一种碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料及其制备方法技术

技术编号:20855615 阅读:34 留言:0更新日期:2019-04-13 10:53
本发明专利技术公开了一种碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料及其制备方法,其中,所述方法包括步骤:将碳纳米管阵列及聚丙烯类树脂M1置于保护气体气氛中进行紫外光处理,使得聚丙烯类与碳纳米管阵列发生接枝聚合反应,得到改性碳纳米管;将所述改性碳纳米管与聚丙烯类树脂M2置于保护气体气氛中熔化混炼,制得碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料。本发明专利技术解决了现有技术中聚丙烯类复合材料的力学性能不佳的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料及其制备方法
本专利技术涉及聚丙烯类树脂
,尤其涉及一种碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯类树脂是一种易于加工成型的原材料,同时重量与机械性能比高,经常被用在各种生活用品和工业部件中。而聚丙烯类树脂的机械强度和耐热性并不理想,在工业部件所使用的聚丙烯类树脂中,往往需要向其中添加滑石粉、云母粉、玻璃纤维等无机纤维来来增强其力学性能,但效果均不理想。因此,现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足,本专利技术的目的在于提供一种碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料及其制备方法,旨在解决现有技术中聚丙烯类复合材料的力学性能不佳的问题。本专利技术的技术方案如下:一种碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料的制备方法,其中,包括步骤:将碳纳米管阵列及聚丙烯类树脂M1置于保护气体气氛中进行紫外光处理,使得聚丙烯类与碳纳米管阵列发生接枝聚合反应,得到改性碳纳米管;将所述改性碳纳米管与聚丙烯类树脂M2置于保护气体气氛中熔化混炼,制得碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料。所述的碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料的制备方法,其中,所述紫外光处理的波长为216nm。所述的碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料的制备方法,其中,在进行紫外光处理时,控制保护气体持续流动,且设置聚丙烯类树脂M1位于上风口位置。所述的碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料的制备方法,其中,所述保护气体为氮气或惰性气体。所述的碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料的制备方法,其中,所述聚丙烯类树脂M1为未改性聚丙烯类树脂,所述聚丙烯类树脂M2为不饱和羧酸或其衍生物改性的聚丙烯类树脂。所述的碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料的制备方法,其中,聚丙烯类树脂M2中的酸量换算成马来酸酐后占酸改性聚丙烯类树脂M2总质量的0.004~0.05%。所述的碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料的制备方法,其中,将所述改性碳纳米管与酸改性聚丙烯类树脂按25~50:50~75的质量比混合并熔化混炼。所述的碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料的制备方法,其中,所述聚丙烯类树脂为聚丙烯聚合物、乙烯/丙烯共聚物或丙烯/α烯烃共聚物;所述不饱和羧酸包括马来酸、富马酸、衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或多种;所述不饱和羧酸的衍生物包括不饱和羧酸的酸酐、不饱和羧酸酯、不饱和羧酸酰胺、不饱和羧酸的金属盐中的一种或多种。所述的碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料的制备方法,其中,改性碳纳米管的平均长度为0.8~8mm,碳纳米管的直径为10~50nm。所述的碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料的制备方法,其中,所述混炼温度为250~300℃。一种碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料,其中,由如上任一所述的制备方法制备而成。有益效果:本专利技术在保护气体气体中通过紫外光照射处理,使聚丙烯与碳纳米管发生接枝聚合反应,从而在碳纳米管表面接枝上聚丙烯分子,形成改性碳纳米管,将所述改性碳纳米管与聚丙烯混合并熔化混炼,从而制得碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料,改性碳纳米管表面的聚丙烯分子的存在可以克服碳纳米管与聚丙烯树脂之间的界面强度,使得该改性碳纳米管与聚丙烯树脂有很好的相容性和力学传递性能,添加的改性碳纳米管可以增加聚丙烯树脂的机械强度,从而增强了材料整体的力学性能。附图说明图1为本专利技术所述碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料的制备方法较佳实施例流程示意图。具体实施方式本专利技术提供一种碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料及其制备方法,为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。本专利技术所述的碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料的制备方法,如图1所示,包括步骤:S1、将碳纳米管阵列及聚丙烯类树脂M1置于保护气体气氛中进行紫外光处理,使得聚丙烯类与碳纳米管阵列发生接枝聚合反应,得到改性碳纳米管;S2、将所述改性碳纳米管与聚丙烯类树脂M2置于保护气体气氛中熔化混炼,制得碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料。碳纳米管是一种具有特殊结构的一维纳米材料,其径向尺寸为纳米量级,轴向尺寸为微米量级,管子两端基本上都封口。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管,具有层与层之间保持固定的距离、重量轻、六边形结构连接完美等特点,使得碳纳米管的制作工艺和成本都远远优于碳纤维,同时其力学性能和对复合材料的性能要优于碳纤维,配合比也较低。但是由于碳纳米管表面过于光滑,其和聚丙烯类树脂之间的力学传递、相容性不佳,使得其与聚丙烯类树脂之间的界面强度过高,如果将碳纳米管与聚丙烯类树脂直接压模成型的话,容易导致压模成型制品虽然具有很高的拉伸强度,其冲击强度却较低。因此在本专利技术中,需要先通过步骤S1对碳纳米管进行改性。所述步骤S1中,需要先提供碳纳米管阵列及聚丙烯类树脂M1,然后将碳纳米管阵列及聚丙烯类树脂M1分别平铺后并排放置置于保护气体气氛中,然后进行紫外光处理,在紫外光的照射作用,有利于提供反应体系的热效应,使得体系为温度升高至聚丙烯类聚合物形成气体状态,并在保护气体气流的作用下移动至碳纳米管阵列的表面与碳纳米管阵列发生接枝聚合反应,同时,紫外光照射能够使碳纳米管表面的C=C双键打开从而产生悬空键,也会使聚丙烯类聚合物产生部分断裂形成自由基,当自由基和碳纳米管表面的悬空键接触后,即可成键,使得聚丙烯类聚合物被进一步接枝到碳纳米管表面,得到改性碳纳米管,该改性碳纳米管经紫外照射活化,有利于与聚丙烯类聚合物结合;同时,改性碳纳米管表面接枝了一层聚丙烯类分子结构,为其进一步与聚丙烯类分子结合提供了更多的结合位点,能够结合更多的聚丙烯类分子。其中,所述聚丙烯类树脂M1为未改性聚丙烯类树脂,包括聚丙烯单独聚合物、乙烯/丙烯共聚物、丙烯/α烯烃共聚物等。所述未改性聚丙烯类树脂M1的熔体流动速率(MFR)优选为5~70g/10min,更优选为30~60g/10min,当在上述下限值以上时,其成型性较佳,而在上述上限值以下时,其冲击强度较高。其中,MFR是在JISK7210的标准下,230℃负荷2.16kg的情况下测量得到。优选地中,将碳纳米管阵列及聚丙烯类树脂粉末M1分别平铺置于保护气体气氛中进行紫外光处理,以便于紫外光均匀活化聚丙烯类树脂。所述步骤S1中的保护气体为氮气或惰性气体,并在在进行紫外光处理时,控制保护气体持续流动,且设置聚丙烯类树脂位于上风口,持续流动的保护气体可以加快聚丙烯类树脂移动至碳纳米管阵列的表面与碳纳米管阵列,使二者发生接枝聚合反应。优选地,所述步骤S1中紫外光处理的波长为216nm,波长太长无法有效活化碳纳米管及聚丙烯类树脂,波长太短则容易破坏碳纳米管阵列本身结构,造成碳纳米管损伤。其中,所述紫外光处理的功率为40~50mW,时间为40~60mins。优选地,所述紫外光处理的功率为45mW,时间为50mins,处理时间过长会导致聚丙烯类树脂的降解。步骤S1中的改性碳纳米管的平均长度为0.8~8mm,因为碳纳米管本身具有极高的力学性能,只有在长度足够长的情况下,才能够更好的将自身的力学强度进行力学传递,使得复合材料整体的强度得到增强,同时最后成品的外观也较好,但当改性碳纳米管的平均长度过长则会使改性碳纳米管的分散性不佳。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料的制备方法,其特征在于,包括步骤:将碳纳米管阵列及聚丙烯类树脂M1置于保护气体气氛中进行紫外光处理,使得聚丙烯类与碳纳米管阵列发生接枝聚合反应,得到改性碳纳米管;将所述改性碳纳米管与聚丙烯类树脂M2置于保护气体气氛中熔化混炼,制得碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料的制备方法,其特征在于,包括步骤:将碳纳米管阵列及聚丙烯类树脂M1置于保护气体气氛中进行紫外光处理,使得聚丙烯类与碳纳米管阵列发生接枝聚合反应,得到改性碳纳米管;将所述改性碳纳米管与聚丙烯类树脂M2置于保护气体气氛中熔化混炼,制得碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料。2.根据权利要求1所述的碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料的制备方法,其特征在于,所述紫外光处理的波长为216nm。3.根据权利要求1所述的碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料的制备方法,其特征在于,在进行紫外光处理时,控制保护气体持续流动,且设置聚丙烯类树脂M1位于上风口位置。4.根据权利要求1所述的碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料的制备方法,其特征在于,所述聚丙烯类树脂M1为未改性聚丙烯类树脂,所述聚丙烯类树脂M2为不饱和羧酸或其衍生物改性的聚丙烯类树脂。5.根据权利要求4所述的碳纳米管增强的聚丙烯类复合材料的制备方法,其特征在于,聚丙烯类树脂M2中的酸量换算成马来酸酐后占酸改性聚丙烯类树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员:邓飞
申请(专利权)人:深圳烯湾科技有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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