本发明专利技术公开一种聚丙烯层状硅酸盐纳米复合材料及制备方法，即首先用改性剂十六烷基三甲基溴化铵对纳米层状蛭石进行插层改性，得到有机改性硅酸盐;然后将所得有机改性硅酸盐与接枝率为1%的马来酸酐改性的聚丙烯混合，然后加入苯乙烯，甲基丙烯酸丁酯，在30℃下浸泡1h后升温到120℃反应2h，真空干燥得改性母料；按质量比计算，改性母料：聚丙烯为0.01-0.09:1的比例，将改性母料，聚丙烯在高速混炼机上混合均匀后造粒，然后控制温度为60℃进行干燥12h，既得聚丙烯层状硅酸盐纳米复合材料。与纯聚丙烯相比，其力学性能得到明显改善。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到，属于材料制备技 术领域。 背景领域 当前通过对材料改性，使得材料的相关性能得到显著改善，是当今材料领域较为热门 的方法，其中对聚烯烃改性是最有发展前景。我们知道聚丙烯作为工程通用型材料，由于其 成型收缩率大、低温脆性、硬度低、易老化、耐热性差等缺点，限制聚丙烯的应用发展，因此 研宄聚丙烯/层状硅酸盐纳米复合材料，具有重要的意义。然而聚丙烯本身就是非极性的、 表面能很低的聚烯烃高分子材料，层状硅酸盐极性很强，这样聚丙烯和层状硅酸盐相容性 很差，因此利用熔融插层技术相当困难。 聚丙烯本身的分子量很大，粘度大，聚丙烯大分子链很难进入硅酸盐层内。当前， 解决方法是对对纳米层状蛭石进行有机化处理，利用蛭石层间无机阳离子和与有机阳离子 进行交换，使得纳米蛭石进行有机化处理，降低纳米蛭石的极性，使得亲水纳米蛭石表面疏 水化。 对纳米蛭石进行有机化是一个非常复杂的过程，其包括粒子分散，过滤、洗涤、干 燥等步骤才能完成，对纳米輕石改性成本较高，导致聚乙稀/輕石纳米复合材料制备成本 显著增加。有机化纳米蛭石的极性只是得到降低，进行熔融共混时，材料的相容性是得到了 改善，但改善效果并不是特别明显。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是为了解决上述的聚丙烯与无机纳米复合材料相容性差及其 改善聚丙烯的力学性能等技术问题而提供一种聚丙烯层状硅酸盐纳米复合材料的制备方 法。该制备方法首先对纳米蛭石进行有机化处理，得到有机改性硅酸盐再与马来酸酐改性 的聚丙烯相互混合制备改性母料，然后将改性母料，聚丙烯混合、造粒、干燥，既得聚丙烯层 状硅酸盐纳米复合材料。该制备方法克服了有机改性蒙脱土直接与聚丙烯共混性能差的缺 点，改善了最终所得的聚丙烯层状硅酸盐纳米复合材料的性能。 本专利技术的目的之二是提供上述的制备方法所得的聚丙烯层状硅酸盐纳米复合材 料。 本专利技术的技术方案 一种聚丙烯层状硅酸盐纳米复合材料的制备方法，具体包括如下步骤： (1)、在反应器中首先加入纳米层状蛭石，然后加入蒸馏水搅拌混合均匀，用盐酸调pH为7-8,搅拌60min后加入改性剂十六烷基三甲基溴化铵，在室温下反应6h对纳米层状蛭石 进行插层改性，所得的反应液在氮气气氛下，控制温度为50-60°C进行干燥，得到有机改性 硅酸盐； 上述纳米层状蛭石、蒸馏水、改性剂十六烷基三甲基溴化铵的用量，按质量比计算，即 纳米层状輕石：蒸馏水：改性剂十六烷基三甲基溴化按为l〇g: 12ml: lg的比例进行计算； (2)、将步骤（1)所得的有机改性硅酸盐与接枝率为1%的马来酸酐改性的聚丙烯混 合，然后依次加入苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯，控制温度为30°C下浸泡lh，然后升温到120°C 搅拌反应2h，出料，所得产物在60°C下真空干燥2h，得改性母料； 上述所用的有机改性硅酸盐、接枝率为1%的马来酸酐改性的聚丙烯、苯乙烯和甲基丙 烯酸丁酯的量，按质量比计算，即有机改性硅酸盐：接枝率为1%的马来酸酐改性的聚丙烯： 苯乙烯：甲基丙烯酸丁酯为10:10:7:1的比例进行； 所述的接枝率为1%的马来酸酐改性的聚丙烯通过包括如下步骤的方法制备而成： 在装有温度计，电动搅拌器，回流冷凝管的500ml的三颈烧瓶内加入蒸馏水，加热到 80°C后，加入过硫酸铵、MAH和PP粉末进行反应6h，所得的反应液过滤，所得的滤饼用蒸馏 水进行洗涤至流出液的pH为中性，然后真空下用丙酮抽提至少6h，即得接枝率为1%的马来 酸酐改性的聚丙烯； 上述蒸馏水、过硫酸铵、MAH、PP粉末的用量，按质量比计算，即蒸馏水：过硫酸铵：MAH : PP 粉末为 300:20:5:50。 (3)、按质量比计算，改性母料：聚丙烯为0. 01-0. 4:1，优选为0. 01-0. 09:1，更优 选为0. 05:1的比例，将聚丙烯和步骤（2)所得的改性母料在高速混炼机上混合均匀后，通 过双螺杆挤出机进行造粒，螺杆一至五控温区温度分别设定为190°C，205°C，215°C，217°C， 220°C，造粒过程中双螺杆挤出机的熔体温度设定为200°C，螺杆转速为25r/min，造粒结束 后控制温度为60°C进行干燥12h，既得聚丙烯层状硅酸盐纳米复合材料。 本专利技术的有益效果 本专利技术的聚丙烯层状硅酸盐纳米复合材料的制备方法，通过易与蛭石进行离子交换的 改性剂十六烷基三甲基溴化铵对无机纳米材料即纳米层状蛭石进行改性降低无机纳米材 料的极性；然后再配合马来酸酐对聚丙烯改性增强其极性，在溶胀剂苯乙烯，甲基丙烯酸丁 酯作用下制备改性母料；最后使其与聚丙烯混合，制备聚丙烯纳米复合材料；而传统的方 法只是对其中一种材料进行改性，与传统方法相比，该方法进一步增强无机纳米硅酸盐与 聚丙烯的相容性，进而明显提高材料的力学性能，所得的一种聚丙烯层状硅酸盐纳米复合 材料的屈服强度、拉伸强度、弯曲强度、断裂伸长率、冲击强度分别可达27. 9MPa、43. 5 MPa、 63. 7MPa、400%、23. lj/m2。【附图说明】 图1、纯聚丙烯样条纯PP和聚丙烯层状硅酸盐纳米复合材料样条PP-1，PP-2， PP-3, PP-4, PP-5的拉伸曲线图。【具体实施方式】 下列通过具体的实施例并结合附图对本专利技术作进一步的详细叙述，但是本专利技术的 详细实例并不仅仅限制于此。实施例1 一种聚丙烯层状硅酸盐纳米复合材料的制备方法，具体包括如下步骤： (1)、在反应器中首先加入50g纳米层状蛭石，然后加入60ml蒸馏水，搅拌混合均匀后 用盐酸调pH为7-8,搅拌60min后加入5g改性剂十六烷基三甲基溴化铵，在室温下反应6h 对纳米层状蛭石进行插层改性，所得的反应液在氮气气氛下，控制温度为50-60°C进行干 燥，得到有机改性硅酸盐； 上述纳米层状蛭石、蒸馏水、改性剂十六烷基三甲基溴化铵的用量，按质量比计算，即 纳米层状輕石：蒸馏水：改性剂十六烷基三甲基溴化按为l〇g: 12ml: lg的比例进行计算； (2) 、将100g步骤（1)所得的有机改性硅酸盐与100g接枝率为1%的马来酸酐改性 的聚丙烯混合，然后加入70g苯乙烯，10g甲基丙烯酸丁酯，在30°C下浸泡lh，然后升温到 120°C，充分搅拌反应2h，出料，所得产物在60°C下真空干燥2h，得到干燥良好的改性母料； 上述所用的有机改性硅酸盐、接枝率为1%的马来酸酐改性的聚丙烯、苯乙烯和甲基丙 烯酸丁酯的量，按质量比计算，即有机改性硅酸盐：接枝率为1%的马来酸酐改性的聚丙烯： 苯乙烯：甲基丙烯酸丁酯为10:10:7:1的比例进行； 所述的接枝率为1%的马来酸酐改性的聚丙烯通过包括如下步骤的方法制备而成： 在装有温度计，电动搅拌器，回流冷凝管的500ml的三井烧瓶内加入300ml蒸馏水，加 热到温度为80°C，然后加入20g过硫酸铵（APS)，5 g MAH，50g PP粉末进行反应6h，所得的 反应液过滤，所得的滤饼用蒸馏水进行洗涤至流出液的pH为中性，然后真空下用丙酮抽提 至少6h，即得接枝率为1%的马来酸酐改性的聚丙烯； (3) 、按质量比计算，改性母料：聚丙稀为0. 01:1的比例，将100g聚丙稀和lg步骤（2) 所得的改性母料，在高速混炼机上混合均匀后，通过双螺杆挤出机进行造粒，螺杆一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚丙烯层状硅酸盐纳米复合材料的制备方法，其特征在于具体包括如下步骤：（1）、在反应器中首先加入纳米层状蛭石，然后加入蒸馏水搅拌混合均匀，用盐酸调pH为7‑8，搅拌60min后加入改性剂十六烷基三甲基溴化铵，在室温下反应6h对纳米层状蛭石进行插层改性，所得的反应液在氮气气氛下，控制温度为50‑60℃进行干燥，得到有机改性硅酸盐;上述纳米层状蛭石、蒸馏水、改性剂十六烷基三甲基溴化铵的用量，按质量比计算，即纳米层状蛭石：蒸馏水：改性剂十六烷基三甲基溴化铵为10g:12ml:1g的比例进行计算；（2）、将步骤（1）所得的有机改性硅酸盐与接枝率为1%的马来酸酐改性的聚丙 烯混合，然后依次加入苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯，控制温度为30℃下浸泡1h，然后升温到120℃搅拌反应2h，出料，所得产物在60℃下真空干燥2h，得改性母料；上述所用的有机改性硅酸盐、接枝率为1%的马来酸酐改性的聚丙烯、苯乙烯和甲基丙烯酸丁酯的量，按质量比计算，即有机改性硅酸盐：接枝率为1%的马来酸酐改性的聚丙烯：苯乙烯：甲基丙烯酸丁酯为10:10:7:1的比例进行；所述的接枝率为1%的马来酸酐改性的聚丙烯通过包括如下步骤的方法制备而成： 在装有温度计，电动搅拌器，回流冷凝管的500ml的三颈烧瓶内加入蒸馏水，加热到80℃后，加入过硫酸铵、MAH和PP粉末进行反应6h，所得的反应液过滤，所得的滤饼用蒸馏水进行洗涤至流出液的pH为中性，然后真空下用丙酮抽提至少6h，即得接枝率为1%的马来酸酐改性的聚丙烯；上述蒸馏水、过硫酸铵、MAH、PP粉末的用量，按质量比计算，即蒸馏水：过硫酸铵：MAH：PP粉末比为300:20:5:50；（3）、按质量比计算，改性母料：聚丙烯为0.01‑0.4:1的比例，将聚丙烯和步骤（2）所得的改性母料在高速混炼机上混合均匀后，通过双螺杆挤出机进行造粒，螺杆一至五控温区温度分别设定为190℃，205℃，215℃，217℃，220℃，造粒过程中双螺杆挤出机的熔体温度设定为200℃，螺杆转速为25r/min,造粒结束后控制温度为60℃进行干燥12h，既得聚丙烯层状硅酸盐纳米复合材料。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李俊，代士维，段小刚，付伟，岳鲁敏，
申请(专利权)人：上海应用技术学院，
类型：发明
国别省市：上海;31
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