CN1307074A - 纳米粒子增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
纳米粒子增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法,其特点是将平均粒径为20－80nm纳米粒子、表面处理剂加入高速混合机中,进行表面分散处理,目的是使表面处理剂与纳米粒子均匀分散,然后将表面处理过的纳米粒子与聚丙烯、热塑性弹性体和经表面处理过的微米级碳酸钙按1.0－5.0∶45－99∶0－10∶0－40的比例加入双螺杆挤出机中,机筒温度170－230℃,螺杆转速60－130转/分钟,挤出造粒制备纳米粒子增韧增强聚丙烯复合材料。
Description
本发明涉及一种纳米粒子增韧强聚丙烯复合材料的制备方法，属于高分子复合材料制备领域。
聚丙烯是一种用途很广的通用塑料，但由于脆性大，限制了聚丙烯作为结构材料的应用。以往采用橡胶、玻璃纤维或微米级刚性粒子增韧聚丙烯，可以改善聚丙烯的韧性。但是，橡胶增韧的聚丙烯复合材料的刚性、拉伸强度大幅度下降，微米级刚性粒子增韧聚丙烯复合材料的拉伸强度大幅度下降，玻璃纤维增韧增强的聚丙烯复合材料加工性能大幅度下降，材料性能呈现各向异性。目前这三种方法均不能使制备的聚丙烯复合材料的力学性能、加工性能得到全面改善和提高。
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种纳米粒子增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特点是将纳米粒子、表面分散剂加入高速混合机中，使纳米粒子与分散剂均匀分散，目的是对纳米粒子进行表面分散处理，然后将经表面处理的纳米粒子与聚丙烯、热塑性弹性体、微米级碳酸钙在双螺杆挤出机上混炼制备复合材料。该复合材料综合力学性能优良，冲击强度与纯聚聚丙烯材料相比可提高1-5倍。
本发明的目的由以下技术路线实现的，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量百分数计。
纳米粒子增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法：
1．纳米粒子的表面分散处理
将平均粒径为20-80nm纳米粒子、表面处理剂，按纳米粒子与表面处理剂之比为1.0∶0.01-0.05，加入高速混合机中，于温度100-180℃，搅拌20-100分钟，使处理剂与纳米粒子均匀分散。
2．纳米粒子与聚丙烯复合制备聚丙烯复合材料
经表面分散处理的纳米粒子与聚丙烯、热塑性弹性体、和经表面处理过的微米级碳酸钙，平均粒径为1-10μm按1.0-5.0∶45-99∶0-10∶0-40加入双螺杆挤出机中，机筒温度170-230℃，螺杆转速60-130转/分钟，挤出造粒后制得纳米粒子增韧增强聚丙烯复合材料。
纳米粒子为碳酸钙、二氧化硅和/或氧化锌至少一种。
表面处理剂剂为钛酸酯、铝酸酯、硅烷、烷基酸盐和/或脂肪酸至少一种。
热塑性弹性体为聚丙烯、乙丙橡胶和/或聚烯烃弹性体至少一种。
微米级碳酸钙为经表面处理的重质或轻质碳酸钙，平均粒径为1-10μm，表面处理剂同上。
纳米粒子增韧增强聚丙烯复合材料，具有良好的化学性能，冲击强度较纯聚丙烯提高了1-5倍。如用聚丙烯/高密度聚丙烯/纳米碳酸钙进行复合，其拉伸屈服强度为28-32MPa，缺口冲击强度12-15KJ/m2，无缺口冲击强度60-90KJ/m2，加工性能基本不变。
本发明具有如下优点：
1．制备方法简单，设备损耗小，易于实现工业化。
2．纳米粒子用量少，适用于材料力学性能和加工性能要求高的场合。如汽车、摩托车、电器等配件。
3．在添加了弹性体的情况下，复合材料具有较好的低温抗冲性能。
实施例
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
1．将平均粒径为40nm纳米碳酸钙2000克，钛酸酯80克加入高速混合机中，温度为150℃混合45分钟。将处理后的纳米碳酸钙与聚丙烯、高密度聚乙烯按1.0∶46.5∶2.5比例加入双螺杆挤出机中，机筒温度200-220℃，螺杆转速60-130转/分钟，挤出造粒制得纳米碳酸钙增韧增强聚聚丙烯烯复合材料。
2．将平均粒径为20nm纳米二氧化硅2000克，十二烷基苯磺酸钠60克加入高速混合机中，温度为135℃混合45分钟。将处理过的纳米碳酸钙与聚丙烯、微米级轻质碳酸钙按1.0∶39∶10比例加入双螺杆挤出机中，机筒温度175-190℃，螺杆转速60-130转/分钟，挤出造粒制备纳米碳酸钙增韧增强聚丙烯复合材料。
3．将平均粒径为50nm纳米氧化锌2000克，硬脂酸60克加入高速混合机中，温度为135℃混合45分钟，将处理过的纳米碳酸钙与聚丙烯、热塑性弹性体、微米级轻质活性碳酸钙按1.0∶37.5∶4.0∶7.5比例在加入双螺杆挤出机中，机筒温度180-200℃，螺杆转速60-130转/分钟，挤出造粒制备纳米碳酸钙增韧增强聚丙烯复合材料。
Claims (4)
1．纳米粒子增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：
(1)纳米粒子的表面分散处理
将平均粒径为20-80nm纳米粒子、表面处理剂按纳米粒子与表面处理剂之比为1∶0.01-0.05加入高速混合机中，于温度100-180℃，搅拌20-100分钟，使表面处理剂与纳米粒子均匀分散，
(2)纳米粒子与聚丙烯复合制备聚丙烯复合材料
将表面处理过的纳米粒子与聚丙烯、热塑性弹性体和经表面处理的微米级碳酸钙平均粒径为1-10μm按1.0-5.0∶45-99∶0-10∶0-40的比例加入双螺杆挤出机中，机筒温度170-230℃，螺杆转速60-130转/分钟，挤出造粒后制得纳米粒子增韧增强聚丙烯复合材料。
2．按权利要求1所述纳米粒子增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于纳米粒子为碳酸钙、二氧化硅和/或氧化锌至少一种。
3．按权利要求1所述纳米粒子增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于表面处理剂为钛酸酯、硅烷、脂肪酸和/或烷基酸盐至少一种。
4．按权利要求1所述纳米粒子增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于热塑性弹性体为聚乙烯、乙丙橡胶和/或聚烯烃弹性体至少一种。
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