[发明专利]一种高强、高刚且透明改性聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种高强、高刚且透明改性聚丙烯复合材料及其制备方法。所述复合材料包含聚丙烯、氟金云母、相容剂、抗氧剂、成核剂、润滑剂、任选的氧化锌晶须和任选的纳米氧化锌。通过侧喂料加入氟金云母，所得复合材料具有极高的机械性能，可实现复合材料的低填充、高性能。聚丙烯复合材料增强的同时，展现出透明的特点。进一步通过氧化锌晶须与氟金云母复配，实现小尺寸氧化锌晶须对片状云母之间桥接而产生的基体空白区域补强填充，并结合纳米氧化锌在聚合物增强的纳米优势，充分利用了不同尺度的微、纳米填料在基体材料中不同尺度空间的协同增强，有效实现聚丙烯材料的低填充、高性能化。

技术领域

本发明属于聚丙烯复合材料技术领域，具体涉及一种高强度、高刚性且透明改性聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯塑料是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，通常为无色半透明，无臭无毒，可用蒸汽消毒、耐腐蚀，机械性能和透明性都比聚乙烯好，是一种综合性能优异的通用塑料。最重要的是可以通过共混、增强、填充等方式对其进行改性，从而实现聚丙烯材料通用塑料工程化、高性能化，满足其在家用电器、汽车内外饰件、健身、办公用品和卫生洁具等应用领域的需求。

玻纤增强聚丙烯材料具有机械性能强度高、耐热性好、尺寸稳定等优点，玻璃纤维增强聚丙烯的强度和模量能够媲美工程塑料，在实际应用中能够实现以塑代钢和取代工程塑料，满足汽车、家电等领域高强结构制件的使用要求。但由于玻纤具有较高长径比，在模塑过程中玻璃纤维容易取向造成材料强度和收缩产生各向异性，因此在较薄的产品制件中，玻璃纤维取向极易导致制品发生翘曲，使玻纤增强聚丙烯在对尺寸精密型和平整度要求较高的机械零件方面应用受到限制。而且玻纤增强复合材料中的浮纤也会严重影响材料的外观性质。而当前其它无机材料如碳酸钙、滑石粉等填充改性聚丙烯复合材料，一般存在以下缺点：机械强度、刚性指标不足，并且改性复合材料通常为不透明的乳白色，牺牲基体材料原有的透明性质，影响材料外观性能等，这很大程度上限制了聚丙烯的应用范围。因此，高强度、优异外观、各向同性的高性能改性聚丙烯复合材料的开发日益成为具有市场竞争力的产品。

云母为片状结构，具有较大径厚比，是典型的二维增强材料，因此云母填充的聚烯烃具有较高强度、刚性以及良好的尺寸稳定性、绝缘性等特点。

中国专利CN102093636A公开了一种云母改性聚丙烯复合材料，结果显示云母较为有效改善了聚丙烯的材料机械性能。不足之处在于：其复合材料中云母的添加量很高(达56wt％)，远高于树脂基体的含量(30％)，导致云母团聚严重，没有充分发挥二维云母增强材料特性，也不满足当前复合材料轻量化的发展趋势。而且，当填充量较大时，也提高了材料加工难度。另外，复合材料中加入的相容剂(马来酸酐接枝聚丙烯)比例较高，一方面加大了材料成本的投入，另一方面不利于材料的TVOC和耐老化性质。

中国专利CN103554666A、CN106009285A和CN103772816A公开了云母增强聚丙烯复合材料及其制备方法，此方法均是将云母、聚丙烯、助剂在塑料筒或者高速混料机中混合搅拌均匀，通过主喂料口进行挤出共混成型，在共混过程中由于物料经过熔融段的高强度剪切，导致云母大片状结构破坏，径厚比大幅度降低，此方法所得云母/聚丙烯复合材料机械性能提升幅度较小，导致改性聚丙烯复合材料与工程塑料性能指标相差甚远。

另外，大多数制备云母改性聚丙烯复合材料的专利都采用绢云母(CN101580613B和CN102532691B)或者湿法白云母粉(CN104419059A)等天然云母粉，一方面物理研磨云母粉的径厚比以及片层厚度不均匀，另一方面天然矿源中含有较多Fe₂O₃(3.0％-6.0％)和TiO₂(0.6-0.9％)等金属杂质，不仅影响云母粉白度，而且可引起聚合物材料降解并影响其抗老化、透明等性质。

目前现有技术中还没有一种同时具有高强度、高刚性且透明性质的聚丙烯复合材料。

发明内容