一种纳米二氧化硅改性聚丙烯的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米二氧化硅改性聚丙烯的制备方法，包括以下步骤：S1、将纳米二氧化硅与中空二氧化硅微球按照2:1的比例高速混合3‑5min后置于110℃的烘箱中干燥30min；S2、将硅烷偶联剂溶于其10倍体积的无水甲醇制成溶液；S3、将硅烷偶联剂溶液喷洒于干燥后的纳米二氧化硅与中空二氧化硅微球的混合物表面；S4、将步骤S3的产物置于高速混合3‑5min后置于120℃的烘箱中干燥2小时；S5、取步骤S4的产物2‑4份、与聚丙烯粒子60‑80份、氧化聚乙烯蜡0.1‑0.2份在螺杆挤出机中挤出造粒。本发明专利技术的方法能够显著提高聚丙烯的力学性能、和电性能。

Preparation of Polypropylene Modified by Nano-SiO_2

The invention relates to a preparation method of polypropylene modified by nano-silica, which includes the following steps: S1, mixing nano-silica and hollow silica microspheres in a ratio of 2:1 at high speed for 3_5 minutes and then drying in an oven at 110 C for 30 minutes; S2, dissolving silane coupling agent in anhydrous methanol of 10 volumes to make a solution; S3, spraying silane coupling agent solution after drying. The surface of the mixture of nano-silica and hollow silica microspheres; S4. Put the product of nano-silica into the oven at 120 C for 2 hours after mixing at high speed for 3 5 minutes; S5, 2 4 parts of the product of extract 4, 60 80 parts of polypropylene particles and 0.1 0.2 parts of polyethylene wax were extruded and granulated in the screw extruder. The method of the invention can significantly improve the mechanical and electrical properties of polypropylene.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米二氧化硅改性聚丙烯的制备方法
本专利技术涉及塑料改性
，尤其涉及一种纳米二氧化硅改性聚丙烯的制备方法。
技术介绍
聚丙烯是一种重要的通用塑料，综合性能优良，广泛应用于注塑成型、薄膜、纤维、挤出成型等制品，但是聚丙烯的韧性较差、对缺口十分敏感，低温脆性突出、成型收缩大、耐光及耐氧化性差等，这些都限制了聚丙烯的工程化应用，因此对聚丙烯的增韧改性一直是聚丙烯的重要研究内容。目前，对聚丙烯进行改性的方法有多种，主要包括化学改性和物理改性。近年来随着纳米材料理论研究的不断深入，其应用领域正在逐步向工业化的方向发展。近年来，无机纳米材料改性聚丙烯越来越受到关注。纳米二氧化硅是重要的增强聚合物性能的纳米无机材料，与二氧化硅粒子相比，纳米二氧化硅与聚合物发生物理或化学结合的可能性大，增强了粒子与聚合物基体的界面结合，可对聚合物起到增强、增韧和提高热稳定性的作用。目前，PP/纳米二氧化硅复合材料的制备方法主要为熔融共混，将甲基丙烯酸甲酯接枝纳米二氧化硅填充到PP中，改性纳米二氧化硅的过程中涉及干燥工艺，这一过程易造成纳米二氧化硅颗粒的团聚，使得前序的二氧化硅纳米制备工艺前功尽弃，主要是现有的干燥工艺在溶剂快速蒸发过程中产生的巨大的气液界面张力易造成纳米二氧化硅网络结构的塌陷而形成团聚。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，提供一种能够最大限度防止纳米材料在改性过程中团聚的聚丙烯改性方法，本专利技术提供以下技术方案：一种纳米二氧化硅改性聚丙烯的制备方法，包括以下步骤:S1、将纳米二氧化硅与中空二氧化硅微球按照2:1的质量比高速混合3-5min后置于冷冻干燥器中干燥；本专利技术采用纳米二氧化硅与中空二氧化硅微球的混合纳米改性材料取代常规的单一纳米二氧化硅改性材料，一方面能够形成立体的网络结构，相比单一纳米二氧化硅形成的网络结构具有更高的结合力、能够在溶剂蒸发过程中承受更大的气液界面张力；另一方面，中空二氧化硅微球的粒径一般大于纳米二氧化硅，这就使得后期分散后相邻聚丙烯粒子之间的距离更大，有利于提高改性聚丙烯的分散性；同时，本专利技术采用冷冻干燥法取代传统的恒温烘箱干燥方法，不仅能够显著提高纳米改性材料的比表面积、还能够进一步降低溶剂蒸发时对纳米改性材料网络结构的冲击；本步骤能够最大限度的防止纳米改性材料团聚而失去纳米材料原本的优势；纳米二氧化硅与中空二氧化硅微球的比例对于改性后聚丙烯粒子的韧性具有显著的影响，若中空二氧化硅微球过多、则改性后韧性的提高不显著。S2、将硅烷偶联剂溶于其10倍体积的无水甲醇制成溶液；S3、将硅烷偶联剂溶液喷洒于干燥后的纳米二氧化硅与中空二氧化硅微球的混合物表面；本步骤为采用硅烷偶联剂对纳米改性材料进行改性；S4、将步骤S3的产物置于高速混合3-5min后置于120℃的烘箱中干燥2小时；本专利技术采用冷冻干燥与恒温热干燥相结合的方式处理纳米改性材料，联合干燥方式能够实现优势互补，既能够避免恒温热干燥方式易产生的后期产品成型过程中收缩率高的问题，又能够避免频繁冷冻干燥成本高的问题，同时，接枝后的纳米改性材料，对于气液界面张力的承受能力增强、即使采用恒温热干燥方式也不会造成团聚。S5、取步骤S4的产物2-4份、与聚丙烯粒子60-80份、氧化聚乙烯蜡0.1-0.2份在螺杆挤出机中挤出造粒，对聚丙烯粒子进行共混改性。进一步的，所述纳米二氧化硅的平均粒径为20-30nm、所述中空二氧化硅微球的平均粒径为70-90nm，纳米二氧化硅与中空二氧化硅微球的粒径差异越大、所形成的立体网络结构越立体、抗塌陷能力越强。进一步的，所述中空二氧化硅微球的壁厚为15-20nm，中空二氧化硅微球的壁厚对于改性聚丙烯的拉伸强度和弹性模量也具有显著的影响。进一步的，步骤S1中所述冷冻干燥方法为先将纳米二氧化硅与中空二氧化硅微球置于冷冻干燥箱中冷冻45min、控制温度为-35℃；然后控制温度降至-45℃、控制压力为38Pa进行干燥1小时。进一步的，经冷冻干燥后的纳米二氧化硅与中空二氧化硅微球自冷冻干燥箱中取出后5min内进行硅烷偶联剂溶液的喷洒，冷冻后的纳米二氧化硅与中空二氧化硅微球取出后迅速升温，而试验证明，纳米改性材料与硅烷偶联剂溶液温差越大、接枝改性效果越好、与聚丙烯粒子共混后增韧改性效果越佳。本专利技术的有益效果在于：(1)、通过纳米二氧化硅与中空二氧化硅微球的混合代替单一纳米二氧化硅对聚丙烯进行改性，能够显著提高聚丙烯的拉伸强度、弹性模量、弯曲强度；(2)、通过对纳米二氧化硅与中空二氧化硅微球进行冷却干燥，能够显著提高纳米改性材料的比表面积、还能够进一步降低溶剂蒸发时对纳米改性材料网络结构的冲击。具体实施方式实施例1、一种纳米二氧化硅改性聚丙烯的制备方法，包括以下步骤：S1、将纳米二氧化硅与中空二氧化硅微球按照2:1的质量比高速混合3-5min后置于冷冻干燥器中干燥；所述纳米二氧化硅的平均粒径为20-30nm、所述中空二氧化硅微球的平均粒径为70-90nm；所述中空二氧化硅微球的壁厚为15-20nm；所述冷冻干燥方法为先将纳米二氧化硅与中空二氧化硅微球置于冷冻干燥箱中冷冻45min、控制温度为-35℃；然后控制温度降至-45℃、控制压力为38Pa进行干燥1小时。S2、将硅烷偶联剂溶于其10倍体积的无水甲醇制成溶液；S3、经冷冻干燥后的纳米二氧化硅与中空二氧化硅微球自冷冻干燥箱中取出后5min内进行硅烷偶联剂溶液的喷洒；S4、将步骤S3的产物置于高速混合3-5min后置于120℃的烘箱中干燥2小时；S5、取步骤S4的产物2-4份、与聚丙烯粒子60-80份、氧化聚乙烯蜡0.1-0.2份在螺杆挤出机中挤出造粒。实施例2、一种纳米二氧化硅改性聚丙烯的制备方法，与实施例1相比，选用平均粒径为50-100nm之间的纳米二氧化硅，其他步骤与制备条件与实施例1相同。实施例3、一种纳米二氧化硅改性聚丙烯的制备方法，与实施例1相比，选用壁厚为20-30nm之间的中空二氧化硅微球，其他步骤与制备条件与实施例1相同。实施例4、一种纳米二氧化硅改性聚丙烯的制备方法，与实施例1相比，经冷冻干燥后的纳米二氧化硅与中空二氧化硅微球自冷冻干燥箱中取出10min后进行硅烷偶联剂溶液的喷洒。对比例1、一种纳米二氧化硅改性聚丙烯的制备方法，包括以下步骤：S1、将纳米二氧化硅高速混合3-5min后置于冷冻干燥器中干燥；所述纳米二氧化硅的平均粒径为20-30nm；所述冷冻干燥方法为先将纳米二氧化硅置于冷冻干燥箱中冷冻45min、控制温度为-35℃；然后控制温度降至-45℃、控制压力为38Pa进行干燥1小时。S2、将硅烷偶联剂溶于其10倍体积的无水甲醇制成溶液；S3、经冷冻干燥后的纳米二氧化硅自冷冻干燥箱中取出后5min内进行硅烷偶联剂溶液的喷洒；S4、将步骤S3的产物置于高速混合3-5min后置于120℃的烘箱中干燥2小时；；S5、取步骤S4的产物2-4份、与聚丙烯粒子60-80份、氧化聚乙烯蜡0.1-0.2份在螺杆挤出机中挤出造粒。对比例2、一种纳米二氧化硅改性聚丙烯的制备方法，包括以下步骤：S1、将纳米二氧化硅与中空二氧化硅微球按照2:1的质量比高速混合3-5min后进行120℃恒温干燥；所述纳米二氧化硅的平均粒径为20-30nm、所述中空二氧化硅微球的平均粒径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米二氧化硅改性聚丙烯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:S1、将纳米二氧化硅与中空二氧化硅微球按照2:1的比例高速混合3‑5min后置于冷冻干燥器中干燥；S2、将硅烷偶联剂溶于其10倍体积的无水甲醇制成溶液；S3、将硅烷偶联剂溶液喷洒于干燥后的纳米二氧化硅与中空二氧化硅微球的混合物表面；S4、将步骤S3的产物置于高速混合3‑5min后置于120℃的烘箱中干燥2小时；S5、取步骤S4的产物2‑4份、与聚丙烯粒子60‑80份、氧化聚乙烯蜡0.1‑0.2份在螺杆挤出机中挤出造粒。

【技术特征摘要】
1.一种纳米二氧化硅改性聚丙烯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:S1、将纳米二氧化硅与中空二氧化硅微球按照2:1的比例高速混合3-5min后置于冷冻干燥器中干燥；S2、将硅烷偶联剂溶于其10倍体积的无水甲醇制成溶液；S3、将硅烷偶联剂溶液喷洒于干燥后的纳米二氧化硅与中空二氧化硅微球的混合物表面；S4、将步骤S3的产物置于高速混合3-5min后置于120℃的烘箱中干燥2小时；S5、取步骤S4的产物2-4份、与聚丙烯粒子60-80份、氧化聚乙烯蜡0.1-0.2份在螺杆挤出机中挤出造粒。2.如权利要求1所述的一种纳米二氧化硅改性聚丙烯的制备方法，其特征在于：所述纳米二氧化硅的平均粒径为20...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振东，方尔平，张文东，
申请(专利权)人：合肥市丽红塑胶材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34