[發明專利]一種功能化氮化硼納米片/聚丙烯復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201511004673.5
• 申請日: 2015-12-25
• 公開（公告）號: CN105462069A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 袁正凱;皮正亮;葛嘉寶;王琦
• 申請（專利權）人: 廣東威林工程塑料有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L53/00;C08L51/06;C08K13/06;C08K9/04;C08K7/00;C08K7/14;C08K3/30
• 代理公司: 中山市捷凱專利商標代理事務所(特殊普通合伙) 44327
• 代理人: 楊連華

技術領域：

本發明涉及一種功能化氮化硼納米片/聚丙烯復合材料及其制備方法，屬于改性聚丙烯復合材料技術領域。

背景技術：

聚丙烯(PP)材料作為一種價格低廉且剛性好的通用塑料，其用途不斷被擴展，目前在日用食品包裝領域已占有一定席位。但是其熱變形溫度低，低溫脆性等缺點制約其作為工程受力材料的應用，想要拓寬其應用范圍，必須對聚丙烯進行改性。常用的改性方法如氯化聚丙烯、聚丙烯接枝改性、聚丙烯交聯改性、聚丙烯填充共混等。以納米粒子填充共混改性聚丙烯在近年來研究較多，其對聚丙烯材料的結晶性能、抗老化性及增韌增強等都有一定的改善。因此，對聚丙烯進行改性，使之工程化就成為一個重要的研究課題。

目前，已有很多關于納米粒子填充共混改性聚丙烯復合材料的文獻研究報道。在可選的共混填料中，BN納米片由于具有價格低廉、高溫強度大、抗氧化性強、耐磨損性好和熱膨脹系數小，以及良好的電絕緣性能等優良特性而得到廣泛應用。但BN納米片由于其表面能較高極易團聚而影響了BN納米片的實際填充分散效果。所以選用BN納米片作為共混填料時需要對其表面進行化學改性，以降低BN納米片的表面能來減小片層之間的附聚力，改善其在聚丙烯基體中的分散均勻性，降低兩相界面張力來提高BN納米片與基體樹脂之間的潤濕性、相容性和結合力，從而改善聚丙烯復合材料的綜合性能。本文先將合成液晶LCP與BN納米片共混超聲而發生π-π作用堆疊制備功能化氮化硼納米片，然后再添加不同含量的功能化氮化硼納米片BN-LCP與聚丙烯樹脂基體擠出熔融共混，制備得到一種新型功能化氮化硼納米片改性的聚丙烯復合材料。

發明內容：

針對現有技術存在的問題，本發明目的旨在提供一種功能化氮化硼納米片/聚丙烯復合材料及其制備方法的技術方案。本發明的技術方案如下：該復合材料由包含以下重量份的組分組成：聚丙烯50-70份，功能化氮化硼納米片BN-LCP5-20份，無堿玻纖紗5-15份，接枝PP0-5份，硫酸鋇5-10份，抗氧劑0.1-0.5份，其他助劑0.1-1份。

所述聚丙烯包括不同流動性的高結晶均聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯中的一種或幾種，添加重量份數為50-70份。

所述功能化氮化硼納米片BN-LCP的添加重量份數為5-20份，優選份數為20份。

另外，本發明還提供了一種制備所述的功能化氮化硼納米片/聚丙烯復合材料的方法，該方法包括對液晶LCP及功能化氮化硼納米片的制備，首先以無水乙酸鋅為催化劑，二甲苯為溶劑，以3,4,9,10-苝四甲酸二酐和十八胺回流反應制得暗紫色液晶LCP；然后按BN：LCP＝3:2的質量比稱取適量的液晶加入到BN/丙酮溶液中，在強烈機械攪拌下超聲分散3h，所得的混合液即為功能化氮化硼納米片BN-LCP的溶液；最后將其置于80℃的烘箱中真空干燥至恒重以除掉溶劑，烘干后研磨備用。

與現有技術相比，本發明的優點在于：經過π-π作用堆疊功能化改性后可以降低BN納米片的表面能和表面極性，并能夠提高BN納米片在聚丙烯樹脂基體中的分散程度而減少團聚現象；降低兩相界面張力來提高BN納米片與聚丙烯樹脂之間的潤濕性、相容性和結合力，從而改善復合材料的機械強度。另一方面，以此功能化氮化硼納米片BN-LCP與聚丙烯共混，使得LCP層能很強的吸附聚丙烯分子鏈，成為聚丙烯結晶所需的晶核,起到了異相成核的作用,表現為結晶溫度的提高。同時通過填充無堿玻纖紗和硫酸鋇來進一步提高材料的機械性能和光澤度；添加的多種抗氧劑保證了材料的壽命，避免老化。該復合材料在顯著提高聚丙烯材料沖擊韌性的基礎上，還明顯改善其強度與剛度，對加工流動性能也有所提升。

具體實施方式：

下面結合具體的實施例對本發明做進一步詳細的描述，但本發明不限于這些實施例，包括以下步驟：

以無水乙酸鋅為催化劑，二甲苯為溶劑，以3,4,9,10-苝四甲酸二酐和十八胺回流反應制得暗紫色液晶LCP；然后按BN：LCP＝3:2的質量比稱取適量的液晶加入到BN/丙酮溶液中，在強烈機械攪拌下超聲分散3h，所得的混合液即為功能化氮化硼納米片BN-LCP的溶液；最后將其置于80℃的烘箱中真空干燥至恒重以除掉溶劑，烘干后研磨備用。

添加不同含量的功能化氮化硼納米片BN-LCP到聚丙烯樹脂基體中制備新型的改性聚丙烯復合材料，該復合材料由包含以下重量份的組分組成：聚丙烯50-70份，功能化氮化硼納米片BN-LCP5-20份，無堿玻纖紗5-15份，接枝PP0-5份，硫酸鋇5-10份，抗氧劑0.1-0.5份，其他助劑0.1-1份。