[发明专利]一种高强高韧聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚丙烯材料及制备方法，具体涉及一种高强高韧聚丙烯复合材料及其制备方法

背景技术

高聚物的增韧及增强改性始终是高分子材料科学的重要课题，增强的目的在于提高模量，增韧的目的在于提高冲击强度，但两者往往是互相矛盾的，使材料同时具备高模量和高冲击强度是一个具有重要科学技术意义和应用价值的课题。聚丙烯(PP)是综合性能优良的通用塑料，具有优良的耐腐蚀性、耐折叠性，来源丰富成型加工容易。近年来，汽车行业的快速发展及物流行业中可折叠包装箱及周转箱的大量使用对改性聚丙烯的性能提出了更高的要求；开发具有高弯曲模量、高拉伸强度、高冲击强度的PP复合材料具有广大的市场需求。

国内外学者大量研究了二元共混改性制备聚烯烃合金。例如，目前广泛采用各种无机填料(碳酸钙、滑石粉、云母和硅灰石等)对PP进行填充、补强，从而提高材料的尺寸稳定性、耐热性、刚性，同时降低材料成本，但添加无机填料的同时导致复合材料的韧性下降。在PP基体上添加弹性体，如加入乙丙橡胶(ERP)、乙烯-丙烯-二烯烃三元共聚物(EPDM)、苯乙烯-乙烯-苯乙烯共聚物等(SBS)等弹性体可对其进行增韧，但由于聚丙烯与弹性体之间的相容性较差，弹性体很难均匀地分布在聚丙烯基体中，且材料的模量降低，刚性下降。

合金化技术是改性PP的简便而有效的方法，PP与刚性聚合物聚己内酰胺(PA6)共混复合，材料的刚性和韧性有望同时提高。PA6作为一种有机刚性树脂具有高模量、高强度及耐磨性，广泛用于工程领域。但PP为非极性聚合物，PA6为极性聚合物，PP/PA6作为不相容体系，易造成复合材料的物理力学性能下降。若能改善PP/PA6的相容性，则可望开发出具有高弯曲模量、高拉伸强度和高冲击强度的高强高韧聚丙烯复合材料，对于进一步拓宽聚丙烯的应用具有重要意义。

中国发明专利申请CN1640926A公开了一种增韧聚丙烯材料的制备方法，该申请选用等规聚丙烯和三元乙丙橡胶为原料，聚丙烯与三元乙丙橡胶重量份数比为：100∶10-50，通过Co⁶⁰γ射线照射，辐照剂量为5-20kGy，制得的材料抗冲击强度提高了10-20倍，但该材料的弯曲模量无明显增大。

中国发明专利申请CN101157776A公开了一种高强高韧聚丙烯共混复合材料及制备方法，其特点是：先通过加入引发剂过氧化二异丙苯(DCP)及接枝单体双酚A对PP进行接枝改性，获得PP接枝物。并通过PP与聚碳酸酯(PC)及增韧弹性体的熔融共混制备共混复合材料。但本专利制备的复合材料弯曲模量和冲击强度增大不显著，且提供的工艺方法较复杂，产品成本较高。

中国发明专利CN1810872A公开了另一种制备长纤维增强尼龙/聚丙烯复合材料的方法，该方法是将长纤维和聚丙烯复合树脂采用拉挤方法制成长纤维增强聚丙烯复合树脂母粒，然后将制得的长纤维增强聚丙烯母粒与尼龙树脂掺混成长纤维增强聚丙烯/尼龙复合材料。由于未能解决非极性聚丙烯树脂与强极性尼龙树脂的不相容问题，混合时易出现分层现象，因此这种方法难以获得综合性能优异的长纤维增强聚丙烯/尼龙复合材料。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种高强高韧聚丙烯复合材料及其制备方法。

本发明选用聚己内酰胺(PA6)、玻璃纤维和无机刚性粒子协同增韧增强PP。选用增容剂来改善和提高体系的相容性，获得刚韧平衡、综合性能优异的PP复合材料。制备方法采用多元共混、无机刚性粒子和有机刚性聚合物协同增韧、玻纤增强的方法，使复合材料在保持较好的刚性的情况下，冲击强度具有较大程度地提高，从而克服仅采用弹性体增韧剂在冲击强度提高的同时材料的刚性降低的缺点。

本发明的目的可以通过以下技术方案得以实现：

一种高强高韧聚丙烯共混复合材料，按重量份数计，该复合材料原料配方包括以下组分：

聚丙烯树脂            28～58.5份；

聚己内酰胺树脂        10～40份；

硫酸钡                14份；

玻璃纤维              7份；

相容剂                9份；

抗氧化剂              0.5～1份

润滑剂                1份；