[發明專利]一種可用于3D打印的聚丙烯納米復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201410181328.8
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103980608A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 董金勇;王寧;牛慧;秦亞偉;李春成;符文鑫;林學春;馬永梅;孫文華;趙寧
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08K3/22;C08K3/24;C08K3/36;C08K7/00;C08K3/04;C08K7/06;C08K3/34;C08F110/06;C08F4/645
• 代理公司: 北京慶峰財智知識產權代理事務所(普通合伙) 11417
• 代理人: 劉元霞;謝蓉

1.一種可用于3D打印的聚丙烯納米復合材料，其具有如下特征：

1)通過聚合反應直接獲得，復合材料呈顆粒狀，顆粒直徑為50～1000μm；

2)復合材料中聚丙烯重量百分含量為30.0～99.9％，納米粒子重量百分含量為0.1～70.0％；

3)復合材料中聚丙烯的分子量(二甲苯抽提法測定)為1×10⁵～10⁶g/mol，分子量分布為2.0～10.0。

優選地，所述聚丙烯納米復合材料是通過包括納米粒子載體型催化劑的催化劑催化丙烯聚合反應直接獲得；優選地，所述納米粒子載體型催化劑具有顆粒直徑為0.1～30μm的表觀形貌。

優選地，所述納米粒子選自無機納米粒子，優選四氧化三鐵(Fe₃O₄)、二氧化鈦(TiO₂)、鈦酸鋇(BaTiO₃)、二氧化硅(SiO₂)、氧化鋁(Al₂O₃)、氫氧化鎂(Mg(OH)₂)、碳納米管(單壁、多壁)、碳纖維、埃洛石納米管、蒙脫土和石墨烯中的一種或多種。

優選地，所述復合材料的顆粒直徑優選為100-1000μm，例如可以為100-200μm，或200-300μm，或200-400μm，或300-400μm，或300-500μm，或500-800μm，或600-1000μm。

2.一種可用于3D打印的組合物，所述組合物中含有權利要求1所述的可用于3D打印的聚丙烯納米復合材料。

優選地，所述組合物中還含有熱穩定劑。優選地，所述熱穩定劑選自受阻酚類大分子型抗氧劑、亞磷酸類抗氧劑和烷酯類抗氧劑中的一種或多種；更優選地，所述熱穩定劑是上述三種抗氧劑的聯用；還更優選是下述三種的聯用：抗氧劑1010，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(第一種)；抗氧劑168，三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯(第二種)和抗氧劑DLTP，硫代二丙酸雙十二烷酯(第三種)；優選地，三種抗氧劑的比例為1:0.5-2:0.1-1。

優選地，所述熱穩定劑的加入量為樹脂重量的0.1～0.5％重量。

3.一種可用于3D打印的復合材料，所述復合材料通過將權利要求1所述的可用于3D打印的聚丙烯納米復合材料加入含有熱穩定劑的溶劑中超聲分散，再蒸干溶劑而制得。

優選地，所述溶劑選自丙酮、甲醇、乙醇、石油醚、己烷、庚烷等低沸點有機溶劑中的一種或多種。

優選地，所述熱穩定劑選自受阻酚類大分子型抗氧劑、亞磷酸類抗氧劑和烷酯類抗氧劑中的一種或多種。優選地，所述熱穩定劑是上述三種抗氧劑的聯用；更優選是下述三種的聯用：抗氧劑1010，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(第一種)；抗氧劑168，三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯(第二種)和抗氧劑DLTP，硫代二丙酸雙十二烷酯(第三種)；優選地，三種抗氧劑的比例為1:0.5-2:0.1-1。

優選地，所述熱穩定劑的加入量為樹脂重量的0.1～0.5％重量。

4.一種用于制備權利要求1所述的可用于3D打印的聚丙烯納米復合材料的催化劑，所述催化劑包括納米粒子載體型催化劑，該納米粒子載體型催化劑具有顆粒直徑為0.1～30μm的表觀形貌。

所述納米粒子載體型催化劑是納米粒子載體型Ziegler-Natta催化劑或納米粒子載體型茂金屬催化劑，所述納米粒子載體型Ziegler-Natta催化劑是納米粒子與MgCl₂/TiCl₄組成的摻雜型催化劑；所述納米粒子載體型茂金屬催化劑是具有C₂-對稱結構的茂金屬化合物負載于納米粒子載體之上而得到的納米粒子載體型茂金屬催化劑。