[发明专利]一种聚烯烃/埃洛石纳米管复合母粒及其制法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及纳米复合材料领域，涉及一种聚烯烃/埃洛石纳米管复合母粒及其制法和应用。

技术背景

纳米复合材料的概念最早是由RustinRoy于1984年提出的，是指由两种或两种以上的组分构成的以纳米尺度均匀分散的复合体，在这些复合体中，至少有一相在一维方向上的尺寸是在1-100nm范围。纳米材料比表面积大，且相间距离小，存在特殊的相互作用，所以纳米复合材料在性能上与相应的宏观或微米级复合材料相比有着显著的差异。自1987年由日本学者第一次制造出PA6/粘土纳米复合材料后，聚合物基纳米复合材料以其独特的结构与性能受到了广泛的重视和研究，为人们对材料日益苛刻的要求提高了有效的解决途径。

埃洛石纳米管是一种天然的粘土矿物，由高岭石片层在天然条件下卷曲而成的微管状结构，其化学组成与高岭石相同，具有相同的SiO₂/Al₂O₃比，HNTs理想的化学式是Al₂Si₂O₅(OH)₄·nH₂O，n＝0或2，其中0和2分别代表7和10HNTs。一般埃洛石纳米管由多个片层卷曲而成，管外径约为10-50nm，内径约为5-20nm，长度约为2-40μm，所以是一天然的多壁微管。大部分HNTs具有与碳纳米管相似的几何形状，但是化学结构和表面性质不同，其管径处于纳米级尺寸，同时管的化学成分是单纯的硅酸盐结构，具有很高的强度，因此是制备高性能聚合物结构复合材料的理想增强体。

传统的无机纳米材料和聚烯烃复合制备过程中，无机纳米材料与聚烯烃的极性相差很大，与聚烯烃分子链的相互作用较弱，因此无机纳米材料团聚严重，均匀分散困难，对聚烯烃的材料性能提高有限。当前国内外聚合物/粘土复合物的研究开发主要集中在纳米碳酸钙、纳米凹凸棒、蒙脱土等无机纳米填料方面，关于埃洛石纳米管的报道则比较少。

中国专利CN100348655C介绍了一种埃洛石纳米管用于制备聚合物复合材料的方法，将埃洛石纳米管与聚合物按40～99∶0.5～60重量比混合，加入其它助剂，形成具有提高力学性能的聚合物纳米复合材料。

公开号CN101343386A介绍了一种橡胶/埃洛石纳米管纳米复合材料的制备方法，将橡胶、埃洛石纳米管、改性剂按100∶5～100∶0.5～20的质量比混合，制备橡胶/埃洛石纳米管纳米复合材料。

本发明是在上述背景下，为了解决埃洛石纳米管与聚烯烃基体相容性差、难以形成纳米级分散、界面结合不好、复合材料性能难以获得显著提高等问题，提出的一种聚烯烃/埃洛石纳米管纳米复合材料的制备方法。该方法工艺简单，可以有效改善埃洛石纳米管与聚烯烃的相容性，减少埃洛石纳米管的团聚，促进埃洛石纳米管在聚烯烃基体中的纳米级分散和取向，增强界面结合，最终获得结构稳定和性能优良的聚烯烃/埃洛石纳米管纳米复合材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚烯烃/埃洛石纳米管复合母粒及其制法和应用，使添加到聚合物中的埃洛石纳米管具有良好的分散性和相容性，形成具有明显提高力学性能的聚合物纳米复合材料；克服现有纳米填料分散困难的缺点，而且填料廉价易得，没有粉尘污染。

本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种聚烯烃/埃洛石纳米管复合母粒，主要组分为：埃洛石纳米管、聚烯烃树脂、分散剂、润滑剂、抗氧剂、热稳定剂和偶联剂。

各组分的重量份数如下：

埃洛石纳米管      10～85

分散剂            0～5

润滑剂            0～3

抗氧剂            0～1

热稳定剂          0～3

偶联剂            0～15

聚烯烃树脂        10～90。

所述的埃洛石纳米管还包括改性埃洛石纳米管。

所述改性埃洛石纳米管的制备方法可以是采用本领域通用的表面改性剂，通过表面化学改性或者表面接枝聚合改性的方法改性得到的埃洛石纳米管。

所述的分散剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、低分子量乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA蜡)、NN’-乙撑双硬脂酸酰胺或聚丙烯蜡中的一种或两种以上；所述的润滑剂为聚硅氧烷或硅树脂、硬脂酸酰胺、芥酸酰胺或石蜡中的一种或两种以上。

所述的抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂7910、抗氧剂264、抗氧剂BHT或抗氧剂DLTP中的一种或两种以上。