[发明专利]聚合物纳米复合材料、其方法及应用

说明书

本公开涉及包含聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)和多壁碳纳米管(MWCNT)的聚合物纳米复合材料共混物。本公开还涉及制备包含聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)和多壁碳纳米管(MWCNT)的聚合物共混物纳米复合材料的方法。特别地，MWCNT通过在PC/PP共混物的界面处的选择性定位来缝合PP/PC共混物的共连续界面以产生具有优异机械特性和高性能的稳定和均匀形态的双渗透网络结构。

技术领域

本公开涉及聚合物科学领域。更具体地，本公开涉及包含聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)和多壁碳纳米管(MWCNT)的聚合物共混物纳米复合材料。本公开还涉及制备包含PC、PP和MWCNT的聚合物共混物纳米复合材料的方法和所述纳米复合材料的应用。

背景技术

聚丙烯(PP)和聚碳酸酯(PC)是具有良好机械特性和加工性能的热塑性塑料。PP的低耐热性和较差的低温冲击特性限制了其在高性能领域的应用。为了克服此缺点，实行PP与具有较高耐热性和高冲击特性的热塑性塑料的共混。

聚碳酸酯(PC)是具有高耐热性和高冲击特性的昂贵的工程热塑性塑料，因此PP与PC的共混可以提供新的可以以经济的方式在许多应用中使用的共混物体系。然而，这样的PP和PC共混物由于极性差异(即，PP是非极性的而PC是极性的)和粘度失配(PP具有低粘度而PC具有高粘度)是不混溶的和不相容的。因此，这些共混物的形态是非常不稳定的，从而不适合用于实际应用。

聚合物共混技术被用于获得新结构材料，其中低成本聚合物与昂贵的高性能聚合物混合。大多数聚合物共混物由于不利的相互作用和非常低的熵贡献而为不混溶的和不相容的。因此，已经尝试了若干种方法通过改变不混溶共混物的特性来使不相容的聚合物对相容。这包括物理的和反应性的相容化路线。相容化是改变不混溶的聚合物共混物中的界面特性而导致界面张力系数降低、所期望的形态形成并稳定化的方法。在共混物文献中广泛报道了使用嵌段共聚物、接枝共聚物、无规共聚物和均聚物的相容化。接枝共聚物具有与主要聚合组分具有特定相互作用的链段并且降低界面张力和改变分子结构。

在现有技术中存在若干种使不相容的聚合物对(例如PC(聚碳酸酯)/PP(聚丙烯))相容的方法。例如，通过使用包括碱金属和碱土金属氧化物、氢氧化物、酰胺等的催化剂来完成聚碳酸酯共混物的相容化。一些研究人员已经使用聚丙烯-接枝-马来酸酐(PP-g-MA)作为用于PC/PP共混物的相容化剂。然而，用于制备PC(聚碳酸酯)/PP(聚丙烯)共混物的现有技术方法与若干个缺点例如非常低的强化效应和对相容化剂质量分数的更高要求相关。相容化剂通常在高温下离开界面并形成其本身的相。所以混合物变得非常不稳定。因此，需要开发具有良好机械特性的稳定、均匀和高效的聚碳酸酯和聚丙烯共混物。本公开尝试通过提供非常稳定和有效的PC/PP共混物和用于制备其的独特方法来克服现有技术的缺点。

发明内容

因此，本公开涉及包含聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)和多壁碳纳米管(MWCNT)的聚合物共混物纳米复合材料；制备包含聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)和多壁碳纳米管(MWCNT)的聚合物共混物纳米复合材料的方法，所述方法包括以下行为：a)将聚碳酸酯(PC)和聚丙烯(PP)混合以获得PC/PP共混物体系；和b)向PP/PC共混物体系添加多壁碳纳米管(MWCNT)，然后混合以获得聚合物共混物纳米复合材料；以及用于阻燃应用、高冲击应用和导电应用的聚合物共混物纳米复合材料。

附图说明

为了使本公开可容易地理解并有实际效果，现在将参照参考附图示出的示例性实施方案。附图和下面的详细描述被并入并形成说明书的一部分，并且用于进一步说明实施方案和解释根据本公开的各种原理和优点，其中：

图1a示出了MWCNT在不混溶PC/PP对的共连续共混物体系上的界面缝合和选择性定位产生双渗透网络(PC/PP/MWCNT纳米复合材料)的步骤。图1b描绘了PC/PP/MWCNT纳米复合材料，其显示连接不混溶PC/PP对的界面的MWCNT网络的选择性定位。