一种聚丙烯基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚丙烯基复合材料及其制备方法，所述聚丙烯基复合材料由以下材料组成，以聚丙烯重量份数100份计，聚酰胺为10~100份，功能化聚丙烯相容剂2~30份，润滑剂0.5~5份，增塑剂0.5~5份，稳定剂0.01~1份。新型功能化聚丙烯相容剂的加入，能够很好地促进聚丙烯与聚酰胺的相互混合，增容效果明显，功能化聚丙烯相容剂的合成能够保持聚丙烯粉料原有外形，减少了后续材料再加工成型的步骤，聚丙烯基复合材料共混挤出时各加热段温度和螺杆转速的调控能够极大程度上促进功能化聚丙烯相容剂在聚丙烯和聚酰胺中的分散，从而很好地展示功能化聚丙烯相容剂的增容效果，制备过程简单方便，适于大规模工业化生产。

A kind of polypropylene matrix composite and its preparation method

The invention discloses a polypropylene based composite material and its preparation method. The polypropylene matrix composite is composed of 100 portions of polypropylene weight, polyamide 10~100 portion, functional polypropylene compatibilizer 2~30 portion, lubricant 0.5~5 portion, plasticizer 0.5~5 portion, and stabilizer 0.01~1 portion. The addition of a new functional polypropylene compatibilizer can promote the mixing of polypropylene and polyamide, and the effect of Compatibilization is obvious. The synthesis of the compatibilizer of functional polypropylene can keep the original shape of the polypropylene powder and reduce the step of the subsequent material reprocessing. The control of the temperature and screw speed can greatly promote the dispersing of the functional polypropylene compatibilizer in polypropylene and polyamide, so as to show the compatibilization effect of the functional polypropylene compatibilizer. The preparation process is simple and convenient, and it is suitable for large-scale industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯基复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种聚丙烯基复合材料及其制备方法，属于高分子材料改性技术与应用领域。
技术介绍
聚丙烯（PP）合成方法简单、价格低廉，质轻，吸水率低，有突出的耐应力开裂性、耐磨性，且易加工成型，是一种应用十分广泛的通用塑料。但聚丙烯制品耐候性差，静电度高，染色性、印刷性和黏合性差，低温冲击强度低、抗蠕变性能差。将PP与其他塑料或无机填料进行复合可有效改善其性能，扩大聚丙烯制品的应用范围。然而由于PP为非极性聚合物，PP与其他材料复合时总是存在相容性不佳的问题，添加相容剂是有效改善PP与其他材料相容性的重要手段之一。张甲敏等人在《工程塑料应用》2015年第43卷第5期115-119页上报道了V-g-(MAH-co-St)增容剂对PA66/PP共混物的增容效果，该增容剂的加入使共混物的力学性能在总体上得到提高。V-g-(MAH-co-St)是利用熔融接枝法以苯乙烯（St）作共单体将马来酸酐（MAH）接枝于乙丙共聚物VERSIFY（DOW化学公司）上制得的，但熔融接枝法使残留的单体、引发剂难以去除，且增容剂添加量足够大时（10-20%）PA66/PP共混物的冲击性能才得到明显提升。专利CN106117782A提供了一种提高PP与聚酰胺（PA）复合材料相容性的新方法，向PP与PA复合材料加入离子液体相容剂，显著改善了PP与PA复合材料的相容性和力学性能。该离子液体中阳离子为咪唑林、吡啶类或季铵盐类，阴离子为氯离子或四氟硼酸根，成本高，配方中添加量大（5-25%），无法实现工业化。专利CN105693936A公开了一种利用熔融接枝法制备长玻纤增强聚丙烯专用的马来酸酐接枝聚丙烯组合物的方法，该组合物具有较高的接枝率和良好的熔体粘弹性，能够满足长玻纤增强聚丙烯复合材料对相容剂的要求。但该方法需以苯乙烯作为第二接枝单体、以多官能团酯类作为第三接枝单体，体系复杂，内部反应不可控；且该熔融接枝工艺及后续提纯过程较为繁琐，难以达到工业化需求。目前，PP/PA复合材料或玻纤增强聚丙烯复合材料使用的相容剂一般为传统的马来酸酐接枝聚丙烯相容剂（PP-g-MAH），而传统的PP功能化接枝的方法普遍存在接枝率较低、马来酸酐单体残留量较高等缺点，在一定程度上抑制了功能化接枝聚丙烯的增容效果，复合材料的力学性能因而受到了一定的限制。因此，亟需开发一种新型聚丙烯基复合材料，通过促进聚丙烯与PA相容性提升复合材料的整体性能。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种聚丙烯基复合材料及其制备方法，复合材料中使用了新型功能化聚丙烯相容剂，有效提高了复合材料中聚丙烯与聚酰胺的相容性，进而提升了复合材料的力学性能，该方法能够促进功能化聚丙烯相容剂在聚丙烯和聚酰胺中的分散，更好地起到促进聚丙烯与聚酰胺相互混合的增容效果，且工艺简单，适于工业化生产。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种聚丙烯基复合材料，它是由下述重量份数的原料制成的：聚丙烯100份，聚酰胺为10~100份，端基功能化聚丙烯相容剂2~30份，润滑剂0.5~5份，增塑剂0.5~5份，稳定剂0.01~1份，其中，所述端基功能化聚丙烯相容剂的分子结构通式如下：；其中R1和R2为功能基团，，，中的一种，m和n为聚丙烯聚合度m为20-200，n为1-30，所述功能化聚丙烯相容剂熔融指数在50～100g/10min（测试条件为230℃，2.16Kg），平均粒径为0.5~2mm，接枝功能单体接枝率为1~5%。所述聚丙烯包含丙烯单独聚合或丙烯与其它烯烃共聚合得到的聚合物，以及上述聚烯烃的共混物。所述聚酰胺为高分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物，进一步优化为尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12、尼龙46、尼龙610、尼龙612、尼龙1010、尼龙1012中的一种或几种的混合物。所述润滑剂为聚烯烃、硬脂酰胺类润滑剂或聚乙二醇中的一种或几种的混合。所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油、甘油中的一种或几种的混合。所述稳定剂为受阻酚类大分子型抗氧剂、亚磷酸类抗氧剂和烷酯类抗氧剂中的一种或几种的混合。所述的聚丙烯基复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）端基功能化聚丙烯相容剂的合成：将聚丙烯粉料、过氧化物类引发剂、界面活性剂加入反应器中，先升温至60~120℃溶胀聚丙烯粉料1~3小时，再将温度调至80~120℃进行聚丙烯降解2~4小时，得到高流动性聚丙烯粉料；将偶氮类引发剂和接枝功能单体加入上述含有高流动性聚丙烯粉料的反应器中，并调节温度至80~120℃进行接枝反应3~6小时；反应结束后将所得样品用丙酮分离提纯并抽滤干燥，获得端基功能化聚丙烯相容剂；以聚丙烯粉料重量100份计，界面活性剂用量为10～300份，过氧化物类引发剂用量为2~20份，偶氮类引发剂用量为1~15份，接枝功能单体用量10~150份；具体制备方法反应路线如下：反应路线中，a，m和n为聚合度，a为50-400，m为20-200，n为1-30，R1和R2为功能基团，，，中的一种；（2）共混挤出：将聚酰胺在80℃真空干燥，消除物理吸附水，然后与聚丙烯、端基功能化聚丙烯相容剂、润滑剂、增塑剂和稳定剂按照重量配比一同加入高速搅拌机中混合均匀，然后使用双螺杆挤出机挤出造粒，得到聚丙烯基复合材料。所述步骤（1）中，聚丙烯粉料在230℃，2.16Kg的测试条件下的熔融指数为10～50g/10min，平均粒径为0.5~2mm。所述步骤（1）中，界面活性剂选自苯、二甲苯、正己烷中的一种或几种；过氧化物类引发剂选自过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯中的一种或两种以上的混合物；所述偶氮类引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈的一种或两种的混合物；所述接枝功能单体选自马来酸酐、2-巯基乙醇、2-巯基乙酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或两种以上的混合物。所述步骤（2）中，双螺杆挤出机各加热段温度为：一至四段185~215℃，五到八段210~220℃，九到十二段200~210℃，螺杆转速为90~160转/分钟。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术出人意料地发现，偶氮类引发剂不会造成聚丙烯粉料的降解，从而避免聚丙烯β断裂的发生，只会引发聚丙烯与接枝功能单体结合，从而能够制备功能化聚丙烯相容剂，功能基团接枝率高，能够去除残留引发剂和接枝功能单体；（2）本专利技术所述功能化聚丙烯相容制备方法不会造成聚丙烯粉料原有外形的改变，整个制备过程只是溶胀并未降解，从而减少了后续材料再加工成型的步骤，制备方法工艺简单，节省成本；（3）本专利技术更进一步发现，功能化聚丙烯相容剂的加入，能够很好地促进聚丙烯与聚酰胺的相互混合，增容效果明显，聚丙烯基复合材料性能因而得到明显提升；（4）本专利技术所述聚丙烯基复合材料制备方法，各加热段温度和螺杆转速的调控能够极大程度上促进功能化聚丙烯相容剂在聚丙烯和聚酰胺中的分散，从而很好地展示功能化聚丙烯相容剂的增容效果，无需额外添加辅助混合装置，制备过程简单方便，适于大规模工业化生产。附图说明图1为实施例1制备的马来酸酐接枝聚丙烯相容剂的红外吸收光谱；图2为实施例2制备的甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯相容剂的红外光谱。具体实施方式下面结合具体实施例，对本专利技术做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚丙烯基复合材料，其特征在于它是由下述重量份数的原料制成的：聚丙烯100份，聚酰胺为10~100份，端基功能化聚丙烯相容剂2~30份，润滑剂0.5~5份，增塑剂0.5~5份，稳定剂0.01~1份。

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯基复合材料，其特征在于它是由下述重量份数的原料制成的：聚丙烯100份，聚酰胺为10~100份，端基功能化聚丙烯相容剂2~30份，润滑剂0.5~5份，增塑剂0.5~5份，稳定剂0.01~1份。2.根据权利要求1所述的聚丙烯基复合材料，其特征在于：所述端基功能化聚丙烯相容剂的分子结构通式如下：；其中R1和R2为功能基团，，，中的一种，m和n为聚丙烯聚合度，m为20-200，n为1-30，所述端基功能化聚丙烯相容剂在测试条件为230℃，2.16Kg的条件下熔融指数为50～100g/10min，平均粒径为0.5~2mm，接枝功能单体接枝率为1~5%。3.根据权利要求1所述的聚丙烯基复合材料，其特征在于：所述聚丙烯包含丙烯单独聚合或丙烯与其它烯烃共聚合得到的聚合物，以及上述聚烯烃的共混物。4.根据权利要求1所述的聚丙烯基复合材料，其特征在于：所述聚酰胺为高分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物。5.根据权利要求1所述的聚丙烯基复合材料，其特征在于：所述润滑剂为聚烯烃、硬脂酰胺类润滑剂或聚乙二醇中的一种或几种的混合。6.根据权利要求1所述聚丙烯基复合材料，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油、甘油中的一种或几种的混合。7.根据权利要求1所述聚丙烯基复合材料，其特征在于：所述稳定剂为受阻酚类大分子型抗氧剂、亚磷酸类抗氧剂和烷酯类抗氧剂中的一种或几种的混合。8.根据权利要求1-7任一所述的聚丙烯基复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）端基功能化聚丙烯相容剂的合成：将聚丙烯粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：于翔，曹伟娜，李俊，徐茜，丁宁，王延伟，
申请(专利权)人：河南工程学院，
类型：发明
国别省市：河南,41