[發(fā)明專利]一種分散相納米復(fù)合材料、高強高耐內(nèi)應(yīng)力開裂共混物及制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN114752201B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張旭輝;徐昊宇;東為富;李婷;王世波;夏碧華;陳明清
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號: C08L69/00
• 分類號: C08L69/00;C08L29/14;C08L97/00;C08L1/04;C08L33/12;C08K7/26
• 代理公司: 無錫承果知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32373
• 代理人: 劉清麗

本發(fā)明公開了一種分散相納米復(fù)合材料、高強高耐內(nèi)應(yīng)力開裂共混物及制備方法和應(yīng)用，所述分散相納米復(fù)合材料包括分散相聚合物和分散相填料，所述分散相聚合物的分子量為50000～200000g/mol，所述分散相聚合物中羥基含量不低于1個羥基/500的相對分子質(zhì)量，所述分散相填料為納米級剛性粒子，含有極性基團，可分散于極性溶劑。本發(fā)明提供的分散相納米復(fù)合材料可通過熔融共混均勻分散在高Tg聚合物中，并同時提高高Tg聚合物的強度和耐應(yīng)力開裂性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高性能工程塑料領(lǐng)域，具體涉及一種分散相納米復(fù)合材料、高強高耐內(nèi)應(yīng)力開裂共混物及制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

耐應(yīng)力開裂性能差是很多高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的無定形聚合物在實際應(yīng)用中需克服的關(guān)鍵問題。據(jù)統(tǒng)計90％的高Tg的無定形聚合物由于應(yīng)力開裂而失效，這些聚合物耐應(yīng)力開裂性能差主要是因為高內(nèi)應(yīng)力。具體而言，這些聚合物由于Tg高，高工作溫度下的黏度大，流動性差，在冷卻中鏈段容易凍結(jié)，從而導(dǎo)致取向態(tài)的鏈段來不及松弛而被凍結(jié)，產(chǎn)生高內(nèi)應(yīng)力。高內(nèi)應(yīng)力會使這些聚合物在外界環(huán)境作用下容易在內(nèi)應(yīng)力集中區(qū)域形成裂紋，產(chǎn)生宏觀上的開裂現(xiàn)象。因此，延長高Tg聚合物分子鏈的凍結(jié)時間、促進PC鏈段運動，有助于提高這些聚合物的耐應(yīng)力開裂性能。

目前主要通過將高Tg聚合物與含柔性鏈段的聚合物(如ABS)混合、與結(jié)晶性聚合物(如PA，PET、PE等)共混來提高他們的耐應(yīng)力開裂性能。但這些方法均存在一些問題。與ABS混合時，ABS中起促進鏈段運動效果的僅是丁二烯(PB)部分，因此要求ABS的添加量較高，這會降低高Tg聚合物本身的高強度和阻燃性。與結(jié)晶聚合物共混時，由于相容性不佳，結(jié)晶聚合物分散差，也會顯著降低高Tg聚合物的強度和韌性，需引入增容劑才能有所改善。因此，發(fā)展可同時提高高Tg聚合物的耐應(yīng)力開裂性能和強度的方法和體系，對于高Tg聚合物更廣泛的應(yīng)用具有重要的實際意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種分散相納米復(fù)合材料、高強高耐內(nèi)應(yīng)力開裂共混物及制備方法和應(yīng)用，解決現(xiàn)有高Tg聚合物的耐應(yīng)力開裂性能和強度不好的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種分散相納米復(fù)合材料，包括分散相聚合物和分散相填料，所述分散相聚合物的分子量為50000～200000g/mol，所述分散相聚合物羥基含量不低于1個羥基/500的相對分子質(zhì)量，所述分散相填料為納米級剛性粒子，含有極性基團，可分散于極性溶劑。

本發(fā)明提供的分散相納米復(fù)合材料，分散相聚合物富含羥基，可溶于極性溶劑、分散相填料為剛性粒子，含極性基團，可分散于極性溶劑中，通過溶液共混可將分散相填料與分散相聚合物混合均勻，且分散相聚合物和分散相填料間會構(gòu)筑大量的極性相互作用，從而使分散相填料均勻分布在分散相聚合物內(nèi)部；該分散相納米復(fù)合材料在室溫下具有非常高的強度，高溫下具有優(yōu)異的柔順性，可作為分散相提高高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)聚合物的強度和耐應(yīng)力開裂能力。

優(yōu)選的，所述分散相聚合物可溶于極性溶劑，所述分散相填料可以納米粒子的形式分散在極性溶劑中；優(yōu)選的，所述極性溶劑為水、甲醇或乙醇。

優(yōu)選的，所述分散相聚合物為聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯醇和塑化淀粉中的一種或多種，所述分散相填料為白炭黑、纖維素納米晶、木質(zhì)素、埃洛石、蒙脫土和氧化石墨烯中的一種或多種；優(yōu)選的，所述分散相聚合物與所述分散相填料的質(zhì)量比為100∶5～30。在此配比下，填料既能在聚合物中分散的比較均勻，又能提高分散相聚合物的硬度和模量。因為分散相聚合物本身強度和模量是沒有連續(xù)相聚合物高的，引入適量的填料提高分散相聚合物的性能，太多會發(fā)生團聚，而且容易混到連續(xù)相聚合物中，該比例可更優(yōu)選為100∶10～20。

上述分散相納米復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將分散相聚合物溶解于極性溶劑中；

(2)將分散相填料以納米粒子的形式分散在極性溶劑中；