高分散纳米蒙脱土填充聚丙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高分散纳米蒙脱土填充聚丙烯复合材料，其原料按质量分数包括高流动低抗冲共聚丙烯25％‑50％；低流动高抗冲共聚丙烯30％‑50％；长嵌段茂金属聚烯烃增韧剂5％‑15％；纳米蒙脱土填充母粒10％‑30％。本发明专利技术还公开了一种高分散纳米蒙脱土填充聚丙烯复合材料的制备方法。本发明专利技术的高分散纳米蒙脱土填充聚丙烯复合材料及其制备方法，针对纳米粉体材料在熔融共混挤出时“易聚集、难分散”的加工难题，采用了双阶挤出、二次复合剪切混炼的加工方式，有效解决了纳米粉体材料的分散性问题，尤其是在较高含量（≥15%）下的填充体分布状况，充分发挥了“小尺寸、高增刚”的纳米效应。

High dispersion nano montmorillonite filled polypropylene composite and its preparation method

The invention discloses a high dispersion nano montmorillonite filled polypropylene composite material, its raw materials according to the mass fraction including high flow low impact polypropylene 25% 50%; low flow and high impact polypropylene were 30% 50%; Qian Duanmao 5% 15% metal polyolefin toughening agent; nano montmorillonite filled masterbatch 10% 30%. The invention also discloses a preparation method of high dispersive nano montmorillonite filled polypropylene composite. The invention of the highly dispersed nano montmorillonite filled polypropylene composite material and preparation method thereof, aiming at the problem of machining of nano powder material in the melt extrusion \easy to gather and difficult to disperse\, using a double order extrusion, two composite shear mixing processing methods, effectively solve the dispersion problem of nano powder material, especially at high concentration (more than 15%) filling body distribution situation, give full play to the effect of nano size and high Zenggang \.

【技术实现步骤摘要】
高分散纳米蒙脱土填充聚丙烯复合材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料等领域，具体为一种高分散纳米蒙脱土填充聚丙烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯是一类轻质、高性能、易加工、耐化学性好的综合性能优良的聚烯烃材料，一般其密度都在(0.9g/cm3-0.93g/cm3)，远低于其他种类材料如ABS、PC、PS、PA，因此其用于低密度、轻质材料的基础树脂有着先天性的优势；聚丙烯PP的优势在于其分子链结构中侧链甲基的存在，使得聚合物链比较容易规则堆砌，从而形成结构致密、性能优良的微观晶体结构，这是其性能尤其是刚性远高于密度相近的聚乙烯PE材料的根本原因；同时，也保留了聚烯烃材料良好的加工流动性以及较好的成本优势，因而在当前的汽车轻量化材料开发领域中有着广泛的应用，通常作为改性的基础树脂材料。纳米粉体填充聚丙烯材料是近年来关于聚丙烯高性能化改性的新兴领域；纳米材料具备极高的分散度及极低的粒径(100纳米以下)，其优良的尺寸效应可以明显提升聚丙烯材料的刚性指标，而不至于大幅度降低其韧性，因而是一种刚韧平衡的聚丙烯改性方法，但也对纳米粉体材料的加工分散性提出了极高的要求。由于纳米粉体材料的自聚集特性，常规的共混挤出中所用的纳米粉体材料含量均比较低(≤10％)，如CN106366456中所述的高性能纳米蒙脱土增强聚丙烯材料，由于采用单阶共混挤出，纳米粉体含量仅为5-8％，且所用相容剂为常规的马来酸酐接枝物；CN104045909采用酚醛树脂改性纳米蒙脱土，虽然效果较好，但采用了化学溶剂法改性方式，难以适用于大规模的工业化量产，且容易产生溶剂污染。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种高分散纳米蒙脱土填充聚丙烯复合材料，以解决现有技术中技术缺陷。实现上述目的的技术方案是：一种高分散纳米蒙脱土填充聚丙烯复合材料，其原料按质量分数包括高流动低抗冲共聚丙烯25％-50％；低流动高抗冲共聚丙烯30％-50％；长嵌段茂金属聚烯烃增韧剂5％-15％；纳米蒙脱土填充母粒10％-30％。在本专利技术一较佳的实施例中，所述纳米蒙脱土填充母粒由纳米蒙脱土粉体、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯组成，其中，所述纳米蒙脱土粉体的质量占所述纳米蒙脱土填充母粒质量的50％。在本专利技术一较佳的实施例中，所述甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯为熔融共混接枝法制备的接枝聚丙烯材料，其接枝率为0.6％-1.2％。在本专利技术一较佳的实施例中，所述的纳米蒙脱土粉体为密度1.7g/cm3、分散尺度3.5nm-5nm的无机粉体。在本专利技术一较佳的实施例中，所述长嵌段茂金属聚烯烃增韧剂具有主要结构特征，该主要结构特征为由新型茂金属催化剂催化合成的长嵌段聚辛烯链段。在本专利技术一较佳的实施例中，所述的高流动低抗冲共聚丙烯，在230℃、2.16Kg的测试条件下，其熔融指数为60g/10min-150g/10min，缺口冲击强度≥10kJ/cm3；所述的低流动高抗冲共聚丙烯在230℃、2.16Kg的测试条件下，其熔融指数为5g/10min-30g/10min，缺口冲击强度≥30kJ/cm3。本专利技术的第二目的是：提供一种高分散纳米蒙脱土填充聚丙烯复合材料制备方法，基于物理共混法的双阶二次熔融混炼分散的方式，不产生任何溶剂及其他有机物污染，且两次分散之后造粒可以使材料的粉体含量提升至20％时依然具备良好的分散效果，而不至于导致粉体团聚，绿色环保。实现上述目的的技术方案是：一种高分散纳米蒙脱土填充聚丙烯复合材料制备方法，包括以下步骤：步骤S1)获取所述的高分散纳米蒙脱土填充聚丙烯复合材料的原料；步骤S2)混合所述原料中的高流动低抗冲共聚丙烯、低流动高抗冲共聚丙烯、长嵌段茂金属聚烯烃增韧剂得到第一混合物；步骤S3)制备所述纳米蒙脱土填充母粒的熔体；步骤S4)将所述第一混合物放置于紧密啮合同向双螺杆挤出机的主喂料仓中，并经喂料螺杆将所述第一混合物加入到挤出机的主机筒内熔融；步骤S5)将所述纳米蒙脱土填充母粒的熔体从所述紧密啮合同向双螺杆挤出机的侧向喂料口注入到主机筒内；步骤S6)将熔融状态的第一混合物和纳米蒙脱土填充母粒的熔体一起混料、剪切、分散，并经紧密啮合同向双螺杆挤出机挤出，得到挤出物；步骤S7)对挤出物冷却、烘干、造粒处理，得到聚丙烯复合材料。在本专利技术一较佳的实施例中，所述步骤S3)包括以下步骤：步骤S31)获取制备所述纳米蒙脱土填充母粒的配料，所述配料包括纳米蒙脱土粉体、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯各50％；步骤S32)将所述配料混合，得到第二混合物；步骤S33)将所述第二混合物放置于锥形强剪切单螺杆挤出机的主喂料仓中，经化学熔融接枝反应得到纳米蒙脱土填充母粒的熔体，并经锥形强剪切单螺杆挤出机挤出，然后将该挤出的纳米蒙脱土填充母粒的熔体注入到所述紧密啮合同向双螺杆挤出机的主机筒内部。在本专利技术一较佳的实施例中，所述锥形强剪切单螺杆挤出机从该锥形强剪切单螺杆挤出机的主机筒的加料口到机头出口依次设有温度区，各温度区的温度依次为：60℃、190℃、210℃、225℃、230℃、230℃、230℃。在本专利技术一较佳的实施例中，所述紧密啮合同向双螺杆挤出机从该紧密啮合同向双螺杆挤出机的主机筒的加料口到机头出口依次设有温度区，各温度区的温度依次为：60℃、160℃、190℃、195℃、200℃、210℃、210℃。本专利技术的优点是：本专利技术的高分散纳米蒙脱土填充聚丙烯复合材料及其制备方法，针对纳米粉体材料在熔融共混挤出时“易聚集、难分散”的加工难题，采用了双阶挤出、二次复合剪切混炼的加工方式，有效解决了纳米粉体材料的分散性问题，尤其是在较高含量(≥15％)下的填充体分布状况，充分发挥了“小尺寸、高增刚”的纳米效应。通过不同熔指、不同抗冲特性的聚丙烯基体复配，以及长嵌段POE增韧剂的使用，使制得的改性聚丙烯复合材料的性能指标有明显的提升，尤其是在低温(-30℃)的冲击性能。通过本专利技术的技术方案制备得到的高分散纳米蒙脱土填充聚丙烯复合材料，在低密度、低填充的前提下(0.95g/cm3-1.00g/cm3)，其弯曲模量同比当前的常规滑石粉填充改性材料提升60-80％，达到1700MPa左右，缺口冲击强度保持相近的水平，而-30℃低温缺口冲击强度提升20％-30％，为11kJ/m2-12kJ/m2，这要归功于高分散的纳米填充体与具有长嵌段聚辛烯链段的聚烯烃增韧剂的协同功效，是一种兼顾刚性、韧性两方面的高性能化改性聚丙烯技术方案。具体实施方式以下例示本专利技术可用以实施的特定实施例。一种高分散纳米蒙脱土填充聚丙烯复合材料，其原料按质量分数包括高流动低抗冲共聚丙烯25％-50％；低流动高抗冲共聚丙烯30％-50％；长嵌段茂金属聚烯烃增韧剂5％-15％；纳米蒙脱土填充母粒10％-30％。所述纳米蒙脱土填充母粒由纳米蒙脱土粉体、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯组成，其中，所述纳米蒙脱土粉体的质量占所述纳米蒙脱土填充母粒质量的50％。所述甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯为熔融共混接枝法制备的接枝聚丙烯材料，其接枝率为0.6％-1.2％。在本专利技术一较佳的实施例中，所述的纳米蒙脱土粉体为密度1.7g/cm3、分散尺度3.5nm-5nm的无机粉体。所述长嵌段茂金属聚烯烃增韧剂具有主要结构特征，该主要结构特征包括由新型茂金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分散纳米蒙脱土填充聚丙烯复合材料，其特征在于，其原料按质量分数包括高流动低抗冲共聚丙烯                    25％‑50％；低流动高抗冲共聚丙烯                    30％‑50％；长嵌段茂金属聚烯烃增韧剂                5％‑15％；纳米蒙脱土填充母粒                      10％‑30％。

【技术特征摘要】
1.一种高分散纳米蒙脱土填充聚丙烯复合材料，其特征在于，其原料按质量分数包括高流动低抗冲共聚丙烯25％-50％；低流动高抗冲共聚丙烯30％-50％；长嵌段茂金属聚烯烃增韧剂5％-15％；纳米蒙脱土填充母粒10％-30％。2.根据权利要求2所述的高分散纳米蒙脱土填充聚丙烯复合材料，其特征在于，所述纳米蒙脱土填充母粒由纳米蒙脱土粉体、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯组成，其中，所述纳米蒙脱土粉体的质量占所述纳米蒙脱土填充母粒质量的50％。3.根据权利要求2所述的高分散纳米蒙脱土填充聚丙烯复合材料，其特征在于，所述甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯为熔融共混接枝法制备的接枝聚丙烯材料，其接枝率为0.6％-1.2％。4.根据权利要求2所述的高分散纳米蒙脱土填充聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的纳米蒙脱土粉体为密度1.7g/cm3、分散尺度3.5nm-5nm的无机粉体。5.根据权利要求1所述的高分散纳米蒙脱土填充聚丙烯复合材料，其特征在于，所述长嵌段茂金属聚烯烃增韧剂具有主要结构特征，该主要结构特征包括由新型茂金属催化剂催化合成的长嵌段聚辛烯链段。6.根据权利要求1所述的高分散纳米蒙脱土填充聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的高流动低抗冲共聚丙烯，在230℃、2.16Kg的测试条件下，其熔融指数为60g/10min-150g/10min，缺口冲击强度≥10kJ/m2；所述的低流动高抗冲共聚丙烯在230℃、2.16Kg的测试条件下，其熔融指数为5g/10min-30g/10min，缺口冲击强度≥30kJ/m2。7.一种高分散纳米蒙脱土填充聚丙烯复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1）获取权利要求1-6中任一项所述的高分散纳米蒙脱土填充聚丙烯复合材料的原料；步骤S2）混合所述原料中的高流动低抗冲共聚丙烯、低流动高抗冲共聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑云龙，黄志杰，屈国梁，王海华，杨仓先，
申请(专利权)人：中广核俊尔上海新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31