【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料加工，具体涉及一种微交联抗冲聚丙烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、聚丙烯简称pp，由丙烯单体通过加聚反应而成的聚合物。常规pp分为等规pp、间规pp，以及无规pp三种，是一种热塑性塑料。聚丙烯无嗅、无味、无毒，耐热性良好，化学稳定性好，是常用树脂中最轻的一种。聚丙烯塑料应用广泛，主要用作汽车、电器的零部件，各种容器、家具、包装材料和医疗器材等。但由于聚丙烯耐老化性能和韧性差，尤其低温脆性明显。因此，需要对聚丙烯进行交联改性，提升抗冲性能。
2、cn109679218 a公开了一种低气味高性能长玻纤增强聚丙烯复合材料及其制备方法，该方法通过低气味高性能长玻纤来增强改性聚丙烯，但是由于聚丙烯与玻纤纤维相容性不好，虽然添加了相容剂，但不能完全解决制品在成型后表面仍会出现“浮纤”和团聚等问题，且添加玻纤纤维虽然增强了复合材料的拉伸和弯曲强度，但缺口冲击强度并未有明显提升。
3、cn108559183a公开了一种增韧改性聚丙烯材料的制备方法，该方法通过添加三元乙丙橡胶增强改性聚丙烯，一定程度上达到了增强效果，但是复合材料的冲击强度低，断裂伸长率也不好，无法应用于多种场合。
4、cn115011032a公开了一种低光泽度兼具高韧性聚丙烯复合材料的制备方法，该方法通过添加带环氧官能团聚合物接枝橡胶增韧聚丙烯，复合材料的冲击强度得到了提升，但该方法是以牺牲力学性能中的拉伸弯曲性能以提高抗冲击强度，从而导致了制成的复合材料拉伸强度的严重下降。
5、cn116790061
6、cn115678020b公开了一种可降解木质素聚丙烯复合材料及其制备方法，该方法通过聚丙烯接枝丙烯酸与己内酯改性木质素材料混合，制得可降解聚丙烯复合材料。但该方法制得的复合材料主要性能在于可降解，其力学性能一般，达不到行业应用的需求。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种微交联抗冲聚丙烯复合材料及其制备方法，通过木质素与己内酯反应得到改性助剂以捕获自由基，然后运用硫磺稳定被捕获的自由基，在所述改性助剂与硫磺的相互配合、协同增效下与聚丙烯树脂反应以得到抗冲性能和抗拉伸强度同时优异的聚丙烯复合材料。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种微交联抗冲聚丙烯复合材料配方包括如下质量份的组分：聚丙烯80～100份；引发剂0.01～2.5份；硫磺0.1～10份；改性助剂0.1～20份。
4、所述聚丙烯为间规聚丙烯，或等规聚丙烯，或无规聚丙烯，或以上聚丙烯中的两种或三种的混合物。
5、所述引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化二甲苯酰、双叔丁基过氧化二异丙基苯中的一种或几种。引发剂在高温下受热分解产生自由基，夺取聚丙烯分子链上的活泼氢原子(叔碳原子氢)，形成聚合物大分子自由基，产生交联，增长了碳链，使得线性分子相互键合交联成网状结构的较稳定分子，从而提高复合材料的力学性能。
6、交联反应机理
7、(1)有机过氧化物分解形成自由基：roor→2ro·
8、(2)夺氢形成聚合物大分子自由基：
9、(3)交联：
10、木质素来源于造纸工艺中产生的造纸黑液，通过一系列物理或化学方法，将木质素从其他组分中分离出来，再经过蒸馏、浓缩、干燥，得到木质素。木质素是一类复杂的芳香族聚合物，广泛存在于植物植物细胞壁中，在一些化学反应或物理反应过程中，木质素分子中的化学键可能发生断裂，形成带有不成对电子的自由基，这些自由基可以参与进一步的化学反应，木质素作为一种补强剂，木质素分子结构中含有大量活泼羟基，可与自由基反应，接入聚丙烯长链，形成微交联三维网状结构，极大地增强了分子间作用力，增强复合材料的强度。
11、改性助剂为木质素与己内酯的反应产物。己内酯与木质素的活泼羟基反应，实现己内酯在木质素表面的开环，形成柔性链段，改善木质素在聚丙烯中的分散性，提升了木质素的流动性，使木质素分散地更均匀；木质素与己内酯的反应产物分子中的活泼羟基与自由基反应，接入聚丙烯长链，聚丙烯长链之间通过木质素链接，形成了微交联三维网状结构，增强了复合材料的强度。木质素与己内酯的反应产物是自由基捕捉剂，反应过程中能够将木质素分子中的自由基捕获，再由硫稳定自由基，大大减少了丙烯主链自由基的出现几率，进一步阻止聚丙烯降解，提升材料的抗冲击性能。
12、下式为反应后得到的微交联抗冲聚丙烯复合材料的分子结构图：
13、
14、优选的，所述聚丙烯与引发剂质量比为100∶(0.1～2)，所述聚丙烯与硫磺的质量比为100∶(0.1～5)，所述聚丙烯与改性助剂的质量比为100∶(0.5～10)。
15、所述微交联抗冲聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
16、(1)制备改性助剂：将木质素与己内酯按照质量比1∶(0.1～1)在高混机内混合反应，反应温度为50～80℃，反应转速为300～600rpm，反应时间为30～60min；之后转入烘箱内，在80～180℃反应温度下反应3～6h；冷却后经粉碎得到改性助剂；
17、(2)将80～100份聚丙烯、0.01～2.5份引发剂、0.1～10份硫磺和步骤(1)制得的0.1～20份改性助剂在高速混合机中预混20～30分钟，将得到的预混料通过双螺杆挤出机，经60～250℃挤出温度100～300rpm螺杆转速下进行熔融混合、挤出造粒，得到所述微交联抗冲聚丙烯复合材料。制备改性助剂时，先进行一次加热混合，再放入烘箱中，使木质素与己内酯充分混合反应，同时也提高木质素在聚丙烯中的分散性。聚丙烯在混合前放入烘箱中干燥，应除去水分，避免挤出时发泡和出现泡孔的问题。引发剂需要在高温下才能分解产生自由基，在挤出加工时需要达到引发剂分解产生自由基的温度，但温度太高又会加快聚丙烯降解，因此选择60～250℃的加工温度。
18、所述一种微交联抗冲聚丙烯复合材料，在汽车工业、家电、建筑材料行业的应用。
19、本专利技术提供的上述技术方案的有益效果：
20、1、木质素作为植物界继纤维素之后第二大资源的生物质材料，来源广泛，价格低廉，有大量苯环刚性结构，具有很好的补强作用，木质素的应用，解决了造纸废液的处理难题，满足了环保的要求，实现了资源的循环再生利用。
21、2、本专利技术解决了无法同时提升机械性能与抗冲性能的技术问题，木质素与己内酯反应捕获木质素中的自由基，硫本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种微交联抗冲聚丙烯复合材料，其特征在于，所述微交联抗冲聚丙烯复合材料包括如下质量份的组分：聚丙烯80～100份、引发剂0.01～2.5份、硫磺0.1～10份、改性助剂0.1～20份；所述改性助剂为木质素与己内酯的反应产物。
2.根据权利要求1所述的一种微交联抗冲聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯为间规聚丙烯、无规聚丙烯、等规聚丙烯中的一种或多种；所述引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化二甲苯酰、双叔丁基过氧化二异丙基苯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述一种微交联抗冲聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯与引发剂质量比为100∶(0.1～2)。
4.根据权利要求1所述一种微交联抗冲聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯与硫磺的质量比为100∶(0.1～5)。
5.根据权利要求1所述一种微交联抗冲聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯与改性助剂的质量比为100∶(0.5～10)。
6.一种如权利要求1所述的微交联抗冲聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述微交联抗冲聚
8.根据权利要求6所述的微交联抗冲聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，原料在高速混合机中预混20～30min，双螺杆挤出机的挤出温度为60～250℃，螺杆转速为100～300rpm。
9.一种如权利要求1所述的微交联抗冲聚丙烯复合材料在汽车工业、家电、建筑材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种微交联抗冲聚丙烯复合材料，其特征在于，所述微交联抗冲聚丙烯复合材料包括如下质量份的组分：聚丙烯80～100份、引发剂0.01～2.5份、硫磺0.1～10份、改性助剂0.1～20份；所述改性助剂为木质素与己内酯的反应产物。
2.根据权利要求1所述的一种微交联抗冲聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯为间规聚丙烯、无规聚丙烯、等规聚丙烯中的一种或多种；所述引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化二甲苯酰、双叔丁基过氧化二异丙基苯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述一种微交联抗冲聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯与引发剂质量比为100∶(0.1～2)。
4.根据权利要求1所述一种微交联抗冲聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯与硫磺的质量比为100∶(0.1～5)。
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【专利技术属性】
技术研发人员：张燕，胥松，夏先荣，苏胜培，李玉新，
申请(专利权)人：湖南方锐达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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