[發(fā)明專利]一種低密度、高剛性、高韌性的聚丙烯納米復(fù)合材料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910194556.8
• 申請日: 2009-08-25
• 公開（公告）號: CN101712780A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張鍇;張祥福;周文
• 申請（專利權(quán)）人: 上海普利特復(fù)合材料股份有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L53/00;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/34;B29B9/02;B29C47/10;B29C47/92
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 傅戈雁

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚丙烯納米復(fù)合材料，具體為一種低密度、高剛性、高韌性的聚丙烯納米復(fù)合材料，以及這種復(fù)合材料的制備方法，屬于聚合物改性和加工領(lǐng)域。

背景技術(shù)

聚丙烯因其具有良好的加工性能和物理、化學(xué)性能而廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)外飾件和電子、家電產(chǎn)品的外殼等，是目前增長速度最快的通用熱塑性塑料。但聚丙烯也有剛性低、耐熱性差、收縮率大等缺點，通常采用加入玻璃纖維或滑石粉的方法來提高聚丙烯的剛性。但玻纖的加入會影響制品的成型加工性能和表面質(zhì)量，滑石粉的增加也會增大聚丙烯的密度，從而增加制品零部件的重量。如何在盡可能降低制品重量的基礎(chǔ)上盡可能高的提高材料的剛性，成為聚合物加工改性領(lǐng)域較為感興趣的研究方向。

納米復(fù)合材料是近年來材料科學(xué)中發(fā)展十分迅速的新領(lǐng)域。一般來說，它是指分散相尺寸至少有一維小于100納米的復(fù)合材料。納米復(fù)合材料的特殊功能主要來源于粒子的小尺寸效應(yīng)和眾多的界面復(fù)合效應(yīng)，只要用少量的納米顆粒通過熔融混合或原位聚合的方式加入到聚合物中，就可以極大改善該聚合物的機械性能、阻隔性能以及阻燃性能，并且可以獲得比常規(guī)填料增強的聚合物材料高得多的耐熱性、尺寸穩(wěn)定性和導(dǎo)電性。

自從上世紀(jì)九十年代豐田公司率先獲得了層狀納米粘土與尼龍的納米復(fù)合材料(如該公司的日本公開特許專利JP1011157所述)后，其優(yōu)異的性能迅速引起了人們的關(guān)注，進(jìn)行了大量聚合物基納米粘土復(fù)合材料的相關(guān)研究，其中涉及聚丙烯基納米粘土復(fù)合材料的重要專利包括豐田公司的日本公開特許專利JP3014854、Amcol公司的美國專利US6632868、GeneralMotors公司的美國專利US20070299185、Polyone公司的美國專利US20090117393等，并出現(xiàn)了包括聚丙烯/納米粘土在內(nèi)的商業(yè)化的聚合物納米復(fù)合材料。但由于納米填料大量添加后分散困難，通常需要與樹脂預(yù)混制成母粒后再與聚合物基體共混，工藝較為繁復(fù)，同時價格較為昂貴，限制了其在聚合物基體中的添加量量上限。而單獨添加少量的納米顆粒雖然也可以獲得較為可觀的性能改善，但往往達(dá)不到制品的最終使用性能指標(biāo)和成本要求。因此，在添加少量納米填料并保證其良好分散的基礎(chǔ)上，同時加入適量常規(guī)滑石粉填料及增韌彈性體，可以在相對較低的材料密度和成本條件下，獲得綜合性能滿足實際使用要求的復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種低密度、高剛性、高韌性的聚丙烯納米復(fù)合材料，以克服傳統(tǒng)滑石粉填充聚丙烯材料或納米粘土改性聚丙烯材料的局限性。

本發(fā)明的另一個目的是為了提供這種聚丙烯納米復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種低密度、高剛性、高韌性的聚丙烯納米復(fù)合材料，由下列重量百分比的原料組成：

聚丙烯????????????????????????55-98％

有機粘土??????????????????????1-15％

無機填料??????????????????????0-30％

相容劑????????????????????????0.1-10％

增韌劑????????????????????????0-20％

穩(wěn)定劑????????????????????????0.2-2％

其它添加劑????????????????????0-5％

其中，

所述的聚丙烯為熔體流動速率(230℃×2.16kg)在0.5-60g/10min之間的均聚丙烯或嵌段共聚丙烯，其中嵌段共聚丙烯的共聚單體常見為乙烯，其含量在4-10mol％范圍內(nèi)。

所述的有機粘土為經(jīng)有機化處理的納米粘土，進(jìn)而所述納米粘土選自皂石、埃洛石、膨潤土、凹凸棒土、蒙脫土、高嶺土、云母、綠脫石、貝得石、蛭石中的一種或兩種以上的組合物，進(jìn)而所述有機化處理為有機化合物通過離子交換的方法對納米粘土進(jìn)行表面改性的過程；優(yōu)選經(jīng)胺系有機化合物處理的納米蒙脫土，層間距為1-20nm，平均粒徑1-10μm，密度1-3g/cm3，可選的納米蒙脫土產(chǎn)品包括但不限于美國Southern?Clay?Product公司的Cloisite10A，15A，20A，25A，93A，美國Nanocor公司的Nanomer?I.30P，I.44P，浙江豐虹公司的DK1，DK2，DK4，DK1N等。

所述無機填料為滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇中的一種或以上的組合物，其平均粒徑為1-20μm；優(yōu)選平均粒徑為1-10μm的滑石粉。