[发明专利]一种低线性膨胀系数高耐热空心玻璃微珠填充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技术领域，具体涉及一种低线性膨胀系数高耐热空心玻璃微珠填充聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术：

聚丙烯(PP)材料属于热塑性树脂，是五大通用塑料之一，其密度仅有0.90 g/cm³，是最轻的通用塑料。其具备良好的化学稳定性、力学性能、成型加工性能较好和价格低廉等优点，成为汽车内外饰件和家电领域上用量最大的热塑性塑料。但聚丙烯具有成型收缩率、热膨胀系数大、耐热性差等缺点，限制了其更为广阔的应用。因此，有必要降低聚丙烯复合材料的热膨胀系数，提高其尺寸稳定性，减少与其它装配件的错配及装配间隙，美化装配效果；同时减小热膨胀所带来的装配件之间的机械应力，从而减少因机械应力所产生的微裂纹，提高制品的安全性及使用寿命；提高聚丙烯复合材料的耐热性也可以拓宽其使用环境和应用领域。因此，关于降低热塑性塑料热膨胀系数和提高热稳定性的研究有着极其重要的意义。

在上个世纪五十年代，新型微米级填料空心玻璃微珠逐渐发展起来，它的粒径约为1-900μm，空心玻璃微珠的壁通常很薄，具有良好的化学稳定性和较轻质量等优点。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明公开了一种低线性膨胀系数高耐热空心玻璃微珠填充聚丙烯复合材料及其制备方法，目的是用改性空心玻璃微珠填充使聚丙烯树脂获得低线性膨胀系数、高耐热性。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种低线性膨胀系数高耐热空心玻璃微珠填充聚丙烯复合材料，由以下重量份的组分组成：

进一步，所述的聚丙烯树脂为无规共聚聚丙烯；所述的POE-g-MAH中POE 密度为0.85-0.87g/cm³、辛烯含量为25-40％。

进一步，所述的改性空心玻璃微珠是由空心玻璃微珠经蚀刻、氨基化改性处理制得；所述空心玻璃微珠密度低于0.70g/cm³。

进一步，所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂与硅烷偶联剂中的至少一种。

进一步，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂中的至少一种。

进一步，所述的受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂3114；硫代酯类抗氧剂为抗氧剂412S。

进一步，所述的光稳定剂为苯并三唑类光稳定剂与二苯甲酮类光稳定剂中的至少一种。

进一步，述的苯并三唑类光稳定剂为UV-327；所述的二苯甲酮类光稳定剂为UV-531。

进一步，所述润滑剂选自季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸钙与硬脂酸锌中的至少一种。

进一步，所述的其他助剂为环氧树脂、抗静电剂中的至少一种。

一种低线性膨胀系数高耐热空心玻璃微珠填充聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)先将空心玻璃微珠置于碱性溶液中蚀刻；然后将其浸于硅烷偶联剂溶液中进行氨基化处理，最后经过滤、干燥制得表面连接有活性胺基的改性空心玻璃微珠；(2)将75-85份聚丙烯树脂、5-10份POE-g-MAH、0.2-0.5份抗氧剂、0.1-0.4份光稳定剂和0.3-0.6份的润滑剂、0-3份的其他助剂一起加入到高速搅拌机中混合3-5分钟制得组合物A；

(3)将10-15份改性空心玻璃微珠、1-2份的偶联剂加入到高速搅拌机中混合2-3分钟制得组合物B；

(4)将步骤(2)中得到的组合物A经过主喂料斗加入到啮合式平行同向双螺杆挤出机中，将步骤(3)中得到的组合物B经过侧喂料斗加入啮合式平行同向双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、造粒制得低线性膨胀系数高耐热空心玻璃微珠填充聚丙烯复合材料；挤出机料筒温度为190-210℃，螺杆转速为350-400 r/min，主机转速为20-22Hz，侧喂转速为4-6Hz，真空压力为-0.08～-0.1MPa。

进一步方案，所述硅烷偶联剂溶液是由氨丙基三乙氧基和稀释剂组成，所述稀释剂是由乙醇和水按体积比为9：1组成。本发明具有如下有益效果：

1、本发明中空心玻璃微珠经碱蚀刻后在其表面增加大量的硅羟基，然后再置于硅烷偶联剂溶液中氨基化处理后，形成表面连接有活性胺基的改性空心玻璃微珠。这样改性空心玻璃微珠在熔融共混的过程中能够与POE-g-MAH发生酰胺化反应，增强了其界面粘合力，产生了核-壳型的微观相结构，通过这样的界面设计，最终达到改善复合材料韧性、刚性等综合性能的目的，进而提高了复合材料的耐热性，并拓宽聚丙烯材料的使用环境和应用领域。