【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子新材料，具体涉及一种增容增强eva/无机填料复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物(eva)是乙烯与醋酸乙烯酯在高温高压条件下通过自由基共聚合得到的共聚物。近年来，随着光伏产业崛起，光伏级eva需求剧增，短期内出现eva供不应求及价格暴涨现象。eva无毒无害，在光学性能、耐候性、加工性、柔韧性和耐化学药品腐蚀性等方面都有着较好的表现。但由于eva机械强度不高、热稳定性差，不耐磨，限制了eva的进一步应用。eva与无机填料复合可以优化eva综合性能，拓宽其应用领域、提升eva应用价值，但由于无机填料的高表面能以及填料与eva之间的相容性差通常会导致无机填料在eva基体中分散不均，导致eva/无机填料复合材料的综合性能降低，无法满足特殊应用的要求。通过添加增容剂或无机填料表面改性是解决eva与无机填料相容性差问题、制备高性能eva/无机填料复合材料的重要方法。
2、专利cn116478468a公开了一种隔音阻燃eva复合材料及制备工艺，使用偶联剂作为表面改性剂，用于改善无机填料与eva之间的界面作用。专利cn104263260b公开了一种纳米复合光交联eva胶膜及其制备方法，使用偶联剂对无机粉体进行改性，然后与其它助剂混合制得助剂混合物，最后再与eva混合，制得纳米复合eva膜。所制得的纳米复合eva膜具有优良的机械力学性能和电性能、透光率高；然而，专利cn116478468a和专利cn104263260b在偶联剂的使用方面较为繁琐复杂，成本相对较高，实用性仍有待提高。专利cn1
3、传统的无机填料表面修饰及高性能eva/无机填料复合材料往往存在制备过程复杂、成本高等问题，限制了eva/无机填料复合材料的大规模应用。前期，zhang等利用eva侧基酯基与二(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺的硅酸酯基团之间的酯交换反应(acs appliedpolymer materials.2023,5(10),8379-8386)，从而制备了可重复加工利用交联eva(即，eva基类玻璃体高分子)。但该制备方法所需的二(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺交联剂价格昂贵且不易储存，实用性受限。
技术实现思路
1、为解决现有技术的问题，本专利技术提供一种增容增强eva/无机填料复合材料及其制备方法。本专利技术创造性地提出利用eva侧基酯基与无机填料表面活性基团(m-oh，m＝si,ti等)之间的反应性，原位实现无机填料表面接枝及eva动态交联增强的新思路，促进无机填料在eva树脂中均匀分散，提高复合材料综合性能。通过添加新型催化剂、优化制备工艺，在既有复合材料制备工业路线中，直接制备增容增强eva/无机填料复合材料；该复合材料包含经eva共价键接枝修饰的无机填料及一定量以无机填料为交联点的动态交联网络，从而实现无机粒子在eva基体中均匀分散及eva部分动态交联，在保证优异重复加工性能的前提下，实现eva/无机填料复合材料力学性能大幅度提升。
2、本专利技术通过如下技术方案实现：
3、一种增容增强eva/无机填料复合材料，由eva和无机填料制备而成，其结构如式(i)所示：
4、
5、其中：
6、x为1～100的整数；
7、m为20～50000的整数，优选为40～30000；
8、n为1～3000的整数，优选为1～1000；
9、m为金属或半金属原子，包括b、si、ti、mg、al、fe中的至少一种。
10、本专利技术包含可以如结构(i)示意的杂化结构，该杂化结构可有效促进无机填料在eva树脂基体中均匀分散，并形成部分交联网络，进而大幅度提高复合材料综合性能。
11、本专利技术还提供上述增容增强eva/无机填料复合材料的制备方法，其所述方法包括如下步骤：
12、式(ii)所示的eva在熔融状态下，在催化剂作用下，与式(iii)所示的无机填料进行反应性加工，即得式(i)所示的增容增强eva/无机填料复合材料。
13、
14、其中：
15、x为1～100的整数；
16、m为20～50000的整数，优选为40～30000；
17、n为1～3000的整数，优选为1～1000；
18、m为金属或半金属原子，包括b、si、ti、mg、al、fe中的至少一种。
19、根据本专利技术，所述的式(ii)所示的eva树脂的数均分子量为500～500000g/mol，优选为1000～300000g/mol，醋酸乙烯酯重量比为1～40wt％，优选为5～30wt％，多分散指数为1～8，优选为1～6，更优选为1～4。
20、根据本专利技术，所述的式(iii)所示的无机填料与式(ii)所示的eva树脂的重量比0.1:100～30:100，优选为0.5:100～10:100；催化剂与eva树脂的重量比为0.1:100～10/100，优选为1:100～5/100。
21、根据本专利技术，所述式(iii)所示的无机填料形状为颗粒状、纤维状或二维片层；颗粒状填料尺寸粒径为0.01～100μm，优选为0.02～50μm；纤维状填料直径为0.01～100μm，优选为0.02～50μm；二维片层厚度为0.01～1μm，优选为0.02～0.5μm。
22、根据本专利技术，所述式(iii)所示的无机填料为氧化硼、二氧化硅、二氧化钛、氧化镁、三氧化二铝、氧化铁、四氧化三铁、玻璃纤维、高硼酸玻璃纤维、高岭土、蒙脱土、埃洛石中的一种或多种。
23、根据本专利技术，所述催化剂为三乙胺、四甲基氢氧化铵、1，8-二氮杂双环(5.4.0)十一碳-7-烯、马来酸二丁基锡、二(异辛基马来酸)二丁基锡、二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、钛酸甲酯、钛酸四乙酯、钛酸四丙酯、钛酸四丁酯、乙酰丙酮铁、乙酰丙酮钴、乙酰丙酮镍、乙酰丙酮钼、乙酰丙酮铈、乙酰丙酮铝中的一种或多种。
24、对于上述技术方案中，反应性加工过程在密炼机中或螺杆挤出机实施，反应温度为110～220℃，反应时间为5～120min，优选反应时间为10～90min，更优选反应时间为10～30min；或先将物料在密炼机中或螺杆挤出机中进行反应，反应温度为110～210℃，反应时间为5～60min，优选反应时间为10～90min，更优选反应时间为10～30min，再于真空烘箱或平板硫化机中在110～210℃下固化0.1～20小时，优选固化4～12小时。
25、本专利技术提供的增容增强eva/无机填料复合材料，具有更好的力学性能、热稳定性及界面相容性。通过添加新型催化剂，利用eva侧基酯基与无机填料表面活性基团本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种增容增强EVA/无机填料复合材料，其特征在于，所述复合材料由EVA和无机填料制备而成，包含如结构(I)示意的杂化结构；
2.一种权利要求1所述的增容增强EVA/无机填料复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述式(II)所示的EVA的数均分子量为500～500000g/mol，多分散指数为1～8。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述式(III)所示的无机填料与式(II)所示的EVA的重量比为0.1:100～30:100；催化剂与EVA的重量比为0.1:100～10:100。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述式(III)所示的无机填料形状为颗粒状、纤维状或二维片层；颗粒状填料尺寸粒径为0.01～100μm，纤维状填料直径为0.01～100μm，二维片层厚度为0.01～1μm。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述式(III)所示的无机填料为氧化硼、二氧化硅、二氧化钛、氧化镁、三氧化二铝、氧化铁、四氧化三铁
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为三乙胺、四甲基氢氧化铵、1，8-二氮杂双环(5.4.0)十一碳-7-烯、马来酸二丁基锡、二(异辛基马来酸)二丁基锡、二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、钛酸甲酯、钛酸四乙酯、钛酸四丙酯、钛酸四丁酯、乙酰丙酮铁、乙酰丙酮钴、乙酰丙酮镍、乙酰丙酮钼、乙酰丙酮铈、乙酰丙酮铝中的一种或多种。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，反应性加工过程在密炼机中或螺杆挤出机实施，反应温度为110～220℃，反应时间为5～120min；或先将物料在密炼机中或螺杆挤出机中进行反应，反应温度为110～210℃，反应时间为5～60min，再于真空烘箱或平板硫化机中110～210℃下固化0.1～20小时。
...【技术特征摘要】
1.一种增容增强eva/无机填料复合材料，其特征在于，所述复合材料由eva和无机填料制备而成，包含如结构(i)示意的杂化结构；
2.一种权利要求1所述的增容增强eva/无机填料复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述式(ii)所示的eva的数均分子量为500～500000g/mol，多分散指数为1～8。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述式(iii)所示的无机填料与式(ii)所示的eva的重量比为0.1:100～30:100；催化剂与eva的重量比为0.1:100～10:100。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述式(iii)所示的无机填料形状为颗粒状、纤维状或二维片层；颗粒状填料尺寸粒径为0.01～100μm，纤维状填料直径为0.01～100μm，二维片层厚度为0.01～1μm。
6.根据权利要求2...
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