纳米滑石粉改性聚丙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种纳米滑石粉改性的聚丙烯复合材料及其制备方法，本发明专利技术在添加纳米级滑石粉填料的同时，加入适量传统微米级滑石粉协同改性聚丙烯，并采用专门的喂料和挤出工艺，最大限度避免纳米填料的团聚现象，并在相对较低的材料密度和成本条件下，获得综合性能更高、适用范围更广的复合材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚丙烯复合材料，尤其涉及一种高韧性、高强度和低密度的聚丙烯复合材料，及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯因其原料丰富、价格低廉、综合性能良好而广泛应用于汽车内外饰件和电子、家电产品的外壳等耐腐蚀和绝缘部件，是目前增长速度最快的通用热塑性塑料。但聚丙烯也有刚性低、耐热性差、收缩率大等缺点，通常采用加入无机填料的方法来提高聚丙烯的刚性。如专利CN1M6342C公开的聚丙烯复合材料采用的是硫酸钡进行增强、 CN101864108A公开的复合材料采用硅灰石进行增强聚丙烯等热塑性树脂，专利CN1127539C 公开的聚丙烯复合材料采用的是云母和玻纤毡进行增强，以及专利CN1068022C公开的聚丙烯复合材料采用的是高岭土等无机刚性离子进行增强，专利CN101838421A公开的改性填料/聚丙烯复合材料采用的是硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐等无机填料进行增强、以及专利 CN101875740A公开的聚丙烯复合材料采用的是连续玻璃纤维进行增强。但上述无机物的加入会增大材料的密度，并影响成型加工过程，如何在尽可能降低制品重量的基础上提高材料的性能，成为聚合物加工改性领域较为感兴趣的研究方向。传统的聚丙烯增强技术需要大量的添加剂，而纳米复合材料只需要少量的纳米颗粒通过熔融混合或其它方法加入到聚合物基体中，就可以极大改善该聚合物的机械性能， 因此纳米复合物材料也成为近年来材料科学中发展十分迅速的新领域。如专利CN1164668C 公开的增韧聚合物复合材料采用了碳酸钙、二氧化硅、碳化硅、氮化硅、二氧化钛或氧化锌等无机纳米粒子增强包括聚丙烯在内的聚合物，专利CN101851374A公开的聚丙烯/无机纳米复合材料采用的是纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米凹凸棒土、纳米蒙脱土等进行增强， 专利CN101870785A公开的聚丙烯/黏贴纳米复合材料采用的是纳米粘土进行改性。蒙脱土具有良好的分散性，已广泛应用于高分子材料的添加剂，以提高抗冲击强度、尺寸稳定性等聚合物综合物理性能，同时还能够改善物料的加工性能。如专利CN100100587C公开的聚丙烯/蒙脱土插层型纳米复合材料、专利CN1182192C公开的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料、 以及专利CN101880421A公开的聚丙烯/有机蒙脱土纳米复合材料均采用的是蒙脱土增强聚丙烯。滑石粉具有良好的润滑性、助流、耐火性、耐化学腐蚀性、吸附力强、熔点高、遮盖力良好、光泽好等优异的物理化学特性，而且结晶构造为层状，具有能够分裂成鳞片的趋向和特殊的润滑性。因此与其他纳米级填料相比，滑石粉作为改性聚丙烯无机填料，它的纳米化具有更加显著的实际意义。早期滑石粉改性聚丙烯主要采用大颗粒滑石粉(微米级)， 如专利CN1068021C公开的聚丙烯组合物、专利CN1807498A公开的滑石粉增韧聚丙烯、专利CN101139455A公开的阻燃增强聚丙烯材料、专利CN101205332A公开的纳米硫酸钡增强聚丙烯、专利CN1990534A公开的汽车用耐磨聚丙烯复合材料采用的滑石粉粒径一般在800 2000目之间；以及专利CN1580115A、CN1631959A、CN1631960A公开的聚丙烯组合物或复合材料、专利CN101255253A公开的耐刮型汽车内饰件专用料采用的滑石粉粒径也均为微米级。而有关纳米滑石粉改性聚丙烯的相关研究相对较少，中国专利CN1292021C公开的滑石粉改性聚丙烯复合材料，通过加入纳米级滑石粉获得了相对传统材料更高的冲击强度和断裂伸长率；中国专利CN1302065C公开的聚烯烃热塑性弹性体，以少量纳米滑石粉为改性剂，采用动态硫化的方式制备了一种新型热塑性弹性体，具有优良的力学性能和加工性能。但少量添加纳米滑石粉对材料性能改善有限，往往达不到制品的最终使用性能要求； 而添加量较大时，纳米级颗粒很容易在高温熔融共混时发生团聚而影响产品性能，同时也会显著增加材料成本。
技术实现思路
本专利技术提供了一种纳米滑石粉改性的聚丙烯复合材料，在添加纳米级滑石粉填料的同时，加入适量传统微米级滑石粉协同改性聚丙烯，并采用专门的喂料和挤出工艺，最大限度避免纳米填料的团聚现象，并在相对较低的材料密度和成本条件下，获得综合性能更高、适用范围更广的复合材料。本专利技术的目的在于提供一种纳米滑石粉改性聚丙烯复合材料，以克服传统微米级滑石粉改性聚丙烯材料的局限性。本专利技术的另一个目的是提供所述纳米滑石粉改性聚丙烯复合材料的制备方法。本专利技术纳米滑石粉改性聚丙烯复合材料，包括如下组分 聚丙烯46 98重量份；纳米滑石粉广15重量份；微米级无机填料(Γ30重量份；增容剂(TlO重量份；增韧剂(Γ20重量份；稳定剂0. Γ2重量份；助剂(Γ4重量份；其中，所述聚丙烯为丙烯均聚物或丙烯共聚物；所述助剂为着色剂、成核剂、发泡剂、表面活性剂、增塑剂、偶联剂、阻燃剂、光稳定剂、抗静电助剂、抗微生物助剂、润滑剂、加工助剂中的一种或多种组合，所述助剂可以根据需要进行选择添加一种或多种组合。其中，所述丙烯共聚物优选为丙烯/乙烯嵌段共聚物。所述丙烯/乙烯嵌段共聚物中乙烯单体重复单元摩尔含量优选为Γ10%。其中，本专利技术所用聚丙烯在230°C温度和2. 16kg负荷条件下熔融指数(MI)优选为 0.5 60g/10min。其中，所述纳米滑石粉平均粒径为3(T200nm，优选为6(Tl00nm。其中，所述无机填料优选为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡中的一种或多种组合。所述无机填料平均粒径为广20 μ m,并优选为平均粒径为广10 μ m的滑石粉。其中，所述增容剂优选为接枝聚烯烃，如接枝聚丙烯、接枝聚乙烯、接枝POE (Ρ0Ε 辛烯和乙烯共聚物)中的一种或多种组合。所述接枝聚烯烃的接枝基团可以是马来酸酐(顺丁烯二酸酐)、硅烷、丙烯酸、聚丙烯酰胺中的一种或多种组合。其中，所述增容剂最佳选择为马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率最佳为0. 5^1. 0%。所述马来酸酐接枝聚丙烯为任意均聚或嵌段共聚丙烯经马来酸酐熔融挤出改性所得本专利技术所述增容剂优选为具有如下物理性能的接枝聚烯烃密度 0. 89 0. 91g/cm3 ； 熔点 17(Tl90°C ； 230°C和2. 16kg负荷条件下熔融指数 l(T50g/10min。其中，所述增韧剂可以是任何合适的聚烯烃弹性体，包括但不限于聚丁二烯橡胶、 乙烯/丙烯/ 丁二烯共聚物(EPDM)弹性体、乙烯/辛烯共聚物(POE)弹性体中的一种或多种组合。本专利技术所述增韧剂最佳选择为乙烯/辛烯共聚物弹性体，并优选为190°C温度和 2. 16kg负荷条件下熔融指数为0. 5 50g/10min的POE弹性体。其中，所述稳定剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，所述主抗氧剂可以是受阻酚或硫脂类抗氧剂中的一种或多种组合；如1，3，5-三(3，5- 二叔丁基-4-羟基苄基)_1，3，5-三嗪-2，4，6三酮、四季戊四醇酯、硫代二丙酸硬脂醇酯中的一种或多种组合。相应地，所述辅助抗氧剂可以是亚磷酸酯或亚磷酸盐类抗氧剂中的一种或多种组合，如双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯、亚磷酸三(2，4- 二叔丁基苯)酯、或其组合。本专利技术还提供了所述纳米滑石粉改性聚丙烯复合材料的制备方法，步骤如下 步骤1，按照上述组分及其重量配比秤取原料；步骤2，将所述原料混合，熔融挤出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张锴，张鹰，张祥福，周文，
申请(专利权)人：上海普利特复合材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：