CN1498915A - 聚烯烃/嫩江蛋白石轻质页岩复合材料 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种将聚烯烃/嫩江蛋白石轻质页岩复合材料的制备方法，通过分选与粉碎到一定粒度的嫩江蛋白石轻质页岩仍保持原矿物的晶体形态与多孔吸附特性。通过助剂处理后蛋白石轻质页岩粉以库仑力、范德华力可以均匀地分散在聚烯烃树脂中，也有部分聚合物嵌入蛋白石轻质页岩的纳米级、微米级细孔中，结合成的高性能的复合材料。本发明的制法操作简单，生产效率高，成本降低且复合材料性能优越。

Description

聚烯烃/嫩江蛋白石轻质页岩复合材料

本发明涉及一种制备聚烯烃/嫩江蛋白石轻质页岩复合材料的制备方法。

聚烯烃主要有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等产量最大的一类通用热塑性塑料，具有价廉、应用广、加工方便等优点。由于大分子链的柔性，使聚烯烃的刚性及硬度偏低，聚乙烯膜开口困难等，限制了它们的进一步应用。改进的方法是加入无机填料。

本发明是应用嫩江地区的特产蛋白石轻质页岩，经过粉碎、特殊的超细加工和处理，可以制备性能优异的复合材料。

本发明的聚烯烃/嫩江蛋白石轻质页岩复合材料包括如下组分和含量(质量份)

聚烯烃                 100

嫩江蛋白石页岩粉       0.1-60

助剂                   0.05-5

本发明所用的聚烯烃是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚氯乙烯及ABS、NS等均聚物和共聚物，本发明可用工业级的上述聚烯烃作为原料。

本发明所提供的蛋白石轻质页岩是一类矿物，主要成份蛋白石，化学成为为SiO₂、nH₂O。常含有蒙脱石、方英石、磷英石和有机质、石英、长石等，化学成分为：81.01～89.14的SiO₂，3.67～7.84Al₂O₃，0.37～1.68Fe₂O₃，含水量为1-14％，矿石具有大量毛孔状微孔隙，比表面积特别大，可达277.3cm²/g，吸水率74.4％，孔径5-20nm。

矿物初粉可达30-80μm，超细加工可达0.1-30μm。

矿粉的含量本发明中为0.1-60(质量份)，当含量低于0.1份时，蛋白石不足以产生增强作用、特殊功能和耐热等特性，当含量超过60份时，复合材料难以挤出造粒。在本发明中，蛋白石粉的最佳用量为0.5-30份。

本发明采用的助剂为脂肪酸、氨基酸、长链烷基铵盐等。还可以加入润滑剂相容剂等。其作用是改善蛋白石与有机高分子基体之间的机容性，控制树脂的结晶形态以改善复合材料的韧性、刚度和进一步降低球晶的尺寸，提高复合材料的透明度、开口性、提高加工效率和应用性能。润滑剂可以是石蜡、高分子蜡等，相容剂为聚合物接枝顺丁烯二酸酐、苯乙烯等。

添加剂可单独或配合使用。

本发明聚烯烃/蛋白石轻质页岩复合材料制备方法是按下述步骤进行：

(1)将某一种(或几种)聚合物在105℃烘干脱水

(2)将蛋白石轻质页岩经粉碎及超细加工并干燥去水

(3)将100份聚烯烃树脂和0.1-50份蛋白石轻质页岩粉及0.05-5份的助剂、添加剂加入高速提合机中，高速搅拌5-10min，混合均匀后在130-200℃下以双螺杆挤出造粒机组挤出造粒包装。

实施例1

高密度聚乙烯105℃烘干备用；嫩江蛋白石轻质页岩粉20μm，干燥，脱水；将100份树脂与10份蛋白石页岩粉及硬脂酸加入高速捏合机中，高速搅拌5min、混合均匀后挤出造粒，用注样机制成标准试样，测力学性能。

                               表1

                                                      热变形温度

                                拉伸强度    冲击强度

 实例   蛋白石粉(g)  聚乙烯(g)                        ℃

                                MPa         KJm^-2

                                                      186MPa

 1      10           100        22          8         140

 2      20           100        19.5        9         148

 3      30           100        18.6        10        151

 4      40           100        17.0        11        154

 5      50           100        15.2        16        156

实施例2-5，蛋白石粉量分别为20、30、40、50，对应性能见表1

实施例6(PAN)

聚丙烯腈(均聚物：6：10⁴；7：10⁵；8：10⁶；、共聚物：9：PAN-VAC；10：聚醚相对分子质量是10³)；嫩江蛋白石轻质页岩粉(OPAL)2μm以下，二甲基甲酰胺(DMF)或其它溶剂首先将不同相对分子质量PAN溶于DMF中，溶解均匀后加入处理过的OPAL，然后用特制的成膜机或直接成膜或纺制成纤维。

实施例7-10 PAN、聚醚相对分子质量分别是10³、、、10⁴、10⁵、10⁶，将聚合物与OPAL及朦脱土经处理后与ABS共混，配方及性能见表2

                           表2

实例     聚合物    无机矿物    拉伸强度MPa   冲击强度KJm^-2

6        100        5          43.5          24.66

7        100        5          45.5          25.36

8        100        5          45.0          23.15

9        100        5          43.0          22.20

10       100        5          40.0          22.00

Claims (8)

1、一类聚烯烃/嫩江蛋白石轻质页岩复合材料，包括聚烯烃树脂和嫩江蛋白石轻质页岩细粉和助剂，其特征在于所述的复合材料的原料组成和含量如下(质量份)

聚乙烯烃树脂             100

嫩江蛋白石轻质页岩粉     0.1-60

助剂                     0-100

所述的复合材料中嫩江蛋白石轻质页岩分散相天然矿物经加工为0.01-100μm微粉，所述的嫩江蛋白石轻质页岩原料为含81-90％的SiO₂，含水量为1-14％，具有大量毛孔状微孔隙，孔径5-20nm。

2、根据权利要求1所述的一类聚烯烃/嫩江蛋白石轻质页岩复合材料，其特征在于吸水率可达12％，并具有一定的压电效应，释放负离子。

3、根据权利要求1所述的一类聚烯烃/嫩江蛋白石轻质页岩复合材料，其特征在于所述的聚烯烃是聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈均聚物及共聚物、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS树脂。

4、根据权利要求1所述的一类聚烯烃/嫩江蛋白石轻质页岩复合材料，其特征在于所述助剂是脂肪酸、硅烷偶联剂、钛酸酯，顺丁烯二酸苯乙烯共聚物。

5、根据权利要求1所述的一类聚烯烃/嫩江蛋白石轻质页岩复合材料，溶剂是二甲基甲酰胺(DMF)，二甲基亚砜(DMSO)，二甲基乙酰胺(DEF)，硫氰酸钠水溶液，氯化锌水溶液，丙酮。

6、根据权利要求1所述的一类聚烯烃/嫩江蛋白石轻质页岩复合材料，其特征在于所述的添加剂及分散介质是水、乙醇、丙醇或氯仿，CO₂。

7、一类聚烯烃/嫩江蛋白石轻质页岩复合材料的制备方法I其特征在于按下述步骤进行：

先将矿石经过分选、粗碎、超细加工达到0.1-80μm，然后选分别合适的组份用脂肪酸等助剂处理，将处理好的嫩江蛋白石轻质页岩(OPAL)0.3-60与聚烯烃树脂高速混合，干燥脱水后熔融挤出造粒；制成母料，再成型加工。

8、一类聚烯烃/嫩江蛋白石轻质页岩复合材料的制备方法II，是先将聚烯烃溶解在合适的溶剂中，选树脂100份，再与0.1-60份的嫩江蛋白石轻质页岩(OPAL)制成均匀悬浮液，通过成膜或直接纺丝制成纤维。