本发明专利技术公开了一种改性硅藻/ESO/聚丙烯复合材料及其制备方法。复合材料各组分的质量百分比含量为:聚丙烯基体树脂75~80%、改性硅藻15~20%、增塑剂2.5~5%、其他助剂0.5~2%，各组分质量百分比含量之和为100%，改性硅藻是用偶联剂对硅藻土改性制得，偶联剂用量是硅藻土质量的2~5%。先用偶联剂改性硅藻土，得改性硅藻，然后按照上述组分比例配料，并进行高速混料处理，得混合物料；将混合物料熔融挤出，造粒，注塑成型，即制得改性硅藻/ESO/聚丙烯复合材料。本发明专利技术的方法操作简单，通过在聚丙烯中掺杂改性硅藻、ESO提高聚丙烯抗冲击强度和硬度，并加大了无机粒子的填充量，降低了成本和对环境的污染。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料制备领域，具体涉及一种利用高硅藻填充的高冲击强度、高硬度且环保无毒的改性硅藻/ESO/聚丙烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯(PP)是一种高性能的热塑性合成树脂，PP结晶度高，因此具有良好的力学性能，其价格低廉，质量轻，易加工，耐化学药品性强等的优点，在化工、电器、包装等行业广泛应用。PP塑料虽然有很多优势，但其高温刚性不足，表面硬度小，隔热性能差和易燃等，限制了其应用范围。硅藻土具有高孔隙度、比表面积较大、质量轻、高熔点、隔热、吸声，好的分散性、化学稳定性、耐磨性和电绝缘性等优点，将硅藻土作为填充补强剂制成高强度材料成为一种新的趋势。但从单纯硅藻改性分析相关物理性能看，硅藻土改性对复合材料性能有一定提高，但是在高硅藻土用量填充情况下，改性对复合材料力学性能提高有限，特别是材料的韧性，需考虑既不减少刚性的同时，又使其韧性有很好效果，所以加入增韧剂起到增韧的作用是本专利技术的目的。本专利技术选择兼有增塑和润滑剂作用的环氧大豆油(ESO)对改性硅藻/PP复合材料进行增强。其中改性硅藻和ESO属“核-壳”结构，其分散在PP基体中，不仅能提高冲击性能，同时具有加工性能好，耐老化好等特点；ESO分子插入到聚合物分子链间，削弱了聚合物分子链间的移动性，降低了聚合物分子链的一定结晶度，从而获得良好增韧效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改性硅藻/ESO/聚丙烯复合材料及其制备方法。本专利技术的改性硅藻/ESO/聚丙烯复合材料各组分的质量百分比含量为:聚丙烯基体树脂75~80%、改性硅藻15~20%、增塑剂2.5~5%、其他助剂0.5~2%，各组分质量百分比含量之和为100%，其中，改性硅藻是用偶联剂对硅藻土进行改性制得，偶联剂用量是硅藻土质量的2~5%。制备上述改性硅藻/ESO/聚丙烯复合材料的具体步骤为：(1)将硅藻土以平铺形式，分层放入煅烧炉，设置煅烧炉温度为550~650℃，升温速率为3~5℃/分钟，保温1~1.5小时，降温到95~100℃出料，以除去硅藻土里面部分的有机物杂质及粘土，制得煅烧处理后的硅藻土。(2)将质量百分比含量为98%的硫酸和质量百分比含量为40%的氢氟酸以质量比为3~5:1的比例混合，制得混合酸。(3)将步骤(1)制得的煅烧处理后的硅藻土浸入步骤(2)制得的混合酸中，固液比为1:3，然后放入80~100℃的水浴中恒温加热1~2小时，使部分氧化物以硫酸盐形式进入样品溶液，将样品溶液离心，用去离子水洗涤至pH呈中性，烘干，制得较纯硅藻土。(4)将无水乙醇和水以体积比为1:1混合，制得乙醇溶液。(5)将步骤(3)制得的较纯硅藻土和步骤(4)制得的乙醇溶液按质量比为1:10混合，然后滴加质量百分比含量为99.5%的冰醋酸溶液调节其pH值为4，再放入70~75℃的水浴锅中预搅拌30~35分钟，随后逐滴加入质量为硅藻土质量2.5~5%的偶联剂，继续搅拌2小时，离心、用去离子水洗涤至中性，烘干后即得改性硅藻。(6)将步骤(5)制得的改性硅藻及其他各组分，按以下比例配料：聚丙烯基体树脂75~80%、步骤(5)制得的改性硅藻15~20%、增塑剂2.5~5%和其他助剂0.5%~2%，各组分质量百分比含量之和为100%，然后进行高速混料处理，得混合物料；将混合物料熔融挤出，造粒，注塑成型，即制得改性硅藻/ESO/聚丙烯复合材料，其中挤出造粒各段温度分别为前段：185~190℃，中段180~185℃，尾段170~175℃，聚丙烯基体树脂在挤出机停留时间为5~8分钟。所述聚丙烯基体树脂为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯，其成型收缩率为1.7~2.2%。所述增塑剂为环氧大豆油。所述其他助剂为硫酸盐类或偶氮类引发剂中一种或几种。所述偶联剂选用硅烷偶联剂和铝酸酯偶联剂中的一种或几种。所述硅藻土的粒度为800~1250目。本专利技术的方法操作简单，以廉价聚丙烯为基体，通过在聚丙烯中掺杂改性硅藻和ESO来提高聚丙烯的抗冲击强度和硬度，其分别较纯PP均有大幅提高，且加大了无机粒子的填充量，降低了成本和对环境的污染，该材料能够用于化工、电器等工业领域。附图说明图1为本专利技术实施例中制备的改性硅藻与改性前硅藻土的红外对比图。图2为本专利技术实施例制备的改性硅藻/ESO/聚丙烯复合材料的XRD图。图3为本专利技术实施例制备的改性硅藻/ESO/聚丙烯复合材料的冲击断面SEM图。图4为本专利技术实施例制备的改性硅藻/ESO/聚丙烯复合材料的表面体式显微镜图。具体实施方式实施例：(1)将硅藻土以平铺形式，分层放入煅烧炉，设置煅烧炉温度为650℃，升温速率为5℃/分钟，保温1小时，降温到100℃出料，以除去硅藻土里面部分的有机物杂质及粘土，制得煅烧处理后的硅藻土。(2)将质量百分比含量为98%的硫酸和质量百分比含量为40%的氢氟酸以质量比为5:1的比例混合，制得混合酸。(3)将步骤(1)制得的煅烧处理后的硅藻土浸入步骤(2)制得的混合酸中，固液比为1:3，然后放入100℃的水浴中恒温加热1小时，使部分氧化物以硫酸盐形式进入样品溶液，将样品溶液离心，用去离子水洗涤至pH呈中性，烘干，制得较纯硅藻土。(4)将无水乙醇和水以体积比为1:1混合，制得乙醇溶液。(5)将50g步骤(3)制得的较纯硅藻土和500mL步骤(4)制得的乙醇溶液混合，然后滴加质量百分比含量为99.5%的冰醋酸溶液调节其pH值为4，再放入70℃的水浴锅中预搅拌30分钟，随后逐滴加入2.5g硅烷偶联剂KH-570，继续搅拌2小时，离心、用去离子水洗涤至中性，烘干后即得改性硅藻。(6)将步骤(5)制得的改性硅藻及其他各组分，按以下比例配料：100g聚丙烯基体树脂、20g步骤(5)制得的改性硅藻、2.5g分析纯环氧大豆油（ESO）和2g过硫酸钾，然后进行高速混料处理，得混合物料；将混合物料熔融挤出，造粒，注塑成型，即制得改性硅藻/ESO/聚丙烯复合材料，其中挤出造粒各段温度分别为前段：185℃，中段180℃，尾段175℃，聚丙烯基体树脂在挤出机停留时间为5分钟。所述聚丙烯基体树脂为均聚聚丙烯，其成型收缩率为2.2%。所述硅藻土的粒度为1000目左右。结果显示，硅藻土的加入提高了β晶型（高冲击强度材料）的生成，ESO加入提高了表面硅藻粒子聚集度，复合材料的抗冲击强度和硬度较纯PP分别提高了88.7%、35%。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改性硅藻/ESO/聚丙烯复合材料，其特征在于该改性硅藻/ESO/聚丙烯复合材料各组分质量百分比含量为: 聚丙烯基体树脂75~80%、改性硅藻15~20%、增塑剂2.5~5%、其他助剂0.5~2%，各组分质量百分比含量之和为100%，其中，改性硅藻是用偶联剂对硅藻土进行改性制得，偶联剂用量是硅藻土质量的2~5%；所述聚丙烯基体树脂为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯，其成型收缩率为1.7~2.2%；所述增塑剂为环氧大豆油；所述其他助剂为硫酸盐类或偶氮类引发剂中一种或几种；所述偶联剂选用硅烷偶联剂和铝酸酯偶联剂中的一种或几种；所述硅藻土的粒度为800~1250目。
【技术特征摘要】
1.一种改性硅藻/ESO/聚丙烯复合材料，其特征在于该改性硅藻/ESO/聚丙烯复合材料各组分质量百分比含量为:聚丙烯基体树脂75~80%、改性硅藻15~20%、增塑剂2.5~5%、其他助剂0.5~2%，各组分质量百分比含量之和为100%，其中，改性硅藻是用偶联剂对硅藻土进行改性制得，偶联剂用量是硅藻土质量的2~5%；
所述聚丙烯基体树脂为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯，其成型收缩率为1.7~2.2%；
所述增塑剂为环氧大豆油；
所述其他助剂为硫酸盐类或偶氮类引发剂中一种或几种；
所述偶联剂选用硅烷偶联剂和铝酸酯偶联剂中的一种或几种；
所述硅藻土的粒度为800~1250目。
2.根据权利要求1所述的改性硅藻/ESO/聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：
(1)将硅藻土以平铺形式，分层放入煅烧炉，设置煅烧炉温度为550~650℃，升温速率为3~5℃/分钟，保温1~1.5小时，降温到95~100℃出料，以除去硅藻土里面部分的有机物杂质及粘土，制得煅烧处理后的硅藻土；
(2)将质量百分比含量为98%的硫酸和质量百分比含量为40%的氢氟酸以质量比为3~5:1的比例混合，制得混合酸；
(3)将步骤(1)制得的...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈南春，吴聪，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西;45
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。