一种高韧性聚丙烯基纳米复合材料及其制备方法技术

本申请涉及高分子材料的领域，具体公开了一种高韧性聚丙烯基纳米复合材料及其制备方法。一种高韧性聚丙烯基纳米复合材料，包括以下重量份物质：40

【技术实现步骤摘要】
一种高韧性聚丙烯基纳米复合材料及其制备方法


[0001]本申请涉及高分子材料的领域，尤其是涉及一种高韧性聚丙烯基纳米复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚丙烯基复合材料通常指的是以聚丙烯为基体，并在聚丙烯基体中添加其余的材料制备得到的复合材料。聚丙烯是丙烯通过加聚反应得到的聚合物，外观呈透明状且质轻，广泛应用于服装、毛毯等辖内制品、医疗器械、汽车、化工容器、玩具、食品、药品包装等领域。由于聚丙烯无臭、无毒害性，使得聚丙烯的应用尤为广泛。
[0003]聚丙烯材料通常作为弹性材料，弹性材料在使用过程中，经常会受到拉扯，较易出现破裂的可能性，使得聚丙烯产品损坏。目前，为了提高聚丙烯产品的使用寿命，通常采用在聚丙烯中添加增韧组分，通过增韧组分提高聚丙烯的韧性。
[0004]针对上述相关技术，专利技术人认为简单地在聚丙烯材料中加入增韧组分，由于增韧组分较易发生团聚，因此增韧组分在聚丙烯中的分散性不佳，导致聚丙烯复合材料存在韧性不佳的缺陷。

技术实现思路

[0005]为了聚丙烯复合材料存在韧性不佳的缺陷，本申请提供一种高韧性聚丙烯基纳米复合材料及其制备方法。
[0006]第一方面，本申请提供一种高韧性聚丙烯基纳米复合材料，采用如下的技术方案：一种高韧性聚丙烯基纳米复合材料，包括以下重量份物质：40
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50份聚丙烯、10
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20份增韧填料、2
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4份层状蒙脱土、3
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8份分散剂、2
‑
5份增容剂，所述增韧填料包括多分散性乙丙共聚嵌段物，所述分散剂包括硅烷偶联剂、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸中的两种或多种。
[0007]通过采用上述技术方案，首先，本申请技术方案采用多分散性乙丙共聚嵌段物作为增韧填料，由于多分散性乙丙共聚物中包括无规共聚物、嵌段共聚物，并且形成多分散性的结构，提高了增韧填料与聚丙烯之间的相容性，通过协同作用，提高了纳米复合材料的韧性。同时，多分散性乙丙共聚嵌段物能够插入到聚丙烯球晶中，并且细化、分割聚丙烯球晶，提高了增韧填料在纳米复合材料中的分散效果。
[0008]其次，采用硅烷偶联剂、十二烷基苯磺酸钠以及硬脂酸相互配合，能够在填料表面接枝有硅烷、极性基团以及硬脂酸基团，一方面增加增韧填料之间的静电斥力，另一方面，提高增韧填料和聚丙烯之间的结合效果，使得纳米复合材料获得均匀的韧性。
[0009]优选的，所述增韧填料还包括木粉和硫酸钙晶须，所述多分散性乙丙共聚嵌段物、木粉和硫酸钙晶须的质量比为2
‑
3:3
‑
4:1
‑
2。
[0010]通过采用上述技术方案，本申请技术方案采用多分散乙丙共聚嵌段物、木粉和硫酸钙晶须相互配合，由于木粉和多分散性乙丙共聚嵌段物具有较小的粒径，在聚丙烯内形成的孔洞小。通过硫酸钙晶须的加入，硫酸钙晶须呈纤维状结构，一方面，硫酸钙晶须的表
面能够对增韧填料中的其余组分进行负载，降低增韧填料中其余组分发生团聚的可能性；另一方面，硫酸钙晶须的纤维结构能够对聚丙烯中的基材进行牵拉，增强纳米复合材料的韧性。
[0011]其次，在硫酸钙晶须牵拉聚丙烯材料的同时，通过负载于硫酸钙晶须上的增韧填料与聚丙烯较佳的相容性，提高了硫酸钙晶须与聚丙烯之间的结合效果，降低硫酸钙晶须缠结团聚现象的发生，因此纳米复合材料获得较为均匀的韧性。
[0012]优选的，所述硫酸钙晶须为经改性处理的硫酸钙晶须，所述改性处理包括以下步骤：按质量比1
‑
6:10称量钛酸酯偶联剂和硫酸钙晶须，将钛酸酯偶联剂分散至丙酮中，得分散液，向分散液中加入硫酸钙晶须，搅拌，加热，回流，过滤、保留固体物，洗涤，烘干，得经改性处理的硫酸钙晶须。
[0013]通过采用上述技术方案，本申请技术方案中采用钛酸酯偶联剂对硫酸钙晶须进行改性处理，钛酸酯偶联剂与硫酸钙晶须表面的羟基结合，提高了硫酸钙晶须和聚丙烯相容性，从而改善了硫酸钙晶须在聚丙烯中的分散效果，因此硫酸钙晶须能够均匀促使聚丙烯成核结晶，形成不同的薄片形态，进一步改善纳米复合材料的韧性。
[0014]其次，本申请技术方案优化了钛酸酯偶联剂以及硫酸钙晶须的配比，适宜的配比，使得硫酸钙晶须上钛酸酯偶联剂的接枝率适宜，提高了增韧填料和聚丙烯之间的界面强度，复合材料受到应力后，能够有效传递给增韧填料，进而提高复合材料的韧性。
[0015]优选的，所述木粉为经铝酸酯活化改性的木粉，所述木粉和铝酸酯偶联剂的质量比为1:0.005
‑
0.02。
[0016]通过采用上述技术方案，本申请技术方案采用铝酸酯偶联剂对木粉进行表面处理，木粉表面被铝酸酯包裹，使得木粉由亲水性转变为亲油性，提高了木粉与聚丙烯之间的相容性，使硫酸镁晶须与聚丙烯之间稳定粘结，增强增韧填料和聚丙烯之间的结合效果。
[0017]优选的，还包括增强剂，所述增强剂包括纳米二氧化硅、硅灰石以及弹性体，所述纳米二氧化硅、硅灰石以及弹性体的质量比为3
‑
5:2
‑
3:4
‑
6。
[0018]通过采用上述技术方案，采用纳米二氧化硅、硅灰石以及弹性体相互配合，硅灰石上能够与聚丙烯形成α
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晶，能够与聚丙烯中的β
‑
晶协同增韧。同时，硅灰石具有层状结构，一方面，能够负载增强剂中的其余组分，降低纳米二氧化硅团聚的可能性；另一方面，提高增强剂和聚丙烯之间的结合效果，提高了纳米复合材料的强度。
[0019]其次，弹性体能够在增强剂无机粒子上形成柔性界面层，柔性界面层的粘度较高，提高了增强填料和聚丙烯之间的结合性能，改善了纳米复合材料的韧性以及强度。
[0020]优选的，所述纳米二氧化硅为经甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯接枝的纳米二氧化硅。
[0021]通过采用上述技术方案，本申请技术方案采用在纳米二氧化硅上接枝有甲基丙烯酸甲酯以及丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸丁酯的分子链能够插入二氧化硅的团聚体内，阻止纳米二氧化硅团聚现象的发生；同时，在纳米二氧化硅表面引入了较高模量的分子链，降低了纳米二氧化硅的表面作用力。同时，使丙烯酸丁酯更易接枝在纳米二氧化硅表面，因此在纳米二氧化硅表面引入柔性链段，在纳米二氧化硅粒子表面形成包覆层，对纳米二氧化硅粒子进行保护，提高了纳米二氧化硅与聚丙烯之间的相容性，改善增强剂在纳米复合材料中的分散性以及结合性能。
[0022]优选的，所述弹性体为壳核结构，所述壳核结构包括内核材料和外壳材料，所述内核材料为碳酸钙、滑石粉、蒙脱土中的任意一种，所述外壳材料包括POE
‑
g
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MAH。
[0023]通过采用上述技术方案，由于采用壳核结构的弹性体，通过内核材料对弹性体材料进行增强，使得弹性体在提高纳米复合材料的韧性的同时，能够维持纳米复合材料的强度。由于POE
‑
g
‑
MAH为柔性界面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高韧性聚丙烯基纳米复合材料，其特征在于，包括以下重量份物质：40
‑
50份聚丙烯、10
‑
20份增韧填料、2
‑
4份层状蒙脱土、3
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8份分散剂、2
‑
5份增容剂，所述增韧填料包括多分散性乙丙共聚嵌段物，所述分散剂包括硅烷偶联剂、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸中的两种或多种。2.根据权利要求1所述的一种高韧性聚丙烯基纳米复合材料，其特征在于：所述增韧填料还包括木粉和硫酸钙晶须，所述多分散性乙丙共聚嵌段物、木粉和硫酸钙晶须的质量比为2
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3:3
‑
4:1
‑
2。3.根据权利要求2所述的一种高韧性聚丙烯基纳米复合材料，其特征在于：所述硫酸钙晶须为经改性处理的硫酸钙晶须，所述改性处理包括以下步骤：按质量比1
‑
6:10称量钛酸酯偶联剂和硫酸钙晶须，将钛酸酯偶联剂分散至丙酮中，得分散液，向分散液中加入硫酸钙晶须，搅拌，加热，回流，过滤、保留固体物，洗涤，烘干，得经改性处理的硫酸钙晶须。4.根据权利要求2所述的一种高韧性聚丙烯基纳米复合材料，其特征在于：所述木粉为经铝酸酯活化改性的木粉，所述木粉和铝酸酯偶联剂的质量比为1:0.005
‑
0.02。5.根据权利要求1所述的一种高韧性...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇，
申请(专利权)人：深圳市酷彼伴玩具有限公司，
类型：发明
国别省市：