CN117209898A - 一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚丙烯材料技术领域，公开了一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料及其制备方法，包括以下步骤：将聚丙烯酰胺和KH550‑硬酸酯乙醇溶液分别对低长径比硫酸钙晶须进行改性，得到协同改性硫酸钙晶须；将十六烷基三甲基溴化铵先后与将三乙醇胺和正硅酸乙酯反应，得到介孔二氧化硅溶胶；将介孔二氧化硅溶胶包覆高长径比硫酸钙晶须，干燥后在其表面负载聚丙烯成核剂，得到复合改性硫酸钙晶须；最后将协同改性硫酸钙晶须、复合改性硫酸钙晶须与聚丙烯共混、挤出、造粒、注塑，得到高强度聚丙烯材料。
Description
技术领域
本发明涉及聚丙烯材料技术领域，具体为一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯材料作为一种性能优异且用途广泛的材料之一，具有耐化学性、耐热性、电绝缘性等性能。随着科学技术的不断发展，聚丙烯材料应用领域不断拓展，对聚丙烯材料的强度要求也越来越高，采用无机纤维材料来增强聚丙烯的力学性能是一种有效的改性方法。
硫酸钙纤维作为一种无机纤维材料，能够在提高聚丙烯材料强度的同时起到异相成核的作用，但硫酸钙晶须其自身与聚合物材料相容性较差，同时其在潮湿环境中易发生水化导致晶须结构发生开裂和晶型转变的问题，进而导致聚丙烯材料强度降低。
因此，通过对硫酸钙晶须改性改善其相容性和抗水化能力，发明一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将低长径比硫酸钙晶须加入聚丙烯酰胺溶液中，加热至60-65℃反应30-45min；加入KH550-硬酸酯乙醇溶液，加热至80-85℃反应50-70min，过滤，洗涤，干燥，得到协同改性硫酸钙晶须；
S2：将三乙醇胺加入十六烷基三甲基溴化铵溶液中，加热至80-85℃反应30-45min；加入正硅酸乙酯，恒温80-85℃反应2-3h，得到介孔二氧化硅溶胶；将高长径比硫酸钙晶须加入介孔二氧化硅溶胶中，室温搅拌15-30min，离心分离，干燥，得到介孔二氧化硅改性硫酸钙晶须；将介孔二氧化硅改性硫酸钙晶须超声分散在甲醇中，加入聚丙烯成核剂，室温搅拌6-8h，旋蒸，得到复合改性硫酸钙晶须；
S3：将协同改性硫酸钙晶须、复合改性硫酸钙晶须与聚丙烯共混、挤出、造粒、注塑，得到高强度聚丙烯材料。
进一步的，所述低长径比硫酸钙晶须按如下方法制备：将磷石膏、丙三醇、硫酸铁加入去离子水中混合均匀，得到磷石膏悬浮液；加入稀盐酸调节pH为4-5，加热至130-135℃反应4-5h，得到低长径比硫酸钙晶须。
进一步的，所述磷酸膏悬浮液料中，磷石膏：硫酸铁的质量比为(25-30):1。
进一步的，所述低长径比硫酸钙晶须长径比平均值为1。
进一步的，所述高长径比硫酸钙晶须按如下方法制备：将天然石膏、丙三醇、硫酸镁、硫酸铁、十六烷基三甲基溴化铵加入去离子水中混合均匀，得到天然石膏悬浮液；加入氢氧化钠调节pH为9-10，加热至120-130℃反应3-4h，得到高长径比硫酸钙晶须。
进一步的，所述天然石膏悬浮液中，天然石膏：硫酸镁：硫酸铁的质量比为(25-30):(25-30):1；十六烷基三甲基溴化铵的加入量为天然石膏、丙三醇和去离子水总质量的1-1.5wt%。
进一步的，所述高长径比硫酸钙晶须长径比平均值为35。
进一步的，所述协同改性硫酸钙晶须中，低长径比硫酸钙晶须：聚丙烯酰胺：硬酸酯：KH550的质量比为1:(0.002-0.004):(0.05-0.08):(0.15-0.24)。
进一步的，所述KH550-硬酸酯乙醇溶液中，KH550：硬酸酯质量比为3:1。
进一步的，所述介孔二氧化硅溶胶中，十六烷基三甲基溴化铵：三乙醇胺：正硅酸乙酯的质量比为2:(0.7-1):(2.5-3)。
进一步的，所述介孔二氧化硅改性硫酸钙晶须中，高长径比硫酸钙晶须：介孔二氧化硅溶胶的质量比为(0.8-1):50。
进一步的，所述复合改性硫酸钙晶须中，介孔二氧化硅改性硫酸钙晶须：聚丙烯成核剂的质量比为(5-6):1。
进一步的，所述聚丙烯成核剂为α晶型聚丙烯成核剂和β晶型聚丙烯成核剂中任意一种或两种组合。
进一步的，所述高强度聚丙烯材料中，各原料占比按质量份数计，聚丙烯88-94份，协同改性硫酸钙晶须2-4份，复合改性硫酸钙晶须4-8份。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明通过控制制备硫酸钙晶须过程中得晶型助长剂（硫酸铁、硫酸镁）和转晶剂（十六烷基三甲基溴化铵）制备得到长径比平均值分别为1的低长径比硫酸钙晶须和长径比平均值分别为高长径比35的硫酸钙晶须。由于硫酸钙晶须在含水潮湿环境中，晶须会出现裂纹和水化问题，使得晶须得晶型结构由原来的纤维状转变为柱状和板条状，导致硫酸钙填充改性后的聚丙烯材料力学性能大大降低，限制了改性后聚丙烯材料的应用领域。
本发明通过聚丙烯酰胺、KH550硅烷偶联剂和硬脂酸先后对低长径比硫酸钙晶须进行协同改性制备得到协同改性低长径比硫酸钙晶须，在硫酸钙晶须表面形成了化学吸附层，能够有效解决聚丙烯材料中硫酸钙晶须出现的裂纹和水化问题。
本发明通过将制备介孔二氧化硅溶胶对高长径比硫酸钙晶须进行包覆，并将聚丙烯成核剂负载在其表面制备得到复合改性高长径比硫酸钙晶须，能够有效提高聚丙烯材料结晶温度，降低过冷度，加快结晶速度，促进聚丙烯由α晶型转化β晶型得含量。
为了制备出高强度的聚丙烯材料，本发明思路是通过物理填充和晶型结构两个方面对聚丙烯材料进行补强。选用高长径比的硫酸钙晶须拥有更高的接触面积和晶须结构，通过制备介孔二氧化硅溶胶对晶须进行包覆，能够有效降低硫酸钙晶须在潮湿环境中的水化和开裂问题，改性后作为一种补强材料加入聚丙烯中能够有效增强材料的力学性能；接着由于其表面的介孔二氧化硅层拥有大量孔洞结构，通过将聚丙烯成核剂负载在这些孔洞中，一方面能够进一步降低硫酸钙晶须的水化和开裂问题，另一方面能够有效提高聚丙烯材料结晶温度，降低过冷度，加快结晶速度，促进聚丙烯由α晶型转化β晶型得含量，β晶型的增多能够提高材料的冲击强度和热形变温度，提高力学性能和热稳定性能。
但是，经过介孔二氧化硅溶胶包覆和负载成核剂改性后的硫酸钙晶须存在聚丙烯中分散性变差，团聚现象出现的问题，导致材料性能损失，拉伸强度下降。因此，本发明思路通过加入分散剂，提高复合改性高长径比硫酸钙晶须的分散性的同时进一步增强材料的拉伸强度。选用低长径比硫酸钙晶须通过聚丙烯酰胺、KH550硅烷偶联剂和硬脂酸先后对其进行改性处理，利用聚丙烯酰胺自身的凝絮作用，大大降低晶须的表面能，有效抑制硫酸钙晶须易发生的水化问题，利用KH550和硬酸酯进一步提高晶须在聚丙烯中的分散性由于其低长径比的特性，在共混过程中一方面由于其自身的分散性能优异能够帮助复合改性高长径比硫酸钙晶须在聚丙烯基体中分散，另一方面由于其表面拥有大分子链段能够与聚丙烯分子发生缠结，能够在聚丙烯基体与改性晶须之间实现有效链接，大大强化了界面的粘结强度；协同改性低长径比硫酸钙晶须的加入能够协同其他两种组分，使得三种组分分散均匀，结合牢固，进一步增强了聚丙烯材料的强度。
具体实施方式
下面将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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
需要说明的是，本发明所有涉及的原料的购买厂家没有任何特殊的限制示例性地包括：天然石膏规格为平均粒径27.03μｍ，比表面积为0.38m2/g，磷石膏购自贵州瓮福集团有限公司，聚丙烯规格为分子量为8-15万，密度为0.9-0.91g/cm3，熔融指数为3.12g/10min；型号为T30S；聚丙烯酰胺规格为分子量为300万，购自艾科试剂。
将购得的磷石膏充分研磨后105℃烘干，取200目筛上，400目筛下作为实施例中磷石膏原料。
实施例1：一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料的制备方法：S1：将250g磷石膏、300g丙三醇、10g硫酸铁加入7L去离子水中混合均匀，得到磷石膏悬浮液；加入稀盐酸调节pH为4，加热至130℃反应4h，得到低长径比硫酸钙晶须；长径比为1；
S2：将250g天然石膏、300g丙三醇、250g硫酸镁、10g硫酸铁、75.5g十六烷基三甲基溴化铵加入7L去离子水中混合均匀，得到天然石膏悬浮液；加入氢氧化钠调节pH为9，加热至120℃反应3h，得到高长径比硫酸钙晶须；长径比为35；
S3：将0.02g聚丙烯酰胺加入500mL去离子水中，加入10g低长径比硫酸钙晶须，加热至60℃反应30min；将0.5g硬脂酸和1.5gKH550加入100mL乙醇中混合均匀，得到KH550-硬酸酯乙醇溶液；将KH550-硬酸酯乙醇溶液加入反应溶液中，加热至80℃反应50min，过滤，洗涤，干燥，得到协同改性硫酸钙晶须；
S4：将20g十六烷基三甲基溴化铵加入2.4L去离子水中，加入7g三乙醇胺，加热至80℃反应30min；加入25g正硅酸乙酯，恒温80℃反应2h，得到介孔二氧化硅溶胶；将8g高长径比硫酸钙晶须加入500g介孔二氧化硅溶胶中，室温搅拌15min，离心分离，干燥，得到介孔二氧化硅改性硫酸钙晶须；将6g介孔二氧化硅改性硫酸钙晶须超声分散在50mL甲醇中，加入1g聚丙烯成核剂NU-100，室温搅拌6h，旋蒸，得到复合改性硫酸钙晶须；
S5：将2g协同改性硫酸钙晶须、4g复合改性硫酸钙晶须与94g聚丙烯共混、挤出、造粒，得到高强度聚丙烯材料。
实施例2：一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料的制备方法：S1：将250g磷石膏、300g丙三醇、10g硫酸铁加入7L去离子水中混合均匀，得到磷石膏悬浮液；加入稀盐酸调节pH为4，加热至130℃反应4h，得到低长径比硫酸钙晶须；长径比为1；
S2：将250g天然石膏、300g丙三醇、250g硫酸镁、10g硫酸铁、75.5g十六烷基三甲基溴化铵加入7L去离子水中混合均匀，得到天然石膏悬浮液；加入氢氧化钠调节pH为9，加热至120℃反应3h，得到高长径比硫酸钙晶须；长径比为35；
S3：将0.03g聚丙烯酰胺加入500mL去离子水中，加入10g低长径比硫酸钙晶须，加热至60℃反应30min；将0.6g硬脂酸和1.8gKH550加入100mL乙醇中混合均匀，得到KH550-硬酸酯乙醇溶液；将KH550-硬酸酯乙醇溶液加入反应溶液中，加热至80℃反应50min，过滤，洗涤，干燥，得到协同改性硫酸钙晶须；
S4：将20g十六烷基三甲基溴化铵加入2.4L去离子水中，加入8g三乙醇胺，加热至80℃反应30min；加入25g正硅酸乙酯，恒温80℃反应2h，得到介孔二氧化硅溶胶；将9g高长径比硫酸钙晶须加入500g介孔二氧化硅溶胶中，室温搅拌15min，离心分离，干燥，得到介孔二氧化硅改性硫酸钙晶须；将5g介孔二氧化硅改性硫酸钙晶须超声分散在50mL甲醇中，加入1g聚丙烯成核剂NU-100，室温搅拌6h，旋蒸，得到复合改性硫酸钙晶须；
S5：将4g协同改性硫酸钙晶须、8g复合改性硫酸钙晶须与88g聚丙烯共混、挤出、造粒，得到高强度聚丙烯材料。
实施例3：一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料的制备方法：S1：将250g磷石膏、300g丙三醇、10g硫酸铁加入7L去离子水中混合均匀，得到磷石膏悬浮液；加入稀盐酸调节pH为4，加热至130℃反应4h，得到低长径比硫酸钙晶须；长径比为1；
S2：将250g天然石膏、300g丙三醇、250g硫酸镁、10g硫酸铁、75.5g十六烷基三甲基溴化铵加入7L去离子水中混合均匀，得到天然石膏悬浮液；加入氢氧化钠调节pH为9，加热至120℃反应3h，得到高长径比硫酸钙晶须；长径比为35；
S3：将0.04g聚丙烯酰胺加入500mL去离子水中，加入10g低长径比硫酸钙晶须，加热至60℃反应30min；将0.8g硬脂酸和2.4gKH550加入100mL乙醇中混合均匀，得到KH550-硬酸酯乙醇溶液；将KH550-硬酸酯乙醇溶液加入反应溶液中，加热至80℃反应50min，过滤，洗涤，干燥，得到协同改性硫酸钙晶须；
S4：将20g十六烷基三甲基溴化铵加入2.4L去离子水中，加入10g三乙醇胺，加热至80℃反应30min；加入30g正硅酸乙酯，恒温80℃反应2h，得到介孔二氧化硅溶胶；将10g高长径比硫酸钙晶须加入500g介孔二氧化硅溶胶中，室温搅拌15min，离心分离，干燥，得到介孔二氧化硅改性硫酸钙晶须；将5g介孔二氧化硅改性硫酸钙晶须超声分散在50mL甲醇中，加入1g聚丙烯成核剂NU-100，室温搅拌6h，旋蒸，得到复合改性硫酸钙晶须；
S5：将3g协同改性硫酸钙晶须、6g复合改性硫酸钙晶须与91g聚丙烯共混、挤出、造粒，得到高强度聚丙烯材料。
对比例1：一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料的制备方法：将20g十四烷基三甲基溴化铵加入2.4L去离子水中，加入7g三乙醇胺，加热至80℃反应30min；加入25g正硅酸乙酯，恒温80℃反应2h，得到介孔二氧化硅溶胶；将8g高长径比硫酸钙晶须加入500g介孔二氧化硅溶胶中，室温搅拌15min，离心分离，干燥，得到介孔二氧化硅改性硫酸钙晶须；将6g介孔二氧化硅改性硫酸钙晶须超声分散在50mL甲醇中，加入1g聚丙烯成核剂NU-100，室温搅拌6h，旋蒸，得到复合改性硫酸钙晶须；高长径比硫酸钙晶须长径比为35。
其余步骤与实施例1相同。
对比例2：一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料的制备方法：将20g十八烷基三甲基溴化铵加入2.4L去离子水中，加入7g三乙醇胺，加热至80℃反应30min；加入25g正硅酸乙酯，恒温80℃反应2h，得到介孔二氧化硅溶胶；将8g高长径比硫酸钙晶须加入500g介孔二氧化硅溶胶中，室温搅拌15min，离心分离，干燥，得到介孔二氧化硅改性硫酸钙晶须；将6g介孔二氧化硅改性硫酸钙晶须超声分散在50mL甲醇中，加入1g聚丙烯成核剂NU-100，室温搅拌6h，旋蒸，得到复合改性硫酸钙晶须；高长径比硫酸钙晶须长径比为35。
其余步骤与实施例1相同。
对比例3：一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料的制备方法：将10g低长径比硫酸钙晶须、0.5g硬脂酸和1.5gKH550加入100mL乙醇中混合均匀，得到KH550-硬酸酯乙醇溶液；将KH550-硬酸酯乙醇溶液加入反应溶液中，加热至80℃反应50min，过滤，洗涤，干燥，得到协同改性硫酸钙晶须；低长径比硫酸钙晶须长径比为1。
其余步骤与实施例1相同。
对比例4：一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料的制备方法：S1：将250g天然石膏、300g丙三醇、250g硫酸镁、10g硫酸铁、75.5g十六烷基三甲基溴化铵加入7L去离子水中混合均匀，得到天然石膏悬浮液；加入氢氧化钠调节pH为9，加热至120℃反应3h，得到高长径比硫酸钙晶须；长径比为35；
S2：将20g十六烷基三甲基溴化铵加入2.4L去离子水中，加入8g三乙醇胺，加热至80℃反应30min；加入25g正硅酸乙酯，恒温80℃反应2h，得到介孔二氧化硅溶胶；将9g高长径比硫酸钙晶须加入500g介孔二氧化硅溶胶中，室温搅拌15min，离心分离，干燥，得到介孔二氧化硅改性硫酸钙晶须；将5g介孔二氧化硅改性硫酸钙晶须超声分散在50mL甲醇中，加入1g聚丙烯成核剂NU-100，室温搅拌6h，旋蒸，得到复合改性硫酸钙晶须；
S3：将6g复合改性硫酸钙晶须与94g聚丙烯共混、挤出、造粒，得到高强度聚丙烯材料。
对比例5：一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料的制备方法：S1：将250g磷石膏、300g丙三醇、10g硫酸铁加入7L去离子水中混合均匀，得到磷石膏悬浮液；加入稀盐酸调节pH为4，加热至130℃反应4h，得到低长径比硫酸钙晶须；长径比为1；
S2：将0.03g聚丙烯酰胺加入500mL去离子水中，加入10g低长径比硫酸钙晶须，加热至60℃反应30min；将0.6g硬脂酸和1.8gKH550加入100mL乙醇中混合均匀，得到KH550-硬酸酯乙醇溶液；将KH550-硬酸酯乙醇溶液加入反应溶液中，加热至80℃反应50min，过滤，洗涤，干燥，得到协同改性硫酸钙晶须；
S3：将6g协同改性硫酸钙晶须与94g聚丙烯共混、挤出、造粒，得到高强度聚丙烯材料。
试验：拉伸性能测试：将实施例1-3和对比例1-5制备得到聚丙烯注塑成170mm×10mm×4mm尺寸的样条，在潮湿环境中静置24h，按照GB/T 1040.1-2006进行测试，拉伸速率为50mm/min；
冲击性能测试：将实施例1-3和对比例1-5制备得到的聚丙烯注塑成80mm×10mm×4mm尺寸的样条，在潮湿环境中静置24h，按照GB/T 1843-2008进行测试，摆锤能量为2.00J。
结论：实施例1-3制备得到的聚丙烯材料具有优异的力学性能。
对比例1-2中，用C14和C18表面活性剂代替C16表面活性剂，C14表面活性剂导致介孔二氧化硅溶胶中胶体粒子过大不易包覆，C18表面活性剂导致介孔二氧化硅溶胶中胶体粒子容易聚集，溶胶稳定性降低，两者都导致改性后负载能力和放水化能力降低，导致聚丙烯材料力学性能下降。
对比例3中，未加入聚丙烯酰胺进行改性，导致硬脂酸和KH550改性晶须后稳定性降低，容易发生剥离，导致分散性能和放水化能力降低，导致聚丙烯材料力学性能下降。
对比例4-5中，只添加单一改性硫酸钙晶须作为补强材料，只加入复合改性硫酸钙晶须导致在聚丙烯基体中分散不均，只加入协同改性硫酸钙晶须导致聚丙烯基体β晶型减少，结晶速率降低，两者都导致聚丙烯材料力学性能降低。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将低长径比硫酸钙晶须加入聚丙烯酰胺溶液中，加热至60-65℃反应30-45min；加入KH550-硬酸酯乙醇溶液，加热至80-85℃反应50-70min，过滤，洗涤，干燥，得到协同改性硫酸钙晶须；
S2：将三乙醇胺加入十六烷基三甲基溴化铵溶液中，加热至80-85℃反应30-45min；加入正硅酸乙酯，恒温80-85℃反应2-3h，得到介孔二氧化硅溶胶；将高长径比硫酸钙晶须加入介孔二氧化硅溶胶中，室温搅拌15-30min，离心分离，干燥，得到介孔二氧化硅改性硫酸钙晶须；将介孔二氧化硅改性硫酸钙晶须超声分散在甲醇中，加入聚丙烯成核剂，室温搅拌6-8h，旋蒸，得到复合改性硫酸钙晶须；
S3：将协同改性硫酸钙晶须、复合改性硫酸钙晶须与聚丙烯共混、挤出、造粒、注塑，得到高强度聚丙烯材料。
2.根据权利要求1所述的一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述低长径比硫酸钙晶须按如下方法制备：
将磷石膏、丙三醇、硫酸铁加入去离子水中混合均匀，得到磷石膏悬浮液；加入稀盐酸调节pH为4-5，加热至130-135℃反应4-5h，得到低长径比硫酸钙晶须。
3.根据权利要求2所述的一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述磷石膏悬浮液中，磷石膏：硫酸铁的质量比为(25-30):1。
4.根据权利要求1所述的一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述高长径比硫酸钙晶须按如下方法制备：
将天然石膏、丙三醇、硫酸镁、硫酸铁、十六烷基三甲基溴化铵加入去离子水中混合均匀，得到天然石膏悬浮液；加入氢氧化钠调节pH为9-10，加热至120-130℃反应3-4h，得到高长径比硫酸钙晶须。
5.根据权利要求4所述的一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述天然石膏悬浮液中，天然石膏：硫酸镁：硫酸铁的质量比为(25-30):(25-30):1；十六烷基三甲基溴化铵的加入量为天然石膏、丙三醇和去离子水总质量的1-1.5wt%。
6.根据权利要求1所述的一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述协同改性硫酸钙晶须中，低长径比硫酸钙晶须：聚丙烯酰胺：硬酸酯：KH550的质量比为1:(0.002-0.004):(0.05-0.08):(0.15-0.24)；所述KH550-硬酸酯乙醇溶液中，KH550：硬酸酯质量比为3:1。
7.根据权利要求1所述的一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述介孔二氧化硅溶胶中，十六烷基三甲基溴化铵：三乙醇胺：正硅酸乙酯的质量比为2:(0.7-1):(2.5-3)；所述介孔二氧化硅改性硫酸钙晶须中，高长径比硫酸钙晶须：介孔二氧化硅溶胶的质量比为(0.8-1):50。
8.根据权利要求1所述的一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述复合改性硫酸钙晶须中，介孔二氧化硅改性硫酸钙晶须：聚丙烯成核剂的质量比为(5-6):1；所述聚丙烯成核剂为α晶型聚丙烯成核剂和β晶型聚丙烯成核剂中任意一种或两种组合。
9.根据权利要求1所述的一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：所述高强度聚丙烯材料中，各原料占比按质量份数计，聚丙烯88-94份，协同改性硫酸钙晶须2-4份，复合改性硫酸钙晶须4-8份。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种硫酸钙填充的高强度聚丙烯材料的制备方法制备得到的聚丙烯材料。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102234394A (zh) * | 2011-04-18 | 2011-11-09 | 刘立文 | 一种硫酸钙晶须改性聚丙烯复合材料及其制备方法 |
| CN114835477A (zh) * | 2021-02-25 | 2022-08-02 | 李婷 | 一种多功能净水陶瓷材料 |
| CN115011036A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-09-06 | 宿迁联宏新材料有限公司 | 一种表面改性硫酸钙晶须增强增韧聚丙烯复合材料及其制备方法 |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 杨丽庭等: "硫酸钙晶须的制备及其改性聚丙烯性能的研究", 华南师范大学学报（自然科学版）, vol. 52, no. 2, pages 24 - 30 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116970248A (zh) * | 2023-06-29 | 2023-10-31 | 湖南联塑科技实业有限公司 | 一种两性聚丙烯酰胺改性pvc排水排污管及制备方法 |
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