一种聚丙烯复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种聚丙烯复合材料及其制备方法与应用，该电缆包括依次设置的以下各层：聚丙烯Ⅰ、马来酸酐改性香蕉纤维和聚丙烯Ⅱ。本发明专利技术选用的香蕉纤维为天然纤维，成本低且原材料来源丰富，可生物降解且不含有害物质，符合绿色环保可持续发展的要求，同时具备优良的机械性能和物理性能，添加后提高了聚丙烯基体的柔韧性。同时本发明专利技术的制备方法简单，利于工业大规模生产。利于工业大规模生产。利于工业大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯复合材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及高分子
，具体涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]聚丙烯凭借其优异的电气性能和耐热能力，符合环保可回收绝缘材料的发展需要，逐步应用于电力电缆领域，但是聚丙烯存在着韧性较差的缺点，限制了其在电缆领域的应用。
[0003]针对其韧性差的问题，相关技术大多通过在聚丙烯基体中加入POE(聚烯烃弹性体)、 EPDM(三元乙丙橡胶)等弹性体提高其韧性，另外也可添加一些纳米颗粒例如SiO2、TiO2、 CaCO3，可显著提高其机械性能并减少聚丙烯中的细微裂纹及气隙，但是添加弹性体和纳米颗粒会在聚丙烯中引入新的界面区域，从而影响复合材料的电性能和机械性能，同时随着弹性体含量的提高，聚丙烯复合材料的电击穿强度会下降且空间电荷积聚变得更加严重，为了抑制这些不利影响，可通过表面改性等手段，例如接枝硅烷偶联剂、等离子体处理等，改善其在聚丙烯基体中的分布，从而达到改善电学性能和机械性能的目的，另外纳米颗粒及弹性体的价格大多较为昂贵，生产成本较高。
[0004]因此，需要开发一种聚丙烯复合材料，该复合材料的柔韧性好。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种聚丙烯复合材料，该聚丙烯复合材料的柔韧性好。
[0006]本专利技术还提供了上述聚丙烯复合材料的制备方法。
[0007]本专利技术还提供了上述聚丙烯复合材料的应用。
[0008]本专利技术的第一方面提供了一种聚丙烯复合材料，包括依次设置的以下各层：聚丙烯Ⅰ层、马来酸酐改性香蕉纤维层和聚丙烯Ⅱ层。三层厚度依次为0.3mm、0.2mm、0.3mm。
[0009]香蕉纤维是一种从香蕉根茎中提取出的天然纤维，其机械性能和物理性能优异，可大幅增强聚丙烯材料的韧性。通过马来酸酐改性后的香蕉纤维与聚丙烯的界面性能更加优异，相容性提高，有利于进一步改善复合材料的韧性。
[0010]聚丙烯采购于燕山石化公司，密度为0.905g/cm3，熔体流动速率为12g/10min，拉伸屈服强度为30MPa。香蕉纤维采购于印度Kovai Green Fibres，束纤维平均断裂强度 3.93CN/dtex。
[0011]根据本专利技术的一些实施方式，所述聚丙烯Ⅰ层、所述马来酸酐改性香蕉纤维层和所述聚丙烯Ⅱ层的质量比为1.5～2.5:0.5～1.5:1.5～2.5。
[0012]根据本专利技术的一些实施方式，所述马来酸酐改性香蕉纤维包括以下制备原料：马来酸酐、香蕉纤维、引发剂和有机溶剂。
[0013]根据本专利技术的一些实施方式，所述马来酸酐改性香蕉纤维包括以下重量份数的制
备原料：马来酸酐3份～6份；香蕉纤维50份～100份；引发剂0.1份～2份和有机溶剂70份～90份。
[0014]根据本专利技术的一些实施方式，所述有机溶剂由酮类溶剂和芳香烃类溶剂组成；优选地，芳香烃类溶剂为甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、乙苯、1，2，4
‑
三甲苯、1，3，5
‑
三甲苯、丙苯、异丙苯、二乙苯、丁苯、异丁基苯和对甲基异丙苯中的至少一种。
[0015]根据本专利技术的一些实施方式，所述酮类溶剂为3～8碳原子数的酮类溶剂。
[0016]根据本专利技术的一些实施方式，所述酮类溶剂为丙酮、丁酮、甲基丙酮、2
‑
戊酮、3
‑
戊酮、 3
‑
甲基
‑2‑
丁酮、2
‑
己酮、3
‑
己酮、2
‑
甲
‑
3戊酮、3，3
‑
二甲基
‑2‑
丁酮、4
‑
甲基
‑
2戊酮、2
‑
庚酮、 3
‑
庚酮、4
‑
庚酮、2，4
‑
二甲基
‑
3戊酮、2
‑
辛酮、2，6
‑
二甲基
‑4‑
庚酮、环戊酮、环己酮和环庚酮中的一种。
[0017]根据本专利技术的一些实施方式，所述酮类溶剂和芳香烃类溶剂的质量比为1～2:2～4。
[0018]由于芳香烃类溶剂极性小，马来酸酐的在芳香烃类溶剂中的溶解度较低；而酮类溶剂的极性相对较高，起到了助溶的作用；当酮类溶剂添加量过低，则马来酸酐很难溶于混合体系中，导致反应速率较慢；当酮类溶剂添加量过高时，会极大的增加产物的溶解度，导致产物的损失变大，同时可能会导致产物完全溶解于体系中，增加了后处理的难度。
[0019]根据本专利技术的一些实施方式，所述马来酸酐改性香蕉纤维的制备方法，包括以下步骤：
[0020]将所述香蕉纤维、所述引发剂与所述马来酸酐混合后，添加芳香烃类溶剂，在120℃～140℃下反应1h～2h；再添加酮类溶剂，过滤，收集固相，即得所述马来酸酐改性香蕉纤维；
[0021]其中，所述香蕉纤维需碱煮后酸洗。
[0022]根据本专利技术的一些实施方式，所述碱煮，包括以下步骤：将所述玻璃纤维添加至氢氧化钠溶液中，在0℃～10℃下反应10min～30min。
[0023]根据本专利技术的一些实施方式，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为1％～10％。
[0024]根据本专利技术的一些实施方式，所述引发剂为偶氮类自由基引发剂或过氧化类自由基引发剂。
[0025]根据本专利技术的一些实施方式，过氧化类自由基引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化氢异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸特丁酯和过氧化二碳酸二异丙基酯中的至少一种。
[0026]根据本专利技术的一些实施方式，所述偶氮类自由基引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈。
[0027]本专利技术的第二方面提供了上述聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：将所述聚丙烯Ⅰ、所述马来酸酐改性香蕉纤维和所述聚丙烯Ⅱ依次叠放，热压，即得所述聚丙烯复合材料。
[0028]本专利技术的第三方面提供了上述聚丙烯复合材料在制备环保电缆中的应用。
[0029]本专利技术至少具备如下有益效果：
[0030]本专利技术中所添加的香蕉纤维是一种天然纤维，其成本非常低且原材料丰富，可生物降解且不含有害物质，符合绿色环保可持续发展的要求，最重要的是其机械性能和物理
性能优异，添加后提高了聚丙烯基体的柔韧性。同时本专利技术的制备原料来源丰富，成本低廉，生物降解性好，符合绿色环保的发展理念，且其加工步骤简单，利于工业大批量生产。
附图说明
[0031]图1是本专利技术专利的步骤流程图。
具体实施方式
[0032]以下将结合实施例对本专利技术的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，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：包括依次设置的聚丙烯Ⅰ层、马来酸酐改性香蕉纤维层和聚丙烯Ⅱ层。2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯Ⅰ层、所述马来酸酐改性香蕉纤维层和所述聚丙烯Ⅱ层的质量比为1.5～2.5:0.5～1.5:1.5～2.5。3.根据权利要求1所述的一种聚丙烯复合材料，其特征在于：所述马来酸酐改性香蕉纤维包括以下制备原料：马来酸酐、香蕉纤维、引发剂和有机溶剂。4.根据权利要求3所述的一种聚丙烯复合材料，其特征在于：所述马来酸酐改性香蕉纤维包括以下重量份数的制备原料：马来酸酐3份～6份；香蕉纤维50份～100份；引发剂0.1份～2份和有机溶剂70份～90份。5.根据权利要求3所述的一种聚丙烯复合材料，其特征在于：所述有机溶剂由酮类溶剂和芳香烃类溶剂组成；优选地，所述芳香烃类溶剂为甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、乙苯、1，2，4
‑
三甲苯、1，3，5
‑
三甲苯、丙苯、异丙苯、二乙苯、丁苯、异丁基苯和对甲基异丙苯中的至少一种；优选地，所述酮类溶剂为3～8碳原子数的酮类溶剂；更优选地，所述酮类溶剂为丙酮、丁酮、甲基丙酮、2
‑
戊酮、3
‑
戊酮、3
‑
甲基
‑2‑
丁酮、2
‑
己酮、3
‑
己酮、2
‑
甲
‑
3戊酮、3，3
‑
二甲基
‑2‑
丁酮、4
‑
甲基
‑
2戊酮、2
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：杜钢，杨杰，刘宇，莫文雄，李光茂，蔡汉贤，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：