[发明专利]一种纳米碳酸钙－聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚丙烯复合材料，特别涉及一种由纳米CaCO₃和聚丙烯组成的纳米复合材料。

聚丙烯具有比重小、力学性能均衡、热变形温度高、吸水性低、耐用化学腐蚀性好和易于加工成型等优点，但聚丙烯同时也有结晶倾向大和形状稳定性差、蠕变性大、有低温脆性和容易热氧降解等特点，因而限制了聚丙烯作为受力结构件的应用。采用传统的橡胶增韧会使材料的刚性和强度下降。通过无机纳米粒子填充则可能既增强又增韧。这是因为小粒径的无机纳米粒子表面缺陷少，非配对原子多，比表面积大，与聚丙烯发生物理或化学结合的可能性大，粒子与基体间的界面粘接可能承受更大的载荷，同时通过粒子效应界面物质的形变和作用影响聚丙烯的结晶行为，结晶结构，以及界面区域聚丙烯的力学行为，从而达到既增强又增韧的目的。

本发明的目的是提供一种纳米CaCO₃-聚丙烯复合材料。

本发明的另一目的是提供一种上述纳米复合材料的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种纳米CaCO₃-聚丙烯复合材料，它主要由聚丙烯组成，其中含有0.25-30％(m/m)的纳米CaCO₃。

上述复合材料中的聚丙烯是均聚丙烯或共聚丙烯或者它们二者任意比例的混合物。

上述复合材料中的纳米CaCO₃是粒径为20-100nm并用偶联剂表面活化处理过的纳米CaCO₃。

上述复合材料的制备方法是：

A．先将纳米CaCO₃用偶联剂进行表面活化处理，

B．将处理过的纳米CaCO₃与聚丙烯、抗氧剂、增容剂、添加剂一起用辊压机或双螺杆挤出机制成CaCO₃-聚丙烯母粒，

C．将步骤B制得的CaCO₃-聚丙烯母粒与聚丙烯、抗氧剂、添加剂一起再用双螺杆挤出机制成纳米CaCO₃-聚丙烯复合材料。

在步骤A中，所用偶联剂可以是钛酸酯，铝酸酯或磷酸酯偶联剂，处理的方法有两种，一种为干混法，即在高速搅拌的混合机中加入纳米CaCO₃60份，加入偶联剂0.005-10份高速搅拌下于100-120℃混合20分钟即可。

另一种为溶剂法，即在三颈瓶中放置60-200份溶剂，加入0.005-10份偶联剂，将偶联剂搅拌溶解，然后再加入60份纳米CaCO₃，升温至40-100℃，在高速搅拌下处理20分钟，减压蒸馏回收溶剂，纳米CaCO₃，干燥后经球磨机分散，所用的溶剂可以是丙酮、乙醇、苯、甲苯或二甲苯。

在步骤B中，所用的抗氧剂可以是抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂264、抗氧剂BHT或抗氧剂DLTP，或者是由它们组成的混合物。

在步骤B中，所用的增容剂可以是丙烯酸酯、丙烯酸或马来酸酐的接枝聚丙烯或接枝聚乙烯，或者是由它们组成的混合物。

在步骤B中，所用的添加剂是硬脂酸钙、硬脂酸钡或硬脂酸锌，或者是由它们组成的混合物。

在步骤B中，各组分的质量配比是：

聚丙烯       100份

纳米CaCO₃   20-100份

抗氧剂       0.05-0.5份

增容剂       0.5-10份

添加剂       0.01-1.0份。

在步骤C中，所用的抗氧剂是抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂264、抗氧剂BHT或抗氧剂DLTP，或者是由它们组成的混合物。

在步骤C中，所用的添加剂是硬脂酸钙、硬脂酸钡或硬脂酸锌，或者是由它们组成的混合物。

在步骤C中，各组份的质量配比是：

聚丙烯                 100份

纳米CaCO₃-聚丙烯母粒  0.5-60份

抗氧剂                 0.05-0.5份

添加剂                 0.01-1.0份。

在步骤C中，另外可以加入0-5.0份的流动改性剂或者0-10份的增容剂，流动改性剂可以是聚丙烯腊、聚乙烯腊、α-聚苯乙烯或DCP(过氧二乙丙苯)，或者是由它们组成的混合物。增容剂同样可以是丙烯酸酯、丙烯酸或马来酸酐的接枝聚丙烯或接枝聚乙烯，或者是由它们组成的混合物。