提高聚烯烃热变形温度的方法及由其得到的聚烯烃复合材料和应用技术

本发明专利技术提供了一种提高聚烯烃热变形温度的方法及由其得到的聚烯烃复合材料和应用，使用磷酸氢锆来提高非极性聚烯烃的热变形温度。本发明专利技术发现，将磷酸氢锆加入到非极性聚烯烃中，可以显著提高其热变形温度，增加其耐热性。

The Method of Increasing the Thermal Deformation Temperature of Polyolefins and the Polyolefin Composites Obtained from the Thermal Deformation Temperature and Their Applications

The invention provides a method for increasing the thermal deformation temperature of polyolefins and a polyolefin composite material obtained from the method and application, using zirconium hydrogen phosphate to improve the thermal deformation temperature of non-polar polyolefins. The invention discovers that adding zirconium hydrogen phosphate into non-polar polyolefin can significantly improve its thermal deformation temperature and increase its heat resistance.

【技术实现步骤摘要】
提高聚烯烃热变形温度的方法及由其得到的聚烯烃复合材料和应用
本专利技术属于改性
，涉及一种提高聚烯烃热变形温度的方法及由其得到的聚烯烃复合材料和应用。
技术介绍
聚烯烃是由乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等α-烯烃以及某些环烯烃单独聚合或共聚合而得到的一类热塑性树脂的总称，由于原料丰富、价格低廉、容易加工成型、综合性能优良，因此是一类产量最大，应用十分广泛的高分子材料，其中以聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)最为重要。但是这类材料的耐热性能较差，限制了它在某些高温环境下的应用。目前大多数的技术是利用共混或接枝改性等来增强聚烯烃的耐热性能，有机共混为将其和热稳定性较好的有机高分子(比如聚苯醚、聚苯乙烯等)共混来提升耐热性能，CN105440547A公开了一种高强耐热聚乙烯管材，其原料按重量份数包括如下组分：乙烯基硅烷接枝高密度聚乙烯50-75份、线性低密度聚乙烯10-25份、含钛有机硅树脂5-15份、马来酸酐接枝聚苯醚5-12份、聚苯基磷酸二苯砜酯2-12份、过氧化叔丁醇0.2-1份、四氧化三铁2-10份、硫酸钡2-5份、氢氧化铝1-5份、改性纳米二氧化钛5-15份、硅酸钙晶须2-5份、纳米碳纤维3-10份、聚环氧乙烷0.2-1.5份、甘油单硬脂酸酯0.3-1.5份、乙撑双硬脂酰胺0.2-1.2份、抗氧剂0.5-2份，其耐热性好，强度高，但是成分太复杂，对聚乙烯的加工性能产生非常大影响，并且增加了生产成本。CN106146756A公开了一种简易的石墨烯接枝聚烯烃的方法，其中，利用还原氧化石墨烯对聚烯烃进行改性，使其带有功能基团，可以很好的应用，改性方法过于复杂，不适合大规模工业化生产。另外，纳米材料能明显改善聚合物的性能，也成为当前的研究热点。常用的无机纳米填料以蒙脱土(MMT)为代表，作为聚合物高分子材料的添加剂，广泛应用于高分子材料行业；以碳纳米管为代表的一维材料和以石墨烯为代表的二维纳米材料在增强树脂方面也有较好地应用，但是由于非极性聚烯烃中不存在极性基团，也缺乏功能基团，使得以蒙脱土为代表的无机纳米填料并不能很好的分散在聚烯烃材料中，且对聚烯烃耐热性的提高影响十分小，对于碳纳米管和石墨烯也存在于同样的问题，由于非极性聚烯烃材料不含有极性基团，纳米填料在基体中的分散性不好，并且对其耐热性的提高帮助很小。目前需要开发一种可提高非极性聚烯烃分子耐热性的方法，以解决聚烯烃耐热性能较差的问题，来拓展聚烯烃的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高聚烯烃热变形温度的方法及由其得到的聚烯烃复合材料和应用。为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种提高非极性聚烯烃热变形温度的方法，使用磷酸氢锆来提高非极性聚烯烃的热变形温度。非极性聚烯烃因其不含有极性基团，常规可以提高聚合物耐热性能的纳米填料会在树脂基体中发生团聚效应，造成基体中产生应力集中或者缺陷，无法在非极性聚烯烃基体中发挥其提高耐热性能的效果或者效果极其不明显。本专利技术发现，将尺寸更均一、晶型更完整、纵横比更大的磷酸氢锆加入到非极性聚烯烃中，显著提高其热变形温度，提高其耐热性能。在本专利技术中，所述非极性聚烯烃为线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯或聚丙烯。本专利技术发现当非极性聚烯烃为线性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)或聚丙烯(PP)时，磷酸氢锆对其耐热性能的增强效果较为显著，，可大幅度提升其热变形温度。优选地，所述方法包括：将磷酸氢锆与聚烯烃共混。第二方面，本专利技术提供了一种聚烯烃复合材料，所述聚烯烃复合材料包括非极性聚烯烃和磷酸氢锆。在本专利技术中，磷酸氢锆是作为耐热性增强剂使用。本专利技术提供了一种具有较高热变形温度的聚烯烃复合材料，磷酸氢锆对非极性聚烯烃的耐热性能提升较为明显。优选地，所述非极性聚烯烃和磷酸氢锆的质量比为(20-50):1，例如25:1、30:1、35:1、40:1、45:1等。优选地，所述非极性聚烯烃为线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯或聚丙烯。本专利技术提供的聚烯烃复合材料的热变形温度比与之对应的聚烯烃的热变形温度高18-50％。当磷酸氢锆与聚烯烃的质量比为1:20时，当非极性聚烯烃为LLDPE时，聚烯烃复合材料的热变形温度比纯的LLDPE的热变形温度高26-50％；当非极性聚烯烃为HDPE时，聚烯烃复合材料的热变形温度比纯的HDPE的热变形温度高20-23％；当非极性聚烯烃为PP时，聚烯烃复合材料的热变形温度比纯的PP的热变形温度高18-20％。以DMA测试其热变形温度，当磷酸氢锆与聚烯烃的质量比为1:20时，当非极性聚烯烃为LLDPE时，聚烯烃复合材料在1.82MPa下的热变形温度比纯的LLDPE高17MPa，LLDPE的热变形温度增加了50％；在0.45MPa下的热变形温度比纯的LLDPE高16MPa，LLDPE的热变形温度增加了27.6％。当非极性聚烯烃为HDPE时，聚烯烃复合材料在1.82MPa下的热变形温度比纯的HDPE高10MPa，HDPE的热变形温度增加了22.2％；在0.45MPa下的热变形温度比纯的HDPE高13MPa，HDPE的热变形温度增加了20％。当非极性聚烯烃为PP时，聚烯烃复合材料在1.82MPa下的热变形温度比纯的PP高13MPa，PP的热变形温度增加了18.6％，在0.45MPa下的热变形温度比纯的PP高16MPa，PP的热变形温度增加了18.8％。优选地，所述磷酸氢锆为α-磷酸氢锆。优选地，所述磷酸氢锆的直径为2-10μm，例如3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm等。优选地，所述聚烯烃复合材料还包括石墨烯。优选地，所述石墨烯与聚烯烃的质量比为1:(100-500)，例如1:200、1:300、1:400等。在本专利技术中，磷酸氢锆纳米片具有很大的表面积，存在较多羟基(给电子基)，可以与石墨烯的大π键相互作用，从而可以提高石墨烯片在非极性聚烯烃基体中的分散性。第三方面，本专利技术提供了如第二方面所述的聚烯烃复合材料的制备方法，所述制备方法包括：将非极性聚烯烃、磷酸氢锆和任选的石墨烯共混，然后注塑成型，得到所述聚烯烃复合材料。优选地，所述注塑的温度为160-180℃，例如165℃、170℃、175℃等。优选地，所述注塑的压力为580-600bar，例如585bar、590bar、595bar等。优选地，所述注塑的时间为2-8s，例如3s、4s、5s、6s、7s等。优选地，所述注塑用的模具温度为60-70℃，例如62℃、65℃、68℃等。第四方面，本专利技术提供了根据第二方面所述的聚烯烃复合材料在车用塑料中的应用。将PE、PP复合材料应用于车用塑料中，例如汽车车顶夹层、汽车油箱箱体和发动机进气管道等，在提升汽车的安全性能的同时可以替代金属零部件降低整车重量，节约生产成本。相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：(1)非极性聚烯烃因其不含有极性基团，使得常规可以提升聚合物耐热性能的填料均无法在非极性聚烯烃基体中发挥其提高耐热性能的效果或者效果极其不明显。本专利技术发现，将磷酸氢锆加入到非极性聚烯烃中，可以显著提高其热变形温度，提高其耐热性能；(2)在本专利技术中，磷酸氢锆还可以增加石墨烯在非极性聚烯烃基体中的分散性；(3)本专利技术提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高非极性聚烯烃热变形温度的方法，其特征在于，使用磷酸氢锆来提高非极性聚烯烃的热变形温度。

【技术特征摘要】
1.一种提高非极性聚烯烃热变形温度的方法，其特征在于，使用磷酸氢锆来提高非极性聚烯烃的热变形温度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非极性聚烯烃为线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯或聚丙烯中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括：将磷酸氢锆与非极性聚烯烃共混。4.一种聚烯烃复合材料，其特征在于，所述聚烯烃复合材料包括非极性聚烯烃和磷酸氢锆。5.根据权利要求4所述的聚烯烃复合材料，其特征在于，所述非极性聚烯烃和磷酸氢锆的质量比为(20-50):1。6.根据权利要求4或5所述的聚烯烃复合材料，其特征在于，所述非极性聚烯烃为线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯或聚丙烯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述磷酸氢锆...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙大陟，李涛，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东,44