一种复合聚丙烯塑料及其制备方法技术

本发明专利技术属于聚丙烯塑料领域，尤其涉及一种复合聚丙烯塑料及其制备方法。所述方法包括：100）以聚丙烯为原料，加入引发剂和交联剂，制备三维交联聚丙烯；200）将三维交联聚丙烯与蒙脱土混合，熔炼复合后得到复合聚丙烯塑料。本发明专利技术方法使得聚丙烯塑料的拉伸强度和抗冲击性能等多方面的力学性能得到提升和协调；能够进一步使得复合聚丙烯塑料具备一定的自修复性能。

【技术实现步骤摘要】
一种复合聚丙烯塑料及其制备方法
本专利技术属于聚丙烯塑料领域，尤其涉及一种复合聚丙烯塑料及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯(Polypropylene,简称PP)是一种半结晶的热塑性塑料，应用非常广泛。但实际上，相较于其余的塑料品类，其抗冲击性能较为有限，因此限制了其进一步利用与发展。而近年来，国内外的不少科研工作者采用了各种方法对聚丙烯进行了改性，提高了聚丙烯的力学性能，以实现增强、增韧的目的。如徐卫兵,戈明亮,何平笙.聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料非等温结晶动力学的研究[J].期刊,2001,1(005):584-588.对聚丙烯塑料的蒙脱土复合改性进行了研究。该技术方案记载中，研究人员主要从添加蒙脱土复合改性后，对聚丙烯塑料的拉伸强度和冲击强度等性能进行了研究。该研究结果表明，蒙脱土的复合改性对于聚丙烯塑料的部分冲击强度性能进行了较为明显的提升，但对于聚丙烯塑料的拉伸强度下降较为明显。但是，实际上对于聚丙烯塑料的改性效果还有待提高，因此如何进一步提高蒙脱土和聚丙烯塑料的复合改性效果，具有十分重大的研究意义。
技术实现思路
为解决现有的聚丙烯塑料冲击强度较弱，整体韧性也较弱，而现有的部分蒙脱土改性技术存在一定的缺陷，在挺高聚丙烯塑料的部分性能后也会对聚丙烯塑料的部分性能产生弱化等问题，本专利技术提供了一种复合聚丙烯塑料及其制备方法。本专利技术的目的在于：一、提高聚丙烯塑料的抗冲击性能；二、均化复合聚丙烯塑料的各项力学性能；三、使得聚丙烯塑料形成一定较弱的自我修复性能。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。一种复合聚丙烯塑料的制备方法，所述方法包括：100）以聚丙烯为原料，加入引发剂和交联剂，制备三维交联聚丙烯；200）将三维交联聚丙烯与蒙脱土混合，熔炼复合后得到复合聚丙烯塑料。在上述方法中，是在传统聚丙烯/蒙脱土的传统改性制备工艺上进行初步的改进，通过聚丙烯的三维网络状交联的方式形成三维交联聚丙烯，首先在以改变微观分子构型的方式，以三维网络交联替代线型或轻支化交联，提高了强韧性，并且相较于常见的聚丙烯料而言，进一步具备了热塑性，能够进行回收利用和重新塑形，此外对于力学性能的改进主要体现在V型缺口抗冲击性能的改善和拉伸强度的上升，但对于U型缺口抗冲击性能产生了一定程度的劣化。而传统蒙脱土与交联聚丙烯的插层复合，则与三维网络状交联相反，主要对于U型缺口抗冲击性能进行了改善，但对V型缺口抗冲击性能和拉伸强度的性能产生了劣化。经试验，通过合理协调两种改性方式后，能够通过对聚丙烯塑料的各方面性能进行综合性的改善和优化。但是三维交联聚丙烯和蒙脱土的插层复合与常规的聚丙烯与蒙脱土的插层复合不同。在传统的插层复合中，由于蒙脱土是2：1型的层状云母型硅酸盐，两者实现插层复合聚丙烯分子链会插入到蒙脱土的层间，而传统的线型或轻度支化的聚丙烯首先存在插层复合难度大的问题，主要是其长链装结构难以较为有效地插入层间结构中，而轻度支化的聚丙烯虽然短支链有利于插层进行，但其支链端占比又较少，因此实际插层效果也较为有限，只能够与较少量的蒙脱土形成插层复合，蒙脱土用量一旦增大，便会导致部分蒙脱土没有实现复合，形成固态颗粒的简单物理混合掺杂，对于整体聚丙烯料的性能改善并不有效。而三维交联聚丙烯相较于常见的聚丙烯而言，具有极高的支化程度、形成了非常多的支链结构，能够与更多的蒙脱土实现有效的插层复合，同时由于其本身的结构特性，相较于常规的聚丙烯能够与蒙脱土形成完全不同的插层结构，使得蒙脱土在聚丙烯中形成更加立体的复合结构，而非是趋于链状的复合。更加立体的插层结构形成使得蒙脱土链状复合导致的V型缺口抗冲击性能下降的缺陷弱化甚至消失，反而能够实现V型缺口抗冲击性能的提升，以及拉伸强度的提升。作为优选，步骤100）中：所述引发剂为偶氮类引发剂；所述交联剂为不饱和芳基二硼酸酯。上述如偶氮类的自由基引发剂以及不饱和芳基二硼酸酯均是较为常见且容易获得的原料、物料，并且在研究实验过程中展现出了较优的效果，首先芳基的存在使得聚丙烯交联后的链间距，而硼酸酯则是能够形成三维立体的交联结构。作为优选，所述不饱和芳基二硼酸酯为苯基二硼酸丙烯酯。上述苯基二硼酸丙烯酯在聚丙烯的交联中能够形成密集且空间占用率低的交联节点，使得三维交联聚丙烯中的分子链端占比更高，以插层复合更多的蒙脱土，并形成更有效的插层配合。作为优选，步骤100）中：引发剂用量为聚丙烯质量的0.05～0.20wt%；交联剂用量为聚丙烯质量的5.0～8.0wt%。本专利技术采用较低的引发剂用量和较高的交联剂用量，以形成更多的交联。作为优选，步骤200）中蒙脱土的用量为三维交联聚丙烯质量的6.5～7.0wt%。在传统的蒙脱土/聚丙烯插层改性中，蒙脱土的用量通常要低于4wt%，并且通常要控制在2～3wr%中，在较低的用量情况下，蒙脱土的实际改性效果不佳，并且对于拉伸强度等劣化较为显著，而在达到2～3wt%添加料的区间范围内对于聚丙烯的抗冲击性能强化达到一个峰值，而对于拉伸强度来说，劣化的程度还较为可控。而本专利技术通过交联改性的配合，经研究表明与传统的蒙脱土插层复合改性后结果形成巨大的差异。在本专利技术技术方案中，蒙脱土的用量为三维交联聚丙烯质量的6.5～7.0wt%时，各项性能的优化均达到一个较为均衡的峰值，在抗冲击强度、拉伸强度等方面的性能均形成一个明显的优化。作为优选，步骤200）所述蒙脱土为有机化蒙脱土；所述有机化蒙脱土由钠基蒙脱土或钙基蒙脱土或镁基蒙脱土经十六烷基三甲基溴化铵改性处理得到。上述的有机化蒙脱土是一种常见的用于聚丙烯插层复合的蒙脱土，具有普遍适用性、来源广泛且易于获得，成本较容易控制。作为优选，步骤200）所述蒙脱土为二次插层蒙脱土；所述二次插层蒙脱土由钠基蒙脱土或钙基蒙脱土或镁基蒙脱土在弱碱性条件下以羟基喹啉溶液进行一次插层，在置于弱酸性条件下以十八烷基胺进行二次插层获得。上述的二次插层蒙脱土相较于常规的有机化蒙脱土而言，具有更大的层间距，在用于插层复合时难度更低，同时容易形成“交叉串联”的更复杂的结构，有利于提高聚丙烯的弹性模量和拉伸性能等多方面的性能。作为优选，步骤100）或步骤200）中，还加入丁基橡胶；所述丁基橡胶的用量为三维交联聚丙烯质量的40～60wt%。丁基橡胶是一种常见的异丁烯和异戊二烯合成的复合橡胶，而丁基橡胶的加入能够极大地增强复合聚丙烯的拉伸性能和弹性性能，并且最重要的是丁基橡胶的加入能够极大地拓展聚丙烯塑料的适用性，使其具备一定的自修复性能，能够缓慢实现微裂纹和划伤等小型破损自修复。这主要是由于丁基橡胶能够与交联后形成三维网络结构的聚丙烯共混构建氢键结构，且在蒙脱土的作用下保持一定的材料刚性，而丁基橡胶赋予材料一定的自修复性能，在双重的结构作用下使得复合聚丙烯塑料能够在微破损中自我修复。作为优选，...

【技术保护点】
1.一种复合聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，/n所述方法包括：/n100）以聚丙烯为原料，加入引发剂和交联剂，制备三维交联聚丙烯；/n200）将三维交联聚丙烯与蒙脱土混合，熔炼复合后得到复合聚丙烯塑料。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，
所述方法包括：
100）以聚丙烯为原料，加入引发剂和交联剂，制备三维交联聚丙烯；
200）将三维交联聚丙烯与蒙脱土混合，熔炼复合后得到复合聚丙烯塑料。


2.根据权利要求1所述的一种复合聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，
步骤100）中：
所述引发剂为偶氮类自由基引发剂；
所述交联剂为不饱和芳基二硼酸酯。


3.根据权利要求2所述的一种复合聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，
所述不饱和芳基二硼酸酯为苯基二硼酸丙烯酯。


4.根据权利要求1所述的一种复合聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，
步骤100）中：
引发剂用量为聚丙烯质量的0.05～0.20wt%；
交联剂用量为聚丙烯质量的5.0～8.0wt%。


5.根据权利要求1所述的一种复合聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，
步骤200）中蒙脱土的用量为三维交联聚丙烯质量的6.5～7.0wt%。


6.根据权利要求1所述的一种复合聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，
申请(专利权)人：陈超，
类型：发明
国别省市：河南;41