩聚反应得到上述具有式Ⅰ或式II化学结构的含硫醚基团的液晶聚酯，反应过程为常规的酸与醇的缩合聚合成聚酯的反应。

以上步骤1和2的反应方程如下：

以上步骤1和2的具体反应过程为：

(1)在带有回流装置、搅拌装置的反应容器中，分别将T1、T2化合物与丙烯酸酯类化合物ACM(丙烯酸甲酯、2-苯基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯中的一种)在催化剂(一般为小分子胺类化合物如三乙胺和二甲基苯基膦的混合催化剂，小分子胺类化合物添加量为反应单体总质量的0.8％，二甲基苯基膦添加量为反应单体总质量的0.01％)和自由基引发剂(一般为AIBN或过氧化苯甲酰，添加量为反应单体总质量的0.5-1％)的作用下，于100℃下进行硫醇与双键的点击加成反应10h，分别得到具有硫醚基团的芳香二酯类化合物D1、D2；冷却至室温后加入过量甲醇和适量的浓度为10％的氢氧化钾，在60-70℃下搅拌回流12h后结束反应；待反应物冷却至室温后，倒入蒸馏水，用盐酸调节pH值在2-3之间进行水解，有沉淀物生成，过滤，再用蒸馏水洗涤多次后过滤，放入真空烘箱中干燥，分别得到含硫醚基团的芳香二酸单体AC1、AC2；

其中T1或T2分别与ACM的摩尔比为1:1.1；

其中，T1结构的芳香二硫醇的获得方法是：

在反应瓶中加入对甲氧基苯酚、1,6-二溴己烷、丙酮、碳酸钾，通入氮气，开启搅拌，70℃下反应18h后结束反应。冷却至室温后，将混合产物过滤，滤液用丙酮洗涤过滤后，将滤液减压蒸发得到粗产物。在粗产物中加入乙醇，通过重结晶得到纯产物T1-①。

在反应瓶中加产物T1-①、环己烯、乙醇和Pd(OH)₂，升温至70℃，将混合物回流搅拌20h后结束反应。冷却至室温后过滤并将滤液减压蒸发得到粗产品。在粗产物中加入乙二醇单丙醚和乙酸乙酯，纯化后得到纯产物T1-②。

在反应瓶中加入产物T1-②、4-(6-溴己氧基)苯甲酸、丙酮、DCC、DMAP，通入氮气，开启搅拌，常温反应18h后结束反应。将混合产物过滤，滤液用冰醋酸洗涤后再用水洗涤，分层留下有机层。加入硫酸钠干燥后过滤并减压蒸发得到粗产物。在粗产物中加入乙醇，通过重结晶得到纯产物T1-③。

在反应瓶中加入产物T1-③、硫代乙酸钾、DMF，在室温下搅拌6h后结束反应。加入水，再用乙酸乙酯萃取产物有机相，然后加入硫酸钠干燥后过滤并减压蒸发得到粗产物，在粗产物中加入乙醇，通过重结晶得到纯产物T1-④。

将产物T1-④溶于THF中，然后在0℃下往反应瓶中缓慢加入NaBH₄和水，然后在室温下反应24h后将混合物用水洗涤，然后再加入二氯甲烷溶剂萃取产物有机相，然后加入硫酸钠干燥，过滤并减压蒸发得到粗产物，在粗产物中加入乙二醇单丙醚和乙酸乙酯，纯化后得到纯产物芳香二硫醇T1。

其中，T2结构的芳香二硫醇的获得方法是：

在反应瓶中加入4-(甲氧基)苯酚、1,4-二溴丁烷、丙酮、碳酸钾，通入氮气，开启搅拌，70℃下反应20h后结束反应。冷却至室温后，将混合产物过滤，滤液用丙酮洗涤过滤后，将滤液减压蒸发得到粗产物。在粗产物中加入乙醇，通过重结晶得到纯产物T2-①。

在反应瓶中加入产物T2-①、环己烯、乙醇、Pd(OH)₂，升温至70℃，将混合物回流搅拌18h后结束反应。冷却至室温后过滤并将滤液减压蒸发得到粗产品。在粗产物中加入乙二醇单丙醚和乙酸乙酯，纯化后得到纯产物T2-②。

在反应瓶中加入产物T2-②、4-(6-溴己氧基)苯甲酸、二氯甲烷、DCC(4.9g)、DMAP，通入氮气，开启搅拌，常温反应18h后结束反应。将混合产物过滤，滤液用冰醋酸洗涤后再用水洗涤，分层留下有机层。加入硫酸钠干燥后过滤并减压蒸发得到粗产物。在粗产物中加入乙醇，通过重结晶得到纯产物T2-③。

在反应瓶中加入产物T2-③、硫代乙酸钾、DMF，在室温下搅拌5h后结束反应。加入水，再用乙酸乙酯萃取产物有机相，然后加入硫酸钠干燥后过滤并减压蒸发得到粗产物，在粗产物中加入乙醇，通过重结晶得到纯产物芳香二硫醇T2。

(2)将含硫醚基团的芳香二酸单体AC1、AC2分别与芳香二羟基单体(联苯二酚、联苯二甲醇、对苯二酚中的一种)在催化剂(反应物总质量0.5％的辛酸亚锡与反应物总质量0.2％的钛酸四丁酯)的作用下、氮气氛围及搅拌条件下加热至180℃进行反应4-6h，待蒸出液达到理论值的70-80wt％，且无气泡产生后，升温至220℃，撤去氮气，将体系抽真空至真空度小于30Pa，进行熔融缩聚反应3-6h，待产物粘度较大或有爬杆现象，停止反应，待冷却后取出即分别得到上述具有式Ⅰ或式II化学结构的含硫醚基团的液晶聚酯；

其中，AC1、AC2分别与芳香二羟基单体的摩尔比为1:1.1-1.25。

实施例1

一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，包括如下重量份材料：聚丙烯92份、具有如下式Ⅰ化学结构的含硫醚基团的液晶聚酯8份、石墨烯与ePTFE按照质量比6:4混合的混合物14份，抗氧剂1010 1份，紫外线吸收剂UV-326 4份，季戊四醇四硬脂酸酯0.5份；其中式Ⅰ化学结构中R₁为氢原子，R₂为联苯基，具体见下式Ⅰ-1的化学结构：

上述聚丙烯复合材料的制备方法如下：将上述重量份材料加入高速搅拌机中，以300-600rpm的速度搅拌10-20min，得到混合均匀的预混料；再将预混料加入到料筒温度范围为190-220℃，机头温度为210-220℃，螺杆主机转速为90-130rpm的双螺杆挤出机中挤出造粒，经水冷却后烘干，即可得到聚丙烯复合材料。

实施例2

一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，包括如下重量份材料：聚丙烯97份、具有如下式Ⅰ化学结构的含硫醚基团的液晶聚酯3份、石墨烯与ePTFE按照质量比6:4混合的混合物10份，抗氧剂2777 2份，紫外线吸收剂UV-3808PP5 2份，季戊四醇四硬脂酸酯0.1份；其中式Ⅰ化学结构中R₁为甲基，R₂为苯基，具体见下式Ⅰ-2的化学结构：

制备方法与实施例1中相同。

实施例3

一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，包括如下重量份材料：聚丙烯95份、具有如下式Ⅰ化学结构的含硫醚基团的液晶聚酯5份、石墨烯与ePTFE按照质量比6:4混合的混合物12份，抗氧剂2777 2份，紫外线吸收剂UV-531 3份，硬脂酸钙0.3份；其中式Ⅰ化学结构中R₁为苯基(以Ph表示)，R₂为联苯基，具体见下式Ⅰ-3的化学结构：

制备方法与实施例1中相同。

实施例4

一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，包括如下重量份材料：聚丙烯95份、具有如下式Ⅰ化学结构的含硫醚基团的液晶聚酯5份(与实施例1中式Ⅰ-1化学结构相同)、石墨烯与ePTFE按照质量比6:4混合的混合物12份，抗氧剂1010 1份，紫外线吸收剂UV-531 3份，硬脂酸钙0.3份。

制备方法与实施例1中相同。

实施例5

一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，包括如下重量份材料：聚丙烯92份、具有如下式Ⅰ化学结构的含硫醚基团的液晶聚酯8份、石墨烯与ePTFE按照质量比6:4混合的混合物14份，抗氧剂1010 1份，紫外线吸收剂UV-326 4份，N,N'-亚乙基双硬脂酰胺0.5份；其中式Ⅰ化学结构中R₁为苯基(以Ph表示)，R₂为联苯基，具体见下式Ⅰ-4的化学结构：

制备方法与实施例1中相同。

实施例6

一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，包括如下重量份材料：聚丙烯97份、具有如下式Ⅰ化学结构的含硫醚基团的液晶聚酯3份、石墨烯与ePTFE按照质量比6:4混合的混合物10份，抗氧剂2777 2份，紫外线吸收剂UV-3808PP5 2份，季戊四醇四硬脂酸酯0.1份；其中式Ⅰ化学结构中R₁为苯基(以Ph表示)，R₂为苯基，具体见下式Ⅰ-5的化学结构：

制备方法与实施例1中相同。

实施例7

一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，包括如下重量份材料：聚丙烯97份、具有如下式Ⅰ化学结构的含硫醚基团的液晶聚酯3份、石墨烯与ePTFE按照质量比6:4混合的混合物10份，抗氧剂2777 1份，紫外线吸收剂UV-3808PP5 2份，季戊四醇四硬脂酸酯0.1份；其中式Ⅰ化学结构中R₁为氢原子，R₂为苯基，具体见下式Ⅰ-6的化学结构：

制备方法与实施例1中相同。

实施例8

一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，包括如下重量份材料：聚丙烯95份、具有如下式Ⅰ化学结构的含硫醚基团的液晶聚酯5份(与实施例5中式Ⅰ-4的化学结构相同)、石墨烯与ePTFE按照质量比6:4混合的混合物12份，抗氧剂1010 2份，紫外线吸收剂UV-531 3份，硬脂酸钙0.3份。

制备方法与实施例1中相同。

实施例9

一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，包括如下重量份材料：聚丙烯92份、具有如下式Ⅰ化学结构的含硫醚基团的液晶聚酯8份(与实施例3中式Ⅰ-3的化学结构相同)、石墨烯与ePTFE按照质量比6:4混合的混合物14份，抗氧剂1010 2份，紫外线吸收剂UV-326 4份，N,N'-亚乙基双硬脂酰胺0.5份。

制备方法与实施例1中相同。

实施例10

一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，包括如下重量份材料：聚丙烯95份、具有如下式Ⅰ化学结构的含硫醚基团的液晶聚酯5份、石墨烯与ePTFE按照质量比6:4混合的混合物12份，抗氧剂2777 1份，紫外线吸收剂UV-3808PP5 2份，季戊四醇四硬脂酸酯0.3份；其中式II化学结构中R₁为氢原子，R₂为联苯基，具体见下式II-1的化学结构：

制备方法与实施例1中相同。

实施例11

一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，包括如下重量份材料：聚丙烯92份、具有如下式Ⅰ化学结构的含硫醚基团的液晶聚酯8份、石墨烯与ePTFE按照质量比6:4混合的混合物14份，抗氧剂1010 2份，紫外线吸收剂UV-531 3份，硬脂酸钙0.5份；其中式II化学结构中R₁为甲基，R₂为联苯基，具体见下式II-2的化学结构：

制备方法与实施例1中相同。

实施例12

一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，包括如下重量份材料：聚丙烯97份、具有如下式Ⅰ化学结构的含硫醚基团的液晶聚酯3份、石墨烯与ePTFE按照质量比6:4混合的混合物10份，抗氧剂1010 1份，紫外线吸收剂UV-326 4份，N,N'-亚乙基双硬脂酰胺0.1份；其中式II化学结构中R₁为苯基，R₂为苯基，具体见下式II-3的化学结构：

制备方法与实施例1中相同。

实施例13

一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，包括如下重量份材料：聚丙烯97份、具有如下式Ⅰ化学结构的含硫醚基团的液晶聚酯3份、石墨烯与ePTFE按照质量比6:4混合的混合物10份，抗氧剂2777 2份，紫外线吸收剂UV-326 4份，N,N'-亚乙基双硬脂酰胺0.1份；其中式II化学结构中R₁为氢原子，R₂为苯基，具体见下式II-4的化学结构：

制备方法与实施例1中相同。

实施例14

一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，包括如下重量份材料：聚丙烯95份、具有如下式Ⅰ化学结构的含硫醚基团的液晶聚酯5份(与实施例11中式II-2的化学结构)、石墨烯与ePTFE按照质量比6:4混合的混合物12份，抗氧剂2777 1份，紫外线吸收剂UV-3808PP5 2份，季戊四醇四硬脂酸酯0.3份。

制备方法与实施例1中相同。

实施例15

一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，包括如下重量份材料：聚丙烯92份、具有如下式Ⅰ化学结构的含硫醚基团的液晶聚酯8份、石墨烯与ePTFE按照质量比6:4混合的混合物14份，抗氧剂1010 1份，紫外线吸收剂UV-531 3份，硬脂酸钙0.5份；其中式II化学结构中R₁为苯基(以Ph表示)，R₂为联苯基，具体见下式II-5的化学结构：

制备方法与实施例1中相同。

实施例16

一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，包括如下重量份材料：聚丙烯92份、具有如下式Ⅰ化学结构的含硫醚基团的液晶聚酯8份(与实施例10中式II-1的化学结构)、石墨烯与ePTFE按照质量比6:4混合的混合物14份，抗氧剂1010 2份，紫外线吸收剂UV-531 3份，硬脂酸钙0.5份。

制备方法与实施例1中相同。

实施例17

一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，包括如下重量份材料：聚丙烯97份、具有如下式Ⅰ化学结构的含硫醚基团的液晶聚酯3份(与实施例11中式II-2的化学结构)、石墨烯与ePTFE按照质量比6:4混合的混合物10份，抗氧剂2777 2份，紫外线吸收剂UV-326 4份，N,N'-亚乙基双硬脂酰胺0.1份。

制备方法与实施例1中相同。

实施例18

一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，包括如下重量份材料：聚丙烯95份、具有如下式Ⅰ化学结构的含硫醚基团的液晶聚酯5份(与实施例15中式II-5的化学结构)、石墨烯与ePTFE按照质量比6:4混合的混合物12份，抗氧剂2777 1份，紫外线吸收剂UV-3808PP5 2份，季戊四醇四硬脂酸酯0.3份。

制备方法与实施例1中相同。

对比例1

本对比为纯聚丙烯材料，制备方法与实施例1相同，不同之处在于：聚丙烯树脂100份、抗氧剂1010 2份、紫外线吸收剂UV-326 4份、润滑剂N,N'-亚乙基双硬脂酰胺0.5份。

对比例2

本对比材料制备方法与实施例1相同，不同之处在于：聚丙烯树脂100份、抗氧剂1010 2份、石墨烯与ePTFE按照质量比6:4混合的混合物14份、紫外线吸收剂UV-326 4份、润滑剂N,N'-亚乙基双硬脂酰胺0.5份。

对比例3

本对比材料制备方法与实施例1相同，不同之处在于：聚丙烯树脂92份、液晶聚酯8份(实施例9制得的液晶聚酯)、抗氧剂1010 2份、紫外线吸收剂UV-326 4份、润滑剂N,N'-亚乙基双硬脂酰胺0.5份。

以上实施例和对比例配方见下表1。

表1实施例和对比例重量份配方

(注：CS表示硬脂酸钙；PETS表示季戊四醇四硬脂酸酯；EBS表示N,N'-亚乙基双硬脂酰胺)

以上配方的聚丙烯复合材料性能见表2。

表2实施例及对比例的聚丙烯复合材料的性能

从表2中实施例和对比例力学性能和耐热性能测试结果可以看出，膨体聚四氟乙烯和石墨烯的混合物作为填充剂加入PP中，对PP复合材料起到一定的增强和耐热变形作用。采用含硫醚基团的液晶聚酯对PP复合材料起到了增韧的作用，而由于含硫醚基团的液晶聚酯结构上具有刚性链段，使得聚合物保留了一定的力学强度。因此在含硫醚基团的液晶聚酯和填充剂的共同作用下，得到的PP复合材料其力学性能和耐热、阻燃性能均有一定的提升。膨体聚四氟乙烯(ePTFE)在强剪切作用下具有成纤化性，可在PP基体中形成微孔结构，利于增加含硫醚基团的液晶聚酯、石墨烯在PP间的分散。当加入的含硫醚基团的液晶聚酯含量为8份、填充剂14份时，拉伸强度最高达到46.8MPa，弯曲模量最高达到1406MPa，缺口冲击强度最高达到15.3kJ/m²，热变形温度高达123.2℃，垂直燃烧性能达到UV-0等级。因此在本发明的含硫醚基团的液晶聚酯和填充剂的共同作用下，同时提高了聚丙烯树脂的强度、韧性及耐热、阻燃性能，显示出良好的耐热性、机械强度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述复合材料是包括将如下原材料：聚丙烯、含硫醚基团的液晶聚酯、填充剂、添加剂经过熔融共混挤出获得。

2.根据权利要求1所述的一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述复合材料按重量份计包括如下原材料：聚丙烯92-97份、含硫醚基团的液晶聚酯3-8份、填充剂10-14份，添加剂3.1-6.5份。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述含硫醚基团的液晶聚酯为式Ⅰ结构化合物和/或式Ⅱ结构化合物：

其中，所述式Ⅰ结构化合物和/或式Ⅱ结构化合物中R₁为氢原子、甲基、苯基中的一种，R₂为苯基、联苯基、对二甲基苯、对二甲基联苯中的一种。

4.根据权利要求3所述的一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述填充剂是石墨烯和膨体聚四氟乙烯的混合物，其中所述石墨烯、所述膨体聚四氟乙烯的质量比为6:4。

5.根据权利要求3所述的一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述添加剂包含抗氧剂、抗紫外线吸收剂、润滑剂中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述润滑剂为季戊四醇四硬脂酸酯、硬脂酸钙、N,N'-亚乙基双硬脂酰胺中的一种；所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂2777中的一种；抗紫外线剂为紫外线吸收剂UV-3808PP5、紫外线吸收剂UV-531、紫外线吸收剂UV-326、抗紫外线剂770中的一种或多种。

7.根据权利要求3所述的一种具有刚韧、耐热、高阻燃性能的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述复合材料按重量份计还包括如下原材料：1-2份抗氧剂、2-4份抗紫外线吸收剂、0.1-0.5份润滑剂。