一种笼型倍半硅氧烷改性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笼型倍半硅氧烷改性聚丙烯复合材料，是由以下重量份的组分制成：笼型倍半硅氧烷0.1～10份、聚丙烯89～99.8份、抗氧剂0.1～1份；所述笼型倍半硅氧烷的结构式为以下结构式中的一种：

【技术实现步骤摘要】
一种笼型倍半硅氧烷改性聚丙烯复合材料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料改性
，具体的说，涉及一种笼型倍半硅氧烷(POSS)改性聚丙烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯是一种常见的热塑性树脂，由于其优异的性能被广泛应用于生活的各个领域。但是聚丙烯塑料也存在一些性能缺陷，为进一步的扩大其应用领域，通常需要对其进行改性。其中，成核剂改性因为加工简单，效果显著以及稳定，简单灵活等优势受到了工业和科研领域广泛的关注。聚丙烯作为一种半结晶聚合物，其结晶速度影响了其生产周期，晶体尺寸，进而影响了聚丙烯的其他各项性能。提高聚丙烯的结晶速率成为工业界以及学术界研究的热点。成核剂的加入可以有效的提高结晶温度，使得在实际加工过程重提高了聚合物的过冷度，使其结晶速度得到有效的提高。笼型倍半硅氧烷(POSS)是一种纳米有机无机杂化材料。其表面具有结构设计性极强的有机基团，增加了POSS在各领域的应用。由于其超强的结构可设计性，含有某些特殊官能的POSS可以充当半结晶聚合物的成核剂，并加速结晶过程，提升半结晶聚合物的加工性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种笼型倍半硅氧烷改性聚丙烯复合材料。本专利技术的第二个目的是提供一种所述笼型倍半硅氧烷改性聚丙烯复合材料的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术的第一方面提供了一种笼型倍半硅氧烷改性聚丙烯复合材料，是由以下重量份的组分制成：笼型倍半硅氧烷0.1～10份、聚丙烯89～99.8份、抗氧剂0.1～1份；所述笼型倍半硅氧烷(POSS)的结构式为以下结构式中的一种或几种：R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12各自独立的选自H、C1-18烷基、苯基、乙烯基、环氧基、环己基、钠离子、锂离子、钾离子中的至少一种。所述笼型倍半硅氧烷改性聚丙烯复合材料是由以下重量份的组分制成：笼型倍半硅氧烷2份、聚丙烯97.8份、抗氧剂0.2份；或，笼型倍半硅氧烷3份、聚丙烯96.8份、抗氧剂0.2份。所述聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯。所述均聚或共聚聚丙烯的分子量为(1-100)×104g·mol-1，聚合物分散性指数(PDI)为2-30，熔体流动指数(MFI)为1-100g/10min(230℃，2.16Kg)。所述抗氧剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂168的混合物，两者的重量份数比为1:1。本专利技术的第二方面提供了一种所述笼型倍半硅氧烷改性聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：按照配比将笼型倍半硅氧烷、聚丙烯、抗氧剂在双螺杆挤出机上熔融混合挤出，造粒并注塑，获得所述笼型倍半硅氧烷改性聚丙烯复合材料。所述熔融混合挤出采用七段式升温，温度为160～270℃，各段温度优选为190℃、200℃、200℃、200℃、200℃、200℃、190℃，喂料转速和主机转速分别为20～200转/min和20～200转/min；优选的，喂料转速和主机转速分别为20转/min和200转/min。所述注塑的各段温度分别为180℃、210℃、220℃，注塑时间为15s，保压15s，冷却25s。由于采用上述技术方案，本专利技术具有以下优点和有益效果：本专利技术的笼型倍半硅氧烷改性聚丙烯复合材料，有效提高了聚丙烯的结晶性能。笼型倍半硅氧烷充当基体的成核剂，使聚丙烯的成核效率得到很大的提高，增加了聚丙烯的结晶速率，在其添加量为0.1wt％-10wt％时，聚丙烯的结晶温度可提高1-15℃。本专利技术的笼型倍半硅氧烷改性聚丙烯复合材料，大幅度提高了聚丙烯的结晶温度，促进了聚丙烯的结晶，提高了其力学性能。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例对本专利技术做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。本专利技术通过差示扫描量热仪(DSC)表征聚丙烯的结晶行为。测试气氛为氮气，样品称重3-5mg。测试过程如下：以10℃/min升温至200℃，并恒温5min消除样品热历史。然后以10℃/min降温至50℃，得到聚丙烯的结晶曲线。本专利技术实施例中弯曲模量按照ASTMD-638的标准进行注塑测试(样品规格采用typeI)，拉伸强度按照ASTMD-638的标准注塑以及测试。热变形温度的表征参照ISO75-2进行测试，采用平放方式，升温速率为2℃/mm，负荷为0.45MPa。本专利技术实施例中所使用的原料为均聚或共聚聚丙烯的分子量为(1-100)×104g·mol-1，聚合物分散性指数(PDI)为2-30，熔体流动指数(MFI)为1-100g/10min(230℃，2.16Kg)。本专利技术实施例中所使用的笼型倍半硅氧烷(POSS)的结构式为以下结构式中的一种或几种：R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12各自独立的选自H、C1-18烷基、苯基、乙烯基、环氧基、环己基、钠离子、锂离子、钾离子中的至少一种。实施例1将2重量份七聚甲基三醇锂笼型倍半硅氧烷(POSS)(结构为上述笼型倍半硅氧烷结构式1～8中的2，其中取代基R1-7为甲基，R8-10为锂离子，购买自美国hybridplastics公司，货号为SO1457)、0.1重量份抗氧化剂1010、0.1重量份抗氧化剂168、97.8重量份均聚聚丙烯在双螺杆挤出机上熔融混合挤出，造粒并注塑，获得笼型倍半硅氧烷改性聚丙烯复合材料，其中熔融混合挤出采用七段式升温，各段温度为190℃、200℃、200℃、200℃、200℃、200℃、190℃，喂料转速和主机转速分别为20转/min和200转/min；注塑的各段温度分别为180℃、210℃、220℃，注塑时间为15s，保压15s，冷却25s。实施例2将1重量份七聚甲基三醇锂笼型倍半硅氧烷(POSS)(结构为上述笼型倍半硅氧烷应结构式1～8中的2，其中取代基R1-7为甲基，R8-10为锂离子，购买自美国hybridplastics公司，货号为SO1457)、1重量份七聚环己基三硅醇笼型倍半硅氧烷(结构为上述笼型倍半硅氧烷应结构式1～8中的2，其中取代基R1-7为环己基，R8-10为H，购买自美国hybridplastics公司，货号为MS0830)、0.1重量份抗氧化剂1010、0.1重量份抗氧化剂168、97.8重量份均聚聚丙烯在双螺杆挤出机上熔融混合挤出，造粒并注塑，获得笼型倍半硅氧烷改性聚丙烯复合材料，其中熔融混合挤出采用七段式升温，各段温度为190℃、200℃、200℃、200℃、200℃、200℃、190℃，喂料转速和主机转速分别为20转/min和200转/min；注塑的各段温度分别为180℃、210℃、220℃，注塑时间为15s，保压15s，冷却25s。实施例3将2重量份七聚甲基三醇锂笼型倍半硅氧烷(POSS)(结构为上述笼型倍半硅氧烷应结构式1～8中的2，其中取代基R1-7为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种笼型倍半硅氧烷改性聚丙烯复合材料，其特征在于，是由以下重量份的组分制成：笼型倍半硅氧烷0.1～10份、聚丙烯89～99.8份、抗氧剂0.1～1份；/n所述笼型倍半硅氧烷的结构式为以下结构式中的一种或几种：/n

【技术特征摘要】
1.一种笼型倍半硅氧烷改性聚丙烯复合材料，其特征在于，是由以下重量份的组分制成：笼型倍半硅氧烷0.1～10份、聚丙烯89～99.8份、抗氧剂0.1～1份；
所述笼型倍半硅氧烷的结构式为以下结构式中的一种或几种：



R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12各自独立的选自H、C1-18烷基、苯基、乙烯基、环氧基、环己基、钠离子、锂离子、钾离子中的至少一种。


2.根据权利要求1所述的笼型倍半硅氧烷改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述笼型倍半硅氧烷改性聚丙烯复合材料是由以下重量份的组分制成：
笼型倍半硅氧烷2份、聚丙烯97.8份、抗氧剂0.2份。


3.根据权利要求1所述的笼型倍半硅氧烷改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述笼型倍半硅氧烷改性聚丙烯复合材料是由以下重量份的组分制成：
笼型倍半硅氧烷3份、聚丙烯96.8份、抗氧剂0.2份。


4.根据权利要求1所述的笼型倍半硅氧烷改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯。


5.根据权利要求4所述的笼型倍半硅氧烷改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述均聚或共聚聚丙烯的分子量为(1-100)×104g·mol-1，聚合物分散性指数为2-...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛忠，张娴，辛玉成，
申请(专利权)人：华东理工大学，蚌埠爱默精细化学品有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31