一种环保复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种环保复合材料，由以下重量份的组分制成：PP 100份，增韧剂3‑4份，抗氧剂0.5‑1份，阻燃剂8‑12份，润滑剂1‑1.5份，PAMAM 1‑2份，锌硅复合氧化物10‑15份。本发明专利技术还公开了该环保复合材料的制备方法。本发明专利技术提供的环保复合材料的VOC含量较低，且具有较强的耐磨性、耐低温性和耐老化性。

【技术实现步骤摘要】
一种环保复合材料及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种复合材料，特别是涉及一种环保复合材料及其制备方法与应用。
技术介绍
树脂基复合材料是由以有机聚合物为基体的纤维增强材料，通常使用玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或者芳纶等纤维增强体，常用的基体包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、环氧树脂、酚醛树脂等。其中，聚丙烯（英文简写为PP）是一种综合性能十分优异的热塑性通用塑料，其具有易加工、密度小、生产成本低等特点，所以聚丙烯在家用电器、日常用品包装材料、汽车工业等行业有着广泛的应用，成为近些年来增长速度最快的塑料之一。然而聚丙烯也有一些缺点，比如：抗蠕变性差、熔点较低、尺寸稳定性不好、热变形温度低、低温脆性等，制约了其作为工程受力材料的应用，所以目前使用无机物填充聚丙烯以提高性能是常用的增强方式，不过一般的无机物会和聚丙烯基体以及助剂反应产生小分子挥发性有机物，导致VOC含量偏高，存在不够环保的缺点。申请号为CN201810341775.3的中国专利公开了一种改性聚丙烯复合材料及其制备方法，包括如下重量份的组分：30-50份聚丙烯、10-30份填充增强剂、15-25份阻燃剂、5-15份增韧剂、1-5份抗氧剂和1-4份黑母。该复合材料同样存在VOC含量偏高、不够环保的问题，而且耐磨性、耐低温性和耐老化性均不佳。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种环保复合材料，其VOC含量较低，且具有较强的耐磨性、耐低温性和耐老化性。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种环保复合材料，由以下重量份的组分制成：PP100份，增韧剂3-4份，抗氧剂0.5-1份，阻燃剂8-12份，润滑剂1-1.5份，PAMAM1-2份，锌硅复合氧化物10-15份。进一步地，本专利技术所述PP的熔融指数为5-10g/10min。进一步地，本专利技术所述增韧剂为POE。进一步地，本专利技术所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂DSTP。进一步地，本专利技术所述阻燃剂为氢氧化镁。进一步地，本专利技术所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。进一步地，本专利技术所述PAMAM的制备步骤为：A1.将无水甲醇、乙二胺加入反应瓶中，将反应瓶置于冰水浴中，搅拌1小时后将丙烯酸甲酯滴加入反应瓶中，升温至30℃后搅拌反应24小时，抽真空后除去无水甲醇以及未反应的丙烯酸甲酯得到PAMAM-0.5G；A2.将无水甲醇、PAMAM-0.5G加入反应瓶甲中，将反应瓶甲置于冰水浴中后搅拌，将无水乙醇、乙二胺加入反应瓶乙中，将反应瓶乙置于冰水浴中后搅拌1小时得到乙二胺溶液，将乙二胺溶液滴加入反应瓶甲中，升温至25℃后搅拌反应24小时，加入正丁醇后80℃下抽真空，除去无水甲醇以及未反应的丙烯酸甲酯得到PAMAM。进一步地，本专利技术所述步骤A1中，无水甲醇、乙二胺、丙烯酸甲酯的重量比为15:1:8.7；步骤A2中，反应瓶甲中无水甲醇、PAMAM-0.5G的重量比为1:1，乙二胺溶液的质量分数为68.9%，PAMAM-0.5G、乙二胺溶液的重量比为1:3.4。进一步地，本专利技术所述锌硅复合氧化物的制备步骤为：将氧化锌加入5倍重量的去离子水中，超声振荡30分钟后磁力搅拌1小时，滴加入10%质量分数的硅酸钠溶液，调节pH值至9后加热至90℃，继续磁力搅拌1小时后陈化2小时，将得到的产物过滤后洗涤，90℃下干燥后得到锌硅复合氧化物，其中，硅酸钠溶液与氧化锌的重量比为1:2。本专利技术要解决的另一技术问题是提供上述环保复合材料的制备方法。为解决上述技术问题，技术方案是：一种环保复合材料的制备方法，包括以下步骤：B1.按重量份称取各组分，将阻燃剂、PAMAM、锌硅复合氧化物加入到混合机中，800转/分转速下混合40分钟得到混合料；B2.将步骤B1得到的混合料与其他组分混合均匀，转入双螺杆挤出机中挤出得到挤出料，将挤出料用造粒机造粒后水冷至室温得到环保复合材料，所述双螺杆挤出机的挤出温度为180-220℃，螺杆的转速为40rpm。由上可见，与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1）氧化锌具有良好的紫外线吸收性能，不过其力学性能和热稳定性不佳，二氧化硅则具有较好的力学性能、耐磨性能和热稳定性，本专利技术将二氧化硅与氧化锌进行反应处理，使得二氧化硅在氧化锌表面形成了包覆层制得了锌硅复合氧化物，其同时具有较好的紫外线吸收性能、力学性能、耐磨性能和热稳定性，因而能有效改善复合材料的耐老化性、耐磨性和耐低温性。2）本专利技术使用的阻燃剂和锌硅复合氧化物均属于无机物，同样存在VOC含量偏高的缺陷，因此本专利技术制备出了树状大分子PAMAM，其分子表面具有高密度的活性基团-氨基，在共混时PAMAM能包覆在阻燃剂和锌硅复合氧化物的表面，将阻燃剂和锌硅复合氧化物与聚丙烯基体隔开，同时PAMAM与聚丙烯基体具有较好的相容性，因而阻燃剂和锌硅复合氧化物不容易析出，有效减少了阻燃剂和锌硅复合氧化物与聚丙烯基体之间的反应，以及低分子挥发性有机物的产生，从而有效降低复合材料的VOC含量、改善复合材料的环保性能；此外，PAMAM还能改善阻燃剂和锌硅复合氧化物在聚丙烯基体中的分散性，从而进一步提高复合材料的耐磨性、耐低温性和耐老化性。具体实施方式下面将结合具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。实施例1环保复合材料，由以下重量份的组分制成：熔融指数为5-10g/10min的PP100份，POE3份，抗氧剂10101份，氢氧化镁11份，乙撑双硬脂酰胺1.2份，PAMAM1份，锌硅复合氧化物15份。其制备方法包括以下步骤：（1）将无水甲醇、乙二胺加入反应瓶中，将反应瓶置于冰水浴中，搅拌1小时后将丙烯酸甲酯滴加入反应瓶中，升温至30℃后搅拌反应24小时，抽真空后除去无水甲醇以及未反应的丙烯酸甲酯得到PAMAM-0.5G，无水甲醇、乙二胺、丙烯酸甲酯的重量比为15:1:8.7；（2）将无水甲醇、PAMAM-0.5G加入反应瓶甲中，将反应瓶甲置于冰水浴中后搅拌，将无水乙醇、乙二胺加入反应瓶乙中，将反应瓶乙置于冰水浴中后搅拌1小时得到乙二胺溶液，将乙二胺溶液滴加入反应瓶甲中，升温至25℃后搅拌反应24小时，加入正丁醇后80℃下抽真空，除去无水甲醇以及未反应的丙烯酸甲酯得到PAMAM，反应瓶甲中无水甲醇、PAMAM-0.5G的重量比为1:1，乙二胺溶液的质量分数为68.9%，PAMAM-0.5G、乙二胺溶液的重量比为1:3.4；（3）将氧化锌加入5倍重量的去离子水中，超声振荡30分钟后磁力搅拌1小时，滴加入10%质量分数的硅酸钠溶液，调节pH值至9后加热至90℃，继续磁力搅拌1小时后陈化2小时，将得到的产物过滤后洗涤，90℃下干燥后得到锌硅复合氧化物，其中，硅酸钠溶液与氧化锌的重量比为1:2；（4）按重量份称取各组分，将阻燃剂、PAMAM、锌硅复合氧化物加入到混合机中，800转/分转速下混合40分钟得到混合料；（5）将步骤（4）得到的混合料与其他组分混合均匀，转入双螺杆挤出机中挤出得到挤出料，将挤出料用造粒机造粒后水冷至室温得到环保复合材料，所述双螺杆挤出机的挤出温度为180-220℃，螺杆的转速为40rpm。实施例2环保复合材料，由以下重量份的组分制成：熔融指数为5-10g/10min的PP100份，POE4份，抗氧剂DS本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保复合材料，其特征在于：由以下重量份的组分制成：PP 100份，增韧剂3‑4份，抗氧剂0.5‑1份，阻燃剂8‑12份，润滑剂1‑1.5份，PAMAM 1‑2份，锌硅复合氧化物10‑15份。

【技术特征摘要】
1.一种环保复合材料，其特征在于：由以下重量份的组分制成：PP100份，增韧剂3-4份，抗氧剂0.5-1份，阻燃剂8-12份，润滑剂1-1.5份，PAMAM1-2份，锌硅复合氧化物10-15份。2.根据权利要求1所述的一种环保复合材料，其特征在于：所述PP的熔融指数为5-10g/10min。3.根据权利要求1所述的一种环保复合材料，其特征在于：所述增韧剂为POE。4.根据权利要求1所述的一种环保复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂DSTP。5.根据权利要求1所述的一种环保复合材料，其特征在于：所述阻燃剂为氢氧化镁。6.根据权利要求5所述的一种环保复合材料，其特征在于：所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。7.根据权利要求1所述的一种环保复合材料，其特征在于：所述PAMAM的制备步骤为：A1.将无水甲醇、乙二胺加入反应瓶中，将反应瓶置于冰水浴中，搅拌1小时后将丙烯酸甲酯滴加入反应瓶中，升温至30℃后搅拌反应24小时，抽真空后除去无水甲醇以及未反应的丙烯酸甲酯得到PAMAM-0.5G；A2.将无水甲醇、PAMAM-0.5G加入反应瓶甲中，将反应瓶甲置于冰水浴中后搅拌，将无水乙醇、乙二胺加入反应瓶乙中，将反应瓶乙置于冰水浴中后搅拌1小时得到乙二胺溶液，将乙二胺溶液滴加入反应瓶甲中，升温至25℃后搅拌反应24...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆锦婵，
申请(专利权)人：佛山市巨齿鲨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44