一种高熔体强度原位增刚聚丙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高熔体强度原位增刚聚丙烯复合材料及其制备方法，组分包括聚丙烯、滑石粉、熔体强度改善剂、热稳定剂和加工助剂。本发明专利技术的复合材料具有较高的熔体强度，同时实现原位增刚。原位增刚。

【技术实现步骤摘要】
一种高熔体强度原位增刚聚丙烯复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于聚丙烯复合材料及其制备领域，特别涉及一种高熔体强度原位增刚聚丙烯复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，发泡聚丙烯材料由于具备较好的减重效果，得到了广泛关注，在汽车和家电材料领域得到大量使用。发泡聚丙烯材料最重要的特性要求是具备较高的熔体强度，以保证在发泡时泡孔结构完整而不至于塌陷。而这些要求也是改性聚丙烯技术的重点和难点。另一方面，聚丙烯是最常见的通用塑料品种，通用塑料工程化也就是提高聚丙烯的刚性也是改性聚丙烯材料一直的研究方向。
[0003]CN 109836755 A公开了一种聚丙烯组合物及汽车内饰件用聚丙烯材料，采用木纤维粉和单片层石墨烯对碱式硫酸镁填充的聚丙烯材料进行增强。但是常规的木纤维一般都是微米级的填料，在材料中往往会因为尺寸过大而导致应力集中。如果将此专利技术的材料应用于发泡方面，木纤维的加入很可能会影响泡孔结构的完整性。并且此专利技术对于这些填料的加入对熔体强度的影响并没有提及。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高熔体强度原位增刚聚丙烯复合材料及其制备方法，采用MXene-SiO2进行原位增刚，克服现有技术微米增强而导致的应力集中问题。
[0005]本专利技术的一种聚丙烯复合材料，按重量份数，原料组分包括：
[0006][0007]所述聚丙烯在230℃/2.16kg条件下熔体流动速率为1-100g/10min；所述滑石粉为分子式Mg3[Si4O
10
](OH)2的层状硅酸盐水合物。
[0008]所述MXene-SiO2作为熔体强度改善剂。
[0009]所述MXene-SiO2为二维过渡族金属碳(氮)化物MXene-SiO2纳米片，结构式为Ti3C2T
x-SiO2，其中T为-OH，-O或-F；x值≥1.0。
[0010]其中所述的T为多层MXene表面的官能团，x为官能团的数量。
[0011]所述MXene-SiO2纳米片为多层MXene-SiO2纳米片，其中多层为大于或等于2层。
[0012]所述利用氢氟酸HF对Ti3AlC2进行刻蚀获得MXene-SiO2纳米片。
[0013]所述MXene-SiO2由下列方法制备，包括：
[0014]将HF加入容器中，再在磁力搅拌下加入纳米二氧化硅和Ti3AlC2，反应，反应结束后，洗涤，冷冻干燥，得到多层Ti3C2T
x-SiO2粉末，即为MXene-SiO2。
[0015]所述纳米二氧化硅的粒径为1-100nm；Ti3AlC2为经过400目网筛选的Ti3AlC2；所述纳米二氧化硅和Ti3AlC2的质量比为1：0.5-1:0.8；HF和Ti3AlC2的摩尔比为7.5-9.2。
[0016]所述反应为30-40℃下反应12-24h。所述洗涤为用超纯水离心洗涤至pH位6.5。
[0017]所述热稳定剂为酚类热稳定剂、胺类热稳定剂、亚磷酸酯类热稳定剂、半受阻酚类热稳定剂、丙烯酰基官能团与硫代酯形成的复合物类热稳定剂、杯芳烃类热稳定剂中的一种或几种；加工助剂为低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类、胺类中的一种或几种。
[0018]本专利技术的一种聚丙烯复合材料的制备方法，包括：
[0019]按所述配比将聚丙烯、滑石粉、MXene-SiO2、热稳定剂和加工助剂混合得到预混物；然后将预混物加入到双螺杆挤出机中进行熔融混合分散并挤出造粒得到粒料，烘干，得到聚丙烯复合材料。
[0020]所述混合速度为400-600r/min，混合时间为5-10min。
[0021]所述双螺杆挤出机的工艺参数为：各段加工温度为：一区170-190℃，二区190-230℃，三区230-240℃，四区230-240℃，五区230-240℃，六区230-240℃，七区240-250℃，八区240-250℃，九区230-240℃；螺杆转速为500-800r/min。
[0022]本专利技术提供一种所述聚丙烯复合材料在汽车塑料零件材料中的应用，如保险杠，仪表板，立柱，侧护板等。
[0023]有益效果
[0024]本专利技术巧妙利用滑石粉天然含有的Mg
2+
对MXene-SiO2进行金属离子插层，实现了对MXene-SiO2的剥离，MXene-SiO2与滑石粉之间的相互作用使材料中出现了类似微交联的结构，提高了熔体强度，同时Mg
2+
对MXene-SiO2进行的离子插层在挤出加工过程中有效实现了原位增刚，制备的聚丙烯复合材料可广泛应用于汽车塑料零件制品，如保险杠，仪表板，立柱，侧护板等领域。
具体实施方式
[0025]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0026](1)原料的来源
[0027]聚丙烯：HP500N，在230℃/2.16kg条件下熔体流动速率为10g/10min，中海壳牌提供。
[0028]滑石粉：TYT-777A，3000目滑石粉，辽宁添源提供。
[0029]熔体强度改善剂MXene-SiO2：实验室自制。
[0030]氢氟酸，国药集团化学试剂有限公司。
[0031]纳米二氧化硅：SiO2，粒径12nm，赢创公司提供。
[0032]Ti3AlC2，卜汉化学公司提供。
[0033]超纯水，优普公司提供。
[0034]热稳定剂：β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇脂(抗氧剂1010)，巴斯夫公司提供；加工助剂：芥酸酰胺，LG公司。
[0035]木纤维母粒：木纤维质量含量60％，Sappi公司提供，牌号PP60，密度1.2g/cm3，直径约20微米。
[0036]石墨烯，货号100393，江苏先丰纳米公司提供，片径0.5-5μm，厚度0.8-1.2nm。
[0037]上述熔体强度改善剂MXene-SiO2具体由下列方法制备：
[0038]先将HF至于烧杯中，再在磁力搅拌下缓慢加入1g纳米二氧化硅和0.5g经过400目网筛选的Ti3AlC2，在35℃下反应24h。反应结束后，将产物用超纯水离心洗涤至pH位6.5。将所得沉淀冷冻干燥，得到多层Ti3C2T
x-SiO2粉末，即熔体强度改善剂MXene-SiO2。其中HF和Ti3AlC2的摩尔比为7.5。
[0039]改性氯化石墨烯具体由下列方法制备：
[0040]将石墨烯进行加热和抽真空除去水分后，置于氯气下加热至250℃进行氯化改性，其中氯气与石墨烯重量比例为10:10，反应时间为3h，得到氯化石墨烯(氯含量42wt％)。将上述的氯化石墨烯分散在N,N-二甲基甲酰胺中(溶液浓度2.0wt本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量份数，原料组分包括：2.根据权利要求1所述复合材料，其特征在于，所述聚丙烯在230℃/2.16kg条件下熔体流动速率为1-100g/10min；所述滑石粉为分子式Mg3[Si4O
10
](OH)2的层状硅酸盐水合物。3.根据权利要求1所述复合材料，其特征在于，所述MXene-SiO2为MXene-SiO2纳米片，结构式为Ti3C2T
x-SiO2，其中T为-OH，-O或-F；x值≥1.0。4.根据权利要求3所述复合材料，其特征在于，所述MXene-SiO2纳米片为多层MXene-SiO2纳米片。5.根据权利要求1所述复合材料，其特征在于，所述MXene-SiO2由下列方法制备，包括：将HF加入容器中，再在磁力搅拌下加入纳米二氧化硅和Ti3AlC2，反应，反应结束后，洗涤，冷冻干燥，得到多层Ti3C2T
x-SiO2，即为MXene-SiO2。6.根据权利要求5所述复合材料，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈延安，卢先博，孙刚，
申请(专利权)人：江苏金发科技新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：