[发明专利]一种稀土改性塑料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及塑料包装原材料技术领域，特别是涉及一种稀土改性塑料及其制备方法。

背景技术

随着塑料工业的迅猛发展，塑料制品以广泛应用于生产和人民日常生活的各个领域。在塑料中加入稀土，能够提高塑料的性能，使稀土改性塑料具有较好的稳定性和机械性能等。

但现有的在塑料中添加稀土的方法，一是将稀土化合物作为掺杂剂分散于聚合物中，制成以掺杂方式存在的掺杂型稀土聚合物，二是将稀土金属元素以键合的方式存在于高分子中，形成键合型稀土聚合物。但是掺杂型稀土聚合物主要为物理混合，与高分子材料的相容性差，容易发生相分离，影响材料性能，导致强度受损等；键合型稀土聚合物的制备工艺繁杂，不利用工业化生产，大大限制了稀土在塑料领域的应用范围。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种稀土改性塑料及其制备方法，所述稀土改性塑料稀土与塑料的相容性好，并且机械性能优良。

一种稀土改性塑料，其按重量份数包括以下组分：聚丙烯100份、填充料30-40份、稀土有机配合物5-10份和增强剂5-10份；所述稀土有机配合物为以铈为核心的金属有机骨架。

相对于现有技术，本发明的稀土改性塑料，将稀土通过稀土有机配合物的形式加入，使稀土通过有机配合物与塑料基材相互混合，提高稀土元素与聚合物的相容性，避免稀土脱离塑料造成的相分离等；并且本发明通过金属有机骨架的形式引入稀土，利用金属有机骨架的多孔性，使高分子链穿入孔中，诱导高分子链的排布，增加高分子链与稀土有机配合物的缠结程度，进一步避免稀土的脱离，提高塑料的抗冲击强度等机械性能及耐热稳定性。

进一步地，所述填充料为滑石粉、硫酸钡、碳酸钙、珍珠岩、硅灰石、水滑石中的一种或几种的混合物。所述填充料能够使所述塑料在使用过程中具有良好的耐化学腐蚀性，并提高所述塑料的韧性和机械强度；其中滑石粉作为填充料时，能够有效降低塑料成型后的氧气透过率，保证被包装物不被腐蚀或变质，且具有优异的防潮性能。

进一步地，所述增强剂为木质纤维素。所述木质纤维素具有优良的柔韧性和分散性，混合于塑料中能够形成三维网状结构，增加塑料的支撑力和耐久力，提高其稳定性和强度。

进一步地，所述稀土有机配合物为铈与间苯三甲酸配位形成的金属有机骨架。

本发明还提供了一种所述稀土改性塑料的制备方法，包括以下步骤：

S1：制备稀土有机配合物；

S2：取聚丙烯、填充料和增强剂混合均匀后，于高速混合机中，加热熔融搅拌，得到聚合混合物；

S3：将步骤S1制得的稀土有机配合物加入步骤S2制得的聚合混合物中，搅拌使稀土有机配合物均匀分散于聚合混合物中；然后加入至造粒机中，塑化挤出造粒，得到稀土改性塑料；

其中，所述稀土有机配合物为以铈为核心的金属有机骨架。

相对于现有技术，本发明通过熔融加工共混的方式，将稀土有机配合物引入至塑料基体中，制备工艺简单；稀土通过有机配合物与塑料基材相互混合，提高稀土元素与聚合物的相容性，避免稀土脱离塑料造成的相分离等；并且利用金属有机骨架的多孔性，使高分子链穿入孔中，诱导高分子链的排布，增加高分子链与稀土有机配合物的缠结程度，进一步避免稀土的脱离，提高塑料的抗冲击强度等机械性能及耐热稳定性。

进一步地，步骤S1中，包括以下步骤：

S11：向DMF和水的混合溶剂中加入间苯三甲酸和六水硝酸铈，于40-80℃下超声后，离心分离收集固体；

S12：将步骤S11得到的固体用乙醇和水的混合溶剂洗涤，干燥得到稀土有机配合物。

进一步地，所述步骤S11中，DMF和水的体积比为1:1；间苯三甲酸和六水硝酸铈的体积比为1:(1-4)。

进一步地，所述步骤S12中，乙醇和水的体积比为1:1。

进一步地，各组分的用量按重量份数分别为：聚丙烯100份、填充料30-40份、稀土有机配合物5-10份和增强剂5-10份。

进一步地，步骤S2中的加热熔融温度为190-240℃。

进一步地，步骤S3中，将步骤S1制得的稀土有机配合物加入步骤S2制得的聚合混合物中，以70-90r/min的转速搅拌2-4h；然后加入到造粒机中，塑化挤出造粒，得到稀土改性塑料。采用这一搅拌速度，既能保证稀土有机配合物架均匀分散于聚合混合物中，避免物料之间的分层或团聚；又能保证聚合物链进入稀土有机配合物的金属有机骨架内，使金属有机骨架有效诱导聚合物链的排布。

为了更好地理解和实施，下面结详细说明本发明。

具体实施方式