本发明专利技术公开了高β晶含量的聚丙烯/液晶高分子复合材料及制备方法，属于聚丙烯增韧改性领域。将等规聚丙烯、液晶高分子成核剂和功能助剂在高速混合机内混合均匀，并在双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到高β晶含量的聚丙烯复合材料。所制备得到的聚丙烯复合材料中β晶相对含量在90%以上，所得制品与纯PP相比具有更高的冲击强度、断裂伸长率和更好的耐热性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高β晶含量的聚丙烯/液晶高分子复合材料及其制备方法，还涉及一种液晶高分子聚丙烯β成核剂及制备方法，属于聚丙烯增韧改性领域。
技术介绍
聚丙烯(PP)是五大通用塑料之一，被广泛应用于家电、汽车工业、包装材料、电子产品、建筑材料等行业。聚丙烯具有良好的机械性能和加工性能，但是其仍旧存在着耐老化性差、低温延展性差、高速拉伸易脆裂、注塑制品尺寸稳定性差等缺点，限制了其应用。等规聚丙烯(iPP)是一种半结晶型聚合物，在一定的条件下可以形成四种晶体结构，分别为：α晶型、β晶型、γ晶型和近晶型。其中γ晶型和近晶型在一般加工条件下难以形成，研究较少，α晶型为iPP热力学最稳定的晶型，一般加工条件下均生成α晶型。与α晶型相比，β晶型有着更低的结晶密度、熔点与更高的热变形温度，受冲击会形成银纹和微孔吸收能量，大幅度提升材料的抗冲击性能。β晶型的聚丙烯需要一些特定的条件才能形成，比如：温度梯度场、剪切力场、振动引起的结晶以及添加β成核剂。其中，添加β成核剂是效率最高和最易工业化的方法。β成核剂分为无机、有机小分子、高分子几类。无机类主要是无机盐、无机氧化物和一些低熔点金属粉末，其特点在于价格低廉但是成核效率不高，添加量大、相容性差不易分散均匀。有机小分子类主要包括稠环芳烃类、第IIA族金属元素的某些盐类和有机二元酸缩合物、芳香酰胺类结晶性化合物。有机小分子类β成核剂成核效率高，但也存在热稳定性低、不易分散、毒性等局限性。和小分子成核剂相比，聚合物大分子具有良好的加工性，与聚合物基体相容性良好，安全无毒等特点。商品化的聚合物如聚苯乙烯(PS)，苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)对等规聚丙烯有一定的β诱导成核作用，但是其β成核效率较低，β晶含量约16-23％。和这些商品化聚合物相比，某些液晶高分子对聚丙烯的β成核效率更高。有文献报道，以硅氧烷为主链的侧链型液晶高分子与iPP共混，通过调节侧链液晶基元，其对聚丙烯β晶成核诱导最高可达到70％。然而和有机小分子成核剂相比，其β成核效率仍然相对较低。本专利技术公开了一种新型主链型液晶高分子β成核剂，和其他液晶高分子相比，此种液晶高分子对聚丙烯的β晶诱导有着优秀的选择性，成核效率很高，在控制一定的加工条件下β晶含量能够达到95％以上，完全形成β型聚丙烯，使得PP的冲击强度、断裂伸长率大大加强，耐热性提升。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种由液晶高分子型β成核剂制备的高β晶含量的聚丙烯复合材料及其制备方法。通过将聚丙烯与具有特殊结构的聚合物大分子成核剂熔融共混，液晶高分子成核剂提供了更多的晶核，特殊结构诱导聚丙烯形成β晶型。该方法制备的β-iPP相比于纯PP结晶温度更高、β晶含量接近100％、具有更优异的机械性能与耐热性能。本专利技术的技术方案为：高β晶含量的聚丙烯/液晶高分子复合材料，其组成成分及质量份数如下：等规聚丙烯100份液晶高分子β成核剂0.1～5份功能助剂0.1～0.5份。本专利技术所制得的高β晶含量的聚丙烯复合材料中β晶相对含量(kβ)大于90％。其中所述的等规聚丙烯等规度大于90％，熔体流动速率范围是2～20g/10min，分子量为10～30万。其中所述的功能助剂为抗氧剂1010，用量为聚丙烯质量的0.1～0.5％。其中所述的液晶高分子β成核剂是LCP-NA，其结构式为：其中所述的液晶高分子β成核剂聚合度n为10～150，分子量为5000～80000，用量为聚丙烯质量的0.1～5％。其中所述液晶高分子β成核剂的制备方法，按照下述步骤进行：(1)将摩尔比为1:1的联苯二氧己醇与苯基丁二酸加入三颈烧瓶中，加入2‰乙酸锌和3‰三氧化二锑作为催化剂，将混合物加热搅拌，控制反应温度为180℃并通入氮气，反应时间为2～3h；(2)反应之后，断开氮气，开始抽真空，控制反应温度升温至200℃，真空度小于60Pa，反应时间为1～4h，最后冷却得到液晶高分子β成核剂LCP-NA。上述高β晶含量的聚丙烯复合材料制备方法，按照下述步骤进行：(1)将等规聚丙烯、液晶高分子β成核剂和功能助剂在高速混合机内混合3～5分钟，得到均匀混合料；(2)将上述混合料在双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，挤出温度为180～260℃，得到高β晶含量的聚丙烯粒料。使用注塑机将粒料制备成标准样条。有益效果：1.一定比例的液晶高分子β成核剂与等规聚丙烯熔融共混、挤出造粒后制备的PP样品的β晶含量得到大幅度提升，在控制一定加工条件下β晶含量接近于100％。2.液晶高分子成核剂与PP相容性良好、易于分散，制备得到的β-iPP具有更高的冲击强度、断裂伸长率与优异的耐热性。附图说明图1为聚丙烯与实施例4的X-射线衍射图。其中(110)、(040)、(130)晶面处为聚丙烯α晶特征衍射峰，(300)晶面为β晶特征衍射峰。纯聚丙烯只有α晶的衍射峰，加入液晶高分子β成核剂后，衍射角16°处出现了明显的β晶特征衍射峰，而α晶特征衍射峰几乎消失，通过Turner-Jones公式计算得出β晶相对含量高达97.6％。具体实施方式本专利技术所制得的高β晶含量的聚丙烯复合材料按照标准制成试样进行力学性能测试。(1)β晶相对含量的测定：采用广角X射线衍射仪测定，用以下Turner-Jones公式计算样品中β晶相对含量：式中：Kβ为样品中β晶相对含量，Kβ＝0表明聚丙烯样品中不含β晶体，Kβ＝100％表明聚丙烯样品中全部为β晶体。Hα(110)、Hα(040)、Hα(130)为采用广角X射线衍射技术测得的去掉无定型峰后α晶面的对应峰高，Hβ(300)为β晶面的对应峰高。Hα(110)为α晶体的(110)晶面的峰高；Hα(040)为α晶体的(040)晶面的峰高；Hα(130)为α晶体的(130)晶面的峰高；Hβ(300)为β晶体的(300)晶面的峰高。(2)熔体流动速率测定：在230℃，2.16kg下按GB/T3682-2000进行；(3)拉伸强度和断裂伸长率测定：按GB/T1040-92进行；(4)悬臂梁缺口冲击强度测定：按GB/T1843-96进行；(5)热变形温度测定：按GB/T1633-2000进行；(6)液晶高分子β成核剂的分子量测定：使用美国WATERS515凝胶渗透色谱仪测定。实施例1将摩尔比为1:1的联苯二氧己醇与苯基丁二酸加入三颈烧瓶中，加入2‰乙酸锌、3‰三氧化二锑作为催化剂，将混合物加热搅拌，控制反应温度为180℃并通入氮气，反应时间为3h。反应之后，断开氮气，开始抽真空，控制反应温度升温至200℃，真空度小于60Pa，反应时间为3.5h，最后冷却得到液晶高分子β成核剂LCP-NA(聚合度90，分子量50000)。配方为：等规聚丙烯400g(中石化PPH-T03，MFR＝3.0g/10min)，液晶高分子β成核剂(LCP-NA)0.4g，抗氧剂1010(BASF德国巴斯夫)0.4g。将iPP、LCP-NA放于真空烘箱中干燥8小时备用。选择合适的螺杆温度、转速、长径比，将干燥的等规聚丙烯、β成核剂及抗氧剂在双螺杆挤出机中熔融共混挤出，然后冷却造粒。所得粒料使用注塑机注成标准试样，使用压片机压成薄片，通过万能试验测试仪、悬臂梁冲击强度测试仪、热变形温度测试仪、广角X射线衍射仪分别对材料的力学性能、耐热性能、样品的β本文档来自技高网...
【技术保护点】
高β晶含量的聚丙烯/液晶高分子复合材料，其特征在于其组成成分及质量份数如下：等规聚丙烯 100份液晶高分子β成核剂 0.1~5份功能助剂 0.1~0.5份。
【技术特征摘要】
1.高β晶含量的聚丙烯/液晶高分子复合材料，其特征在于其组成成分及质量份数如下：等规聚丙烯100份液晶高分子β成核剂0.1~5份功能助剂0.1~0.5份。2.根据权利要求1所述的高β晶含量的聚丙烯/液晶高分子复合材料，其特征在于高β晶含量的聚丙烯复合材料中β晶相对含量(kβ)大于90%。3.根据权利要求1所述的高β晶含量的聚丙烯/液晶高分子复合材料，其特征在于其中所述的等规聚丙烯等规度大于90%，熔体流动速率范围是2~20g/10min，分子量为10~30万。4.根据权利要求1所述的高β晶含量的聚丙烯/液晶高分子复合材料，其特征在于其中所述的功能助剂为抗氧剂1010，用量为聚丙烯质量的0.1~0.5%。5.根据权利要求1所述的高β晶含量的聚丙烯/液晶高分子复合材料，其特征在于其中所述的液晶高分子β成核剂是LCP-NA，其结构式为：；其中所述的液晶高分子β成核剂聚合度n为10~150，分子量为5000~8000...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨荣，丁律，李锦春，张鑫，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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