一种纳米复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚烯烃/不饱和聚酯/有机蒙脱土纳米复合材料及其制备方法。该纳米复合材料包括的组分及组分的重量份数如下：聚烯烃90-70份，不饱和聚酯10-30份，有机蒙脱土1-9份，过氧化物引发剂0.05-0.5份，加工助剂0.1-0.5份。本方法实现了有机蒙脱土在复合材料中为剥离结构，实现了真正的纳米分散。在性能上，超声分散法所制备的聚烯烃/不饱和聚酯/有机蒙脱土纳米复合材料比采用直接熔融共混挤出法所制备的聚烯烃/不饱和聚酯/有机蒙脱土复合材料具有更高的机械性能和更低的热释放速率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米复合材料领域，涉及一种聚烯烃/不饱和聚酯/有机蒙脱土纳米复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚合物/蒙脱土纳米复合材料已有几十年的研究历史，由于蒙脱土的纳米尺度效应和很强的有机-无机界面结合力，此类复合材料在强度、耐热性、阻隔性等方面体现出很大优势。这些年来，此类材料的基础研究和工业开发应用发展非常迅猛，很多材料已经实现了工业化和商品化。聚丙烯和聚乙烯是目前用量最大的两种聚烯烃树脂，具有良好的力学性能，但其刚性和模量不高，难以满足工程塑料的要求。为了提高它们的刚性和模量，通常在其中加入无机填料和玻璃纤维，用填料增强又会使韧性下降，而采用纳米粒子则可以同时实现增韧和增强。近年来有关聚烯烃/有机蒙脱土纳米复合材料大多属于插层型纳米复合材料，并不能充分发挥纳米分散相的纳米尺度效应，故其增强效果并未达到期望值。即使有机蒙脱土的片层达到剥离状态，力学性能也不理想。聚丙烯和聚乙烯这样的非极性聚合物大分链通过熔融插层很难进入到有机蒙脱土片层间，即使用含有较长烷基如十八烷基的季铵盐改性的有机蒙脱土也难以实现蒙脱土在非极性聚丙烯和聚乙烯基体中以纳米级均匀分散,利用功能化齐聚物作为相容剂将聚丙烯、齐聚物蒙脱土共混可制备聚丙烯粘土纳米复合材料，其缺点是齐聚物的加入降低了材料性能等。不饱和树脂是由二元酸与二元醇缩聚而成的含不饱和二元酸或二元醇的线型高分子化合物，是一种热固性树脂，该树脂加入引发剂发生自由基聚合反应，固化后成为一种不溶不融的高分子网状聚合物，固化后交联密度高，是增强材料领域中使用最为普遍的热固性树脂，广泛应用于工艺品、人造石、涂层等各个领域。专利CN101367973A提供了一种高强耐热聚乙烯复合材料的制备方法，利用不饱和树脂在高温下固化后具有好的刚性和强度的特点，通过加入反应相容剂与热固性树脂发生反应从而形成聚烯烃和热固性树脂的半互穿网络，来制备具有良好强度和耐热性以及在一定时间范围内具有良好再加工性的新型聚乙烯复合材料；专利CN101781423A提供了一种玻璃纤维增强的聚丙烯树脂组合物配方及制备方法，以不饱和聚酯作为玻纤和聚丙烯树脂基体的相容剂，使玻纤和聚丙烯树脂基体具有很好的界面粘接作用，来提高复合材料的强度。不饱和树脂与有机蒙脱土有良好的相容性，不饱和树脂可以插入到有机蒙脱土片层后固化形成不饱和树脂/有机蒙脱土纳米复合材料，有机蒙脱土达到剥离状态，大大提高材料的力学性能，同时燃烧时降低了复合材料的最大热释放速率。专利CN1291625A提供了一种不饱和聚酯/蒙脱土纳米复合材料及其制备方法，但是其并不是用超声波分散仪将不饱和聚酯插入到有机蒙脱土的片层中，也未曾与聚烯烃共混改性；专利CN101020776A提供了一种无规共聚聚烯烃/蒙脱土纳米复合材料及其制备方法，但是其专利技术中所用相容剂为接枝聚烯烃，未曾用不饱和聚酯；专利CN1613905A中提供了一种聚丙烯/有机蒙脱土纳米复合材料的制备方法，所用相容剂为环氧树脂，但是未用超声波分散方法；而关于利用超声波分散方法先将先将不饱和聚酯和有机蒙脱土进行超声分散，然后将其与聚烯烃共混熔融挤出改性的方法未曾见过有关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在提供一种聚烯烃/不饱和聚酯/有机蒙脱土纳米复合材料及其制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种聚烯烃/不饱和聚酯/有机蒙脱土纳米复合材料，由包括以下重量份的组分制成：所述的聚烯烃为聚丙烯、聚乙烯中的一种或一种以上。所述的聚丙烯为等规聚丙烯、间规聚丙烯或无规聚丙烯，熔融指数为1-120g/10min，重均分子量为8-60万。所述聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯，熔融指数为1-100g/10min，重均分子量为5-60万。所述的不饱和聚酯选自邻苯二甲酸型不饱和聚酯、双酚A型不饱和聚酯、乙烯基酯型不饱和聚酯中的一种或一种以上。所述的蒙脱土为有机蒙脱土，其平均晶片厚度小于25nm，晶片间距d001为2-5nm，长径比为150-400，平均粒径为12-28微米。所述的过氧化物引发剂为过氧化环己酮、过氧化二苯甲酰或过氧化甲乙酮中的一种或一种以上。所述的加工助剂为市售抗氧剂1010(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸季戊四醇脂)、1098(N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺)、抗氧剂168(三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯)或抗氧剂1076(β-(3.5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇脂)中一种或一种以上。一种上述聚烯烃/不饱和聚酯/有机蒙脱土纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将聚烯烃、有机蒙脱土干燥；（2）将10-30份不饱和聚酯和1-9份干燥好的有机蒙脱土搅拌均匀，制备成悬浮液，将悬浮液置于超声波分散仪中，超声分散，在超声分散的同时对悬浮液进行高速搅拌；（3）将步骤（2）中制备的不饱和聚酯/有机蒙脱土复合物与70-90份聚烯烃粒料、0.05-0.5份过氧化物引发剂及0.1-0.5份加工助剂混合均匀，并置于同向双螺杆挤出机中进行熔融挤出，经牵条、切粒得到聚烯烃/不饱和聚酯/有机蒙脱土纳米复合材料。所述的步骤（1）中，聚烯烃、有机蒙脱土置于80℃电热鼓风干燥箱中干燥5小时。所述的步骤（2）的超声时间为2-20小时，超声分散仪设定温度为80-120℃，超声功率为500-2000kW。所述的步骤（3）中同向双螺杆挤出机设定温度为160-220℃。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术中先将不饱和聚酯和有机蒙脱土制成悬浮液置于超声波分散仪中进行超声分散；然后将超声分散好的不饱和聚酯/有机蒙脱土复合物与聚烯烃粒料、过氧化物引发剂及加工助剂混合均匀并置于同向双螺杆挤出机中进行熔融挤出。本方法中有机蒙脱土在复合材料中为剥离结构，实现了真正的纳米分散，从而获得综合性能优良的纳米复合材料。本专利技术利用超声分散法所制备的聚烯烃/不饱和聚酯/有机蒙脱土纳米复合材料比采用直接熔融共混挤出法所制备的聚烯烃/不饱和聚酯/有机蒙脱土复合材料具有更高的机械性能和热变形温度，此方法简单易行，节约成本。附图说明图1为本专利技术实施例1-3及对比例1-3复合材料的XRD曲线。具体实施方式实施例1（1）将等规聚丙烯和有机蒙脱土置于80℃电热鼓风干燥箱中干燥5小时；（2）将20份邻苯二甲酸型不饱和聚酯和5份干燥好的有机蒙脱土称量后搅拌均匀，制备成悬浮液，将悬浮液置于超声波分散仪本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚烯烃/不饱和聚酯/有机蒙脱土纳米复合材料，其特征在于：由包括以下重量份的组分制成：

【技术特征摘要】
1.一种聚烯烃/不饱和聚酯/有机蒙脱土纳米复合材料，其特征在于：由包括以下重量份的
组分制成：
2.根据权利要求1所述的聚烯烃/不饱和聚酯/有机蒙脱土纳米复合材料，其特征在于：所
述的聚烯烃为聚丙烯或聚乙烯中的一种或一种以上。
3.根据权利要求1所述的聚烯烃/不饱和聚酯/有机蒙脱土纳米复合材料，其特征在于：所
述的聚丙烯为等规聚丙烯、间规聚丙烯或无规聚丙烯，熔融指数为1-120g/10min，重均分子
量为8-60万；
所述聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯，熔融指数为
1-100g/10min，重均分子量为5-60万。
4.根据权利要求1所述的聚烯烃/不饱和聚酯/有机蒙脱土纳米复合材料，其特征在于：所
述的不饱和聚酯选自邻苯二甲酸型不饱和聚酯、双酚A型不饱和聚酯或乙烯基酯型不饱和聚
酯中的一种或一种以上。
5.根据权利要求1所述的聚烯烃/不饱和聚酯/有机蒙脱土纳米复合材料，其特征在于：所
述的蒙脱土为有机蒙脱土，其平均晶片厚度小于25nm，晶片间距d001为2-5nm，长径比为
150-400，平均粒径为12-28微米。
6.根据权利要求1所述的聚烯烃/不饱和聚酯/有机蒙脱土纳米复合材料，其特征在于：所
述的过氧化物引发剂为过氧化环己酮、过氧化二苯甲酰或过氧化甲乙酮中的一种或一种以上。
7.根据权利要求1所述的聚烯烃/不饱和聚酯/有机蒙脱土纳米复...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨桂生，李庆丰，
申请(专利权)人：上海杰事杰新材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31