[发明专利]一种聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子复合材料改性技术领域和加工技术领域，特别涉及一种聚丙烯改性复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯是一种来源广泛的热塑性树脂，具有价格低廉、力学性能好、容易成型加工、耐腐蚀等特点。但是聚丙烯玻璃化温度较高，导致其低温抗冲击性差，在寒冷季节受到冲击时容易发生脆裂；而导热率低的缺点，又使得其热交换速率较慢；所以其在地暖、太阳能、化工输送等领域中无法达到高品质产品的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温抗冲击性优良，导热性能良好，同时易于加工成型的聚丙烯复合材料。

本发明的另一目的在于提供一种聚丙烯复合材料的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：一种聚丙烯复合材料，其原料由以下重量份的组分组成：100份的聚丙烯，40-200份的纳米导热填料，10-50份的相容剂，0.5-3份的偶联剂，0.5-3份的抗氧剂，1-5份的润滑剂，其中纳米导热填料选自粒径为纳米级别的铝粉、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼或碳化硅中的一种或几种，相容剂选自马来酸酐接枝聚烯烃弹性体、丙烯酸酐接枝聚烯烃弹性体或硅烷接枝聚烯烃弹性体中的一种或几种接枝聚烯烃弹性体，偶联剂选自钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或稀土偶联剂中的一种或几种，抗氧化剂选自有机受阻酚类、胺类、亚磷酸酯或硫酯类的一种或几种，润滑剂为硬脂酸、硬脂酸盐、白油、石蜡、硬脂酸酰胺、芥酸酰胺或聚乙烯蜡中的一种或两种混合。

接枝聚烯烃弹性体是聚烯烃弹性体的一种接枝改性产物，形成包覆纳米导热颗粒的结构，不仅可以提高导热纳米粒子的填充量，改善导热纳米粒子与聚丙烯的界面结合，同时还可以提高聚丙烯的低温抗冲击性能，从而得到导热率高、低温抗冲击性能好的聚丙烯复合材料。

所述的偶联剂的耐热温度大于230℃。保证了偶联剂在加工时不会分解，提高其改性效果。

所述偶联剂与纳米导热填料的重量比为0.5％-1.5％。

本发明的另一种技术解决方案是：一种聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：选取配方重量份的各原料，(1)将偶联剂加入颗粒尺寸为纳米级别的纳米导热填料中进行表面处理，处理温度为90-150℃，然后将表面处理过的纳米导热填料烘干；(2)将步骤(1)中经表面处理过的纳米导热填料与增容剂、抗氧剂、润滑剂置于高混机中，在转速为600-1000rpm下室温混合15-30min，得到混合均匀的物料；(3)将步骤(2)中得到的混合物加入到双螺杆挤出机中混炼，双螺杆挤出机的温度设定在170-230℃，螺杆转速为150-250rpm，挤出、冷却、切粒；(4)将步骤(3)中得到的混合物与聚丙烯按比例在高混机中混合，高混机转速为600-1200rpm，混合15min，再通过双螺杆挤出机挤出，挤出温度为170-230℃，螺杆转速为150-250rpm，最后得到聚丙烯复合材料。

在步骤(1)中，将纳米导热填料在100℃下倒入蒸馏水中，超声分散1小时，取出烘干备用，将偶联剂溶于乙醇溶液醇解1小时，加入烘干备用的纳米导热填料，恒温75℃下搅拌1小时，真空抽滤、干燥，研磨过筛即得经过表面处理的纳米导热填料。

本发明采用聚丙烯为树脂基体，纳米导热填料为增强、导热功能填料，接枝聚烯烃弹性体为相容剂制得增韧聚丙烯复合材料。一方面，高导热率的纳米无机粒子填充聚丙烯可以提高聚丙烯的导热率，进一步提高复合材料的刚性；另一方面接枝聚烯烃弹性体不仅具备聚烯烃弹性体原有的低温韧性，而且与聚丙烯具有良好的界面相容性，可以有效改善聚丙烯基体与导热填料的界面结合，起到增容的效果，从而提高复合材料的力学性能。适用于地暖、太阳能、化工输送等高端应用领域。

附图说明

附图1为采用庚烷刻蚀掉实施例1聚丙烯复合材料中的相容剂POE-g-MAH后的扫描电镜照片。

具体实施方式

下面结合具体实例，进一步阐明本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1：

(1)将大小为6000目的100重量份的氧化铝填料在100℃下倒入蒸馏水中，超声分散1小时，取出烘干备用，1重量份的铝酯酸偶联剂溶于乙醇溶液醇解1小时，加入烘干备用的纳米导热填料，恒温75℃下搅拌1小时，真空抽滤，干燥，研磨过筛即得经过表面处理的氧化铝填料；