[发明专利]一种活性碱式硫酸镁晶须改性聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

 

技术领域

 本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种活性碱式硫酸镁晶须改性聚丙烯复合材料及其制备方法。

 

技术背景

聚丙烯是一种通用的塑料，但在制作工程部件如汽车的内外饰件，由于其强度、刚度和耐热性能不能满足部件的要求，同时聚丙烯的冲击性能差，特别是低温冲击性差，而且其成型收缩率大，这些缺点限制了聚丙烯在工程部件中的应用与发展。所以，目前制备汽车内外饰件的材料主要是通过添加常规矿粉填充改性聚丙烯制成，其产品具有尺寸好、易加工成型、价格低廉等优点。但是随着近几年来汽车的轻量化呼声越来越高，综合性能高、密度低的改性塑料越来越受到重视。其中晶须就是一种综合性能好、可代替常规矿粉甚至纤维来满足汽车内外饰件材料的要求。

晶须是指在人工控制条件下以高纯度单晶形式生长成的一种短纤维，其直径非常小（微米数量级），不含有通常材料中存在的缺陷（晶界、位错、空穴等），其原子排列高度有序，因而其强度接近于完整晶体的理论值。其高度取向结构不仅使其具有高强度、高模量和高伸长率，而且还具有电、光、磁、介电、导电、超导电性质。晶须的强度远高于其他短切纤维，主要用作复合材料的增强体，用于制造高强度复合材料。晶须的种类很多，例如碳化硅晶须、硼酸铝晶须、钛酸钾晶须、碳酸钙晶须、碱式硫酸镁晶须、氧化锌晶须、硫酸钙晶须以及硅钙镁晶须等。

综合比较，碱式硫酸镁晶须的性能在所有晶须中是最好的，主要表现在强度模量高、密度低等特点，可以作为塑料、橡胶和树脂等复合材料的补强增韧剂，提高基体材料的抗弯曲强度和抗冲击强度。另外，其膨胀系数与塑料相近，与塑料的相容性好。还具有无毒、发热量小、阻燃等特性。碱式硫酸镁晶须与塑料、橡胶制成复合材料后，不仅具有良好的补强增韧作用，且外观良好，刚性优异，抗冲击强，体积收缩率极低，尺寸精度高，抗热性能好，还可赋予复合材料的阻燃性能。

 

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种高强度、高模量、低密度、低收缩率、加工成型性能好以及综合力学性能优良的活性碱式硫酸镁晶须改性聚丙烯复合材料。本发明的另一个目的是提供上述活性碱式硫酸镁晶须改性聚丙烯复合材料的制备方法。

   为了达到上述目的，本发明是通过下列技术方案来实现的：

一种活性碱式硫酸镁晶须改性聚丙烯复合材料，其组成原料的重量份为：

聚丙烯：50-88份；

碱式硫酸镁晶须：10-40份；

增韧剂：2-10份；

加工助剂：0.1-1份；

偶联剂：0.3-0.5份；

酸稀释物：0.3-0.5；

热稳定剂：0.1-1份。

所述聚丙烯为均聚聚丙稀、共聚聚丙烯中的至少一种，其熔融指数为10-25g/10min。

所述碱式硫酸镁晶须的长径比为10-30、粒径为0.5-4um。

所述增韧剂为乙烯类弹性体或苯乙烯类弹性体，本发明优先选用聚乙烯（PE)、乙烯-辛烯聚合物（POE）、乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物（EPDM)。

所述加工助剂为硬脂酸钙（Ca-St₂）、乙撑双硬脂酰胺（EBS）、改性乙撑双硬脂酰胺（TAF）中至少一种。

所述偶联剂为选自硅烷类KH550、KH560、KH570中一种，或钛酸酯类NDZ-101、NDZ-40中一种。

所述酸稀释物为盐酸、硫酸、磷酸中至少一种与水配置而成的水溶液，所述酸稀释物的体积百分比为0.5-2%。

所述热稳定剂选自2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯（1010）、亚磷酸脂类的三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯（168）、三辛酯、三癸酯、三（十二碳醇）酯、三(十六碳醇)酯、萘胺、二苯胺、对苯二胺中的至少一种。

制备上述的一种活性碱式硫酸镁晶须改性聚丙烯复合材料的方法，包括以下步骤：

（1）制备活性碱式硫酸镁晶须预混物：

按配方中重量份将碱式硫酸镁晶须、偶联剂、加工助剂放入高混机中，同时通过高压喷雾装置将酸稀释物均匀喷洒到高混机中的混合物料中，然后进行高速混合，得活性碱式硫酸镁晶须预混物；

（2）复合材料的制备：