一种无规共聚聚烯烃/蒙脱土纳米复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无规共聚聚烯烃／蒙脱土纳米复合材料，重量百分比组成为：接枝聚烯烃基蒙脱土母料５％－１０％；无规共聚聚丙烯９０％－９５％。本发明专利技术的无规共聚聚丙烯（ＰＰ－Ｒ）／蒙脱土纳米复合材料，蒙脱土母料在无规共聚聚丙烯基体中完全剥离，蒙脱土呈均匀分散。该复合材料的力学性能得到显著的提高，拉伸强度２５ＭＰａ以上，弯曲强度３０ＭＰａ以上，断裂伸长率达１４０％；维卡软化温度达到１３０℃（１０Ｎ）；ＰＰ－Ｒ产品的耐静液压能力显著改善。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于复合材料
，具体是涉及一种无规共聚聚丙烯(PP-R)/蒙脱土纳米复合材料及其制备方法。
技术介绍
无规共聚聚丙烯(PP-R)也称三型聚丙烯，是20世纪80年代末、90年代初在欧洲开发应用的新型PP树脂，是新型冷热水用管材与管件的专用塑料。PP-R是结合PP在较高温度时良好的抗弯、耐压性能和PE优良的低温抗冲性能、化学稳定性能，通过共聚形成的一种新型的共聚物，明显改善了PP的低温脆性，而又具有耐压、抗冲等特性。使用温度范围可在-10℃～90℃，正常使用压力可达2Mpa，爆破压力高达6Mpa。20世纪90年代以来，欧洲PP-R管材的使用量以年均15％的速度递增。在我国，建设部已推荐使用PP-R管等新型管替代镀锌管，用于室内给水管道，使得PP-R管材发展迅速。从1996年引进第一条PP-R生产线后，到目前已达到上千条，生产能力100-150Kt/a以上。国外主要的PP-R生产厂家为SABIC(沙倍克)欧洲石化公司(德国，VESTOLEN P9421 PP-R原料的专利技术商，全球最大的PP-R生产商，占据欧洲85％的市场份额，世界PP-R行业的国际标准的制定者)、赫司特(土耳其)、北欧化工(芬兰)和DSM(帝斯曼、荷兰)公司等，后来有韩国晓星株式会社、大韩油化株式会社、三星集团等。1999年，上海石化开始了PP-R树脂国产化的开发研究，目前除了上海石化，还有燕山石化、扬子化工、齐鲁石化等公司进行PP-R的开发研究和生产。国内高品质的PP-R专用料基本都是从欧洲进口，其中北欧化工的PP-R树脂在中国的知名度比较高。PP-R管材的物理性能、化学性能优异，但在实际使用中，发现其力学性能仍有待进一步提高，特别是在常温到较高温度(95℃)时，PP-R管的刚性不足，PP-R管易弯曲变形，热膨胀系数大(1.53×10-4K-1)，因此严重影响了实际使用。再者，为了满足力学性能和长期热稳定性能，PP-R树脂的相对分子质量必须大，这样不仅有利于管材的韧性，而且可以加强阻止裂纹扩展；而使相对分子质量很高的PP-R树脂的加工性能改善，又必须使相对分子质量分布合理。但事实上，PP-R的相对分子质量分布较窄，相对分子质量较大，结晶性能弱，所以加工非常困难。因此国内外研究机构、高校和生产厂家都在寻求对PP-R树脂性能改进，包括增韧增强、抗热形变、降低热膨胀、合理改善相对分子质量分布、改善结晶性，改善加工性等等。
技术实现思路
本专利技术提供一种采用接枝聚烯烃基蒙脱土母料作为无规共聚聚丙烯的改性材料，制备高性能的无规共聚聚丙烯(PP-R)/蒙脱土纳米复合材料。本专利技术还提供了无规共聚聚丙烯(PP-R)/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，即采用接枝聚烯烃基蒙脱土母料与无规共聚聚丙烯(PP-R)材料按比例混合，可添加其他加工助剂，经双螺杆熔融挤出造粒，制备无规共聚聚丙烯(PP-R)/蒙脱土纳米复合材料。一种无规共聚聚丙烯(PP-R)/蒙脱土纳米复合材料，以重量百分比计，其主要原料组成为接枝聚烯烃基蒙脱土母料5％-10％无规共聚聚丙烯(PP-R)90％-95％所述的接枝聚烯烃基蒙脱土母料由下列主要原料组成蒙脱土15-50％，环氧化合物10-35％，接枝聚烯烃30-70％；所述的蒙脱土为纳米级蒙脱土。所述的接枝聚烯烃为接枝聚丙烯、接枝聚乙烯、接枝聚苯乙烯或接枝ABS中的一种或几种。接枝聚烯烃的接枝基团可以是马来酸酐、硅烷、丙烯酸、聚丙烯酰胺、马来酸酐-苯乙烯、顺丁烯二酸酐中的一种或几种，接枝基团的接枝率是0.8％-1％。一种无规共聚聚丙烯(PP-R)/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，包括1.将含烷基季铵盐的有机化蒙脱土或提纯蒙脱土15-50％与环氧化合物10-35％的重量比混合，在150℃-200℃温度条件下，经双辊、双螺杆或密炼机强力剪切混炼，固化成环氧化有机蒙脱土密实粉状料；2.将环氧化有机蒙脱土粉状料30-70％与接枝聚烯烃30-70％的重量比混合，熔融挤出分散剥离形成聚合物基蒙脱土母料；3.在无规共聚聚丙烯(PP-R)90％-95％中加入聚合物基蒙脱土母料5％-10％的重量比混合混炼，加入其它加工助剂，在175℃-220℃温度条件下，经双螺杆混炼设备混炼，熔融挤出造粒，制备无规共聚聚丙烯(PP-R)/蒙脱土纳米复合材料。所述的环氧化有机蒙脱土粉状料，本专利技术人在专利CN03137638.X和CN200410015775.2中公开了制备方法。应用环氧化合物作为改性剂，将环氧化合物与含烷基季铵盐的有机化蒙脱土或提纯蒙脱土混合均匀后，在150℃-200℃温度条件下，经双辊、双螺杆或密炼机强力剪切混炼，固化成环氧化有机蒙脱土密实粉状料。其主要性能有耐高温变色性能好，可大于330度，蒙脱土含量高达50-75％，层间距大，可达3.0-10.0nm，在聚合物中易分散剥离。所述的接枝聚烯烃基蒙脱土母料，本专利技术人在专利CN200510061489.4中公开了制备方法。应用接枝聚烯烃和环氧化有机蒙脱土按一定比例混合均匀后，可加入其他加工助剂，在180℃-240℃温度条件下，经双螺杆混炼设备混炼，熔融挤出造粒，制备的聚合物基蒙脱土母料。所述聚丙烯树脂为通用注塑级，可选择透明料，也可选择再生料，如燕山石化的4220、上海石化E020、韩国晓星B240、北欧化工RA130E-8427。本专利技术方法制备的无规共聚聚丙烯(PP-R)/蒙脱土纳米复合材料，蒙脱土母料在无规共聚聚丙烯基体中完全剥离，蒙脱土呈均匀分散。该复合材料的力学性能得到显著的提高，拉伸强度25Mpa以上，弯曲强度30Mpa以上，断裂伸长率达140％；维卡软化温度达到130℃(10N)；PP-R产品的耐静液压能力显著改善。本专利技术的复合材料，经XRD(X射线衍射)测试，2θ角在1-15°内未出现001衍射特征峰，说明蒙脱土母料在聚合物基体中已基本达到纳米级分散。具体实施方法实施例1纳米蒙脱土与环氧化合物按3∶1比例配比，加入其它加工助剂，混和混炼，制备环氧化有机蒙脱土。取制备的环氧化有机蒙脱土50份，马来酸酐接枝聚丙烯50份，高速混和均匀后加入到双螺杆挤出机中，180℃-240℃温度条件下挤出造粒，得到接枝聚丙烯蒙脱土母料。取此接枝聚丙烯蒙脱土母料6份，无规共聚聚丙烯(4220)94份，加入其它加工助剂，在175℃-220℃温度条件下双螺杆混和混炼，熔融挤出造粒，制备无规共聚聚丙烯(PP-R)/蒙脱土纳米复合材料。实施例2纳米蒙脱土与环氧化合物按2∶1比例配比，加入其它加工助剂，混和混炼，制备环氧化有机蒙脱土。取制备的环氧化有机蒙脱土50份，马来酸酐接枝聚丙烯50份，高速混和均匀后加入到双螺杆挤出机中，180℃-240℃温度条件下挤出造粒，得到接枝聚丙烯蒙脱土母料。取此接枝聚丙烯蒙脱土母料8份，无规共聚聚丙烯(E020)92份，加入其它加工助剂，在175℃-220℃温度条件下双螺杆混和混炼，熔融挤出造粒，制备无规共聚聚丙烯(PP-R)/蒙脱土纳米复合材料。性能测试将实施例1中的无规共聚聚丙烯(PP-R)/蒙脱土纳米复合材料，经XRD(X射线衍射)测试，2θ角在1-15°内未出现001衍射特征峰，说明蒙脱土母料在聚合物基体中已基本达到纳米级分散。复合材料的力学性能如拉伸强度25Mpa以上，弯曲强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无规共聚聚丙烯／蒙脱土纳米复合材料，重量百分比组成为：接枝聚烯烃基蒙脱土母料５％－１０％无规共聚聚丙烯９０％－９５％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢松桂，盛仲夷，
申请(专利权)人：杭州鸿雁电器有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]