[发明专利]一种酚醛改性纳米蒙脱土/聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

 

 技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种酚醛改性纳米蒙脱土/聚丙烯材料及其制备方法。

 

背景技术

聚丙烯是目前使用量最大的聚烯烃树脂，但其力学性能、刚性模量都不高，难以满足工程塑料的要求。为了提高聚丙烯的模量和刚性，通常在其中填充无机填料和玻璃纤维，但用填料增强又使得其韧性下降，而采用纳米粒子不仅可以增强而且可以增韧。聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料（MMT/PP）由于力学性能、气体阻隔性能和热学性能得到极大改善，近年来收到学术界和工业界的广泛关注。

由于蒙脱土是亲水性物质，而聚丙烯是憎水性物质，所以两者的相容性很差。另外，由于蒙脱土的亲水性而导致其在聚合物体系中有局限性，即使蒙脱土在聚合物体系中很难分散均匀，导致对聚合物体系的增强效果有限。

目前，现有技术是采用下述技术来得到剥离型PP/MMT纳米复合材料的：

一是对聚丙烯进行改性，得到含有极性基团的聚丙烯，同时对蒙脱土进行改性，在熔融共混条件下得到剥离性PP/MMT纳米复合材料，如中国专利CN03127130.8、CN03115233.3、CN01133348.0、CN01109845.7；但聚丙烯降解严重，蒙脱土剥离程度不高，分散不均匀，所得复合材料性能未见明显提高。或者在溶液中进行差层聚合，如中国专利CN00104624.1所述，虽然降解程度低，但由于使用了大量的有机溶剂而污染环境。

二是通过制备蒙脱土负载型催化剂，然后原位聚合制备聚烯烃/蒙脱土纳米复合材料，如中国专利CN200410088607.6和CN01109845.7。但用蒙脱土附在催化剂原位聚合制备PP/MMT复合材料尚未达到实际应用的水平。

 

发明内容

为了客服上述技术缺陷，本发明根据蒙脱土的表面特征、片层结构及酚醛树脂分子刚性大、呈硬脆性特点利用酚醛对蒙脱土进行插层剥离及包覆，采取熔融共混法制得酚醛改性MMT/PP复合材料，其力学性能与比PP原材料相比有显著提升，并对环境无污染又能便于实际使用。

一种酚醛改性纳米蒙脱土/聚丙烯复合材料，由下述组份按重量制备而成： 

聚丙烯                          100份；

酚醛改性纳米蒙脱土              2～20份；

受阻酚类抗氧剂                  0.1～0.3份；

含硫化合物或亚磷酸酯类抗氧剂    0.2～0.5份；

所述酚醛改性纳米蒙脱土是在避光和氮气保护条件下，将甲醛和苯酚按照摩尔比为1：1～1.5进行混合，再加入占甲醛和苯酚总重量的1～3倍的纳米蒙脱土，搅拌30～35min并升温至90～100℃，然后加入盐酸溶液进行催化反应30～40min，最后用碱中和所制得。

进一步，所述的聚丙烯是共聚聚丙烯或均聚聚丙烯中一种或两种，其拉伸强度为20～38MPa、缺口冲击强度（模塑）为11～55kJ/m²、弯曲强度33～50MPa、弯曲模量900～1500MPa。

进一步，所述的受阻酚类抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4- 羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）、β-(4’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基）丙烯酸十八基酯（抗氧剂1076）、2,2'-硫代双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)（抗氧剂2246）一种或多种。

进一步，所述的含硫化合物或亚磷酸酯类抗氧剂可以是邻苯二甲酸双十三醇酯（抗氧剂DITP）、硫代二丙酸二硬脂醇酯（抗氧剂DSTP）、三(2,4-叔丁基苯基)亚磷酸酯（抗氧剂168）中一种或多种。

本发明的另一个目的是提供上述酚醛改性纳米蒙脱土/聚丙烯复合材料的制备方法，步骤如下： 

（1）制备酚醛改性纳米蒙脱土

在避光和氮气保护条件下，将甲醛和苯酚按照摩尔比为1：1～1.5进行混合，再加入占甲醛和苯酚总重量的1～3倍纳米蒙脱土，搅拌30～35min并升温至90～100℃，然后加入盐酸溶液进行催化反应30～40min，最后用碱中和后，用去离子水和无水乙醇对其进行洗涤，然后过滤、干燥、研磨、过筛制得；

（2）制备酚醛改性纳米蒙脱土/聚丙烯复合材料

按配比将所有的组份加入到高速混合机中混合25-35min，然后用双螺杆挤出机造粒得酚醛改性纳米蒙脱土/聚丙烯复合材料，其挤出温度为210～230℃。

本发明的有益效果：