[发明专利]一种高模量聚丙烯/笼型倍半硅氧烷微发泡复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及高分子技术领域，具体涉及一种高模量聚丙烯/笼型倍半硅氧烷微发泡复合材料及其制备方法，所述高模量聚丙烯/笼型倍半硅氧烷微发泡复合材料由原料组合物制成，所述原料组合物包括：聚丙烯92～97重量份、发泡剂2～3.2重量份、乙烯基笼型倍半硅氧烷3～8重量份、丙烯酸烷基酯6～16重量份、乳化剂0.6～1.6重量份、引发剂0.06～0.48重量份、抗氧剂0.2～0.4重量份、润滑剂0.5～1重量份、可选择的助剂0～2重量份，本发明的聚丙烯/笼型倍半硅氧烷复合材料具有泡孔直径小和力学性能优异的特点，在汽车轻量化领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及高分子技术领域，具体涉及一种高模量聚丙烯/笼型倍半硅氧烷微发泡复合材料及其制备方法。

背景技术

随着汽车技术的发展，汽车正朝着节能、环保、安全、舒适的方向发展，汽车轻量化已经成为世界汽车发展的潮流，实现汽车轻量化，是节省能源最有效的途径之一，其中使用轻量化材料是实现整车轻量化的有效途径。微发泡聚丙烯是一种新型的高性能复合材料，具有密度小，比强度高，能量吸收能力强、隔音隔热等优点，与未发泡聚丙烯相比，发泡材料不仅密度小，降低材料用量，节省材料成本，还消除内应力，改善翘曲变形，尺寸更稳定，被认为是继聚苯乙烯、聚乙烯、聚氨酯泡沫材料之后更具应用价值和市场潜力的发泡材料，受到了汽车主机厂、材料商的广泛关注。然而纯聚丙烯属于结晶性聚合物，在未达到熔融温度前，PP几乎是流动的，一旦超过熔点以上，黏度瞬间下降，导致稀薄而无弹性的PP熔膜难以将气泡裹住，导致泡孔塌陷，并泡，严重影响聚丙烯微发泡的性能。

为了提高聚丙烯微发泡材料的质量，必须对聚丙烯进行改性来改善聚丙烯的发泡行为。通过向聚丙烯中引入无机纳米填料来改善聚丙烯发泡性能，成为一个研究热点，但由于纳米填料与PP不相容，易于团聚，关键技术是如何实现纳米尺度的分散，来最大限度的提高聚丙烯的发泡行为。例如，申请号为CN 107057194A的中国专利申请利用碳纳米管对自由基的捕捉能力，形成微交联结构，提高聚丙烯的熔体强度，获得均匀致密的微孔聚丙烯材料。通过笼型倍半硅氧烷(POSS)是一类新型的具有分子内杂化结构的纳米粒子，在POSS笼型结构的顶角Si原子上可根据需要连接反应性或者非反应性有机官能团，使得POSS能通过聚合、接枝、表面改性等方式进行改性，添加于聚丙烯中，增加与聚丙烯的相容性，从而大幅提高聚丙烯复合材料发泡行为和力学性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种高模量聚丙烯/笼型倍半硅氧烷微发泡复合材料，它具有优异的力学性能。

本发明的目的之二是提供一种高模量聚丙烯/笼型倍半硅氧烷微发泡复合材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种高模量聚丙烯/笼型倍半硅氧烷微发泡复合材料，所述高模量聚丙烯/笼型倍半硅氧烷微发泡复合材料由原料组合物制成，所述原料组合物包括：

本发明还提供一种所述的高模量聚丙烯/笼型倍半硅氧烷微发泡复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将乙烯基笼型倍半硅氧烷、丙烯酸烷基酯和乳化剂在含水条件下搅拌均匀，然后在80～90℃下搅拌1～3h，接着向反应体系中滴加引发剂，并在80～90℃下加热回流12～36h，然后冷却至室温，并用碱性物质调节溶液pH为7～8，接着真空干燥，碾碎过筛，得到改性乙烯基笼型倍半硅氧烷；

(2)将改性乙烯基笼型倍半硅氧烷、聚丙烯、抗氧剂、润滑剂、助剂混合均匀后投入双螺杆挤出机后，经熔融挤出、造粒，制得聚丙烯复合材料；

(3)将聚丙烯复合材料与发泡剂混合均匀后加入注塑机，二次开模注塑成型，得到高模量聚丙烯/笼型倍半硅氧烷微发泡复合材料。

通过上述技术方案，本发明具有以下技术效果：