[发明专利]一种抗冲共聚聚丙烯/非改性蒙脱土组合物及其制法和其复合材料及应用

说明书

本发明涉及高分子材料领域的抗冲共聚聚丙烯/非改性蒙脱土组合物及其复合材料和制法及应用。所述组合物是将非改性蒙脱土悬浮液与抗冲共聚聚丙烯粉料充分混合后干燥得到；组合物中非改性蒙脱土分布在抗冲共聚聚丙烯粉料颗粒表面上及其颗粒表面的孔隙中。所述抗冲共聚聚丙烯粉料为球形催化剂制备且不含抗氧剂。将所述组合物熔融剪切造粒后得到所获是抗冲共聚聚丙烯/非改性蒙脱土复合材料。复合材料中非改性蒙脱土能够降低抗冲共聚聚丙烯橡胶相粒径，因而使复合材料冲击强度能够提高，并且材料的刚性和耐热性不降低；本发明的组合物及其复合材料制备方法简单，成本低，易于工业化；可应用于汽车内外饰件、家用电器零部件等领域。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，更进一步说，涉及具有刚韧性能良好的共聚聚丙烯与非改性蒙脱土的复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯虽然具有密度低、耐热性好、刚性和硬度高、加工性好、无毒无味等优点，但是其韧性较差，特别是对缺口较敏感，这些特点限制了聚丙烯在一些领域的应用。聚丙烯增韧改性的方法主要有共混增韧改性和反应器内聚合直接生产增韧聚丙烯两种。共混增韧改性法通常是采用橡胶与聚丙烯熔融共混的方法，即加入未硫化的橡胶或热塑性弹性体对聚丙烯增韧，例如采用乙丙橡胶来增韧聚丙烯，还可引入其他塑料、无机物等组分来制备增韧聚丙烯。共聚法是在聚丙烯的聚合中丙烯与乙烯或1-丁烯等α-烯烃单体进行共聚得到丙烯的嵌段共聚物，来达到增韧聚丙烯的目的。以上两种方式都能够明显提高聚丙烯的韧性，但同时会降低聚丙烯的刚性。

现有技术中的抗冲共聚聚丙烯的韧性与其增韧橡胶相粒径紧密关联。根据S.Wu脆韧转变理论(Wu S.A generalized criterion for rubber toughening:The criticalmatrix ligament thickness[J].Journal of Applied Polymer Science,1988,35(2):549-561.)，对聚丙烯这样的分子链缠结密度较高的塑料，橡胶粒子之间的距离τ是脆韧转变的关键，当τ小于临界基体层厚度τ_c时，抗冲共聚聚丙烯发生脆韧转变。τc只与基体性质有关，与橡胶体积分数和粒径无关。橡胶粒径越小，基体层厚度越小，则抗冲共聚聚丙烯韧性越高。因此，减小分散相橡胶粒径，是在刚性不降低的情况下，提高抗冲共聚聚丙烯韧性的有效方法。

对于抗冲共聚聚丙烯这样特殊的体系来说，它与传统橡塑共混体系不同。其熔体在剪切场中橡胶粒子不是由大变小，而是由于橡胶相的凝并而由小变大。通常在抗冲共聚聚丙烯体系中加入纳米粒子会破坏橡胶粒子的动态平衡，既阻止橡胶粒子凝并变大，使粒径平衡向分散变小方向移动，也就是使橡胶粒径降低，从而有助于抗冲共聚聚丙烯中的橡胶相粒径在比较小的范围内。

而与球形粒子相比，片状纳米粒子能够更加良好的在熔融共混时阻碍橡胶相凝并，因此片状粒子比如蒙脱土可以成为减小抗冲共聚聚丙烯中橡胶相粒径的理想选择。

但是通常非改性蒙脱土直接与聚丙烯共混很容易产生聚集，不能提高聚丙烯的性能，因此需要将它们进行表面处理然后与聚合物共混，但此类方法主要用来提高聚丙烯的刚性和耐热性，专利CN 102532708A公开了一种蒙脱土改性聚丙烯混合物，利用蒙脱土作为耐热助剂实现了高刚耐热性强的聚丙烯复合材料。专利CN 106566166A公开了一种聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备方法，该方法将蒙脱土进行预处理获得三种层间距不同的蒙脱土，然后将预处理蒙脱土、接枝单体、引发剂与聚丙烯进行熔融共混，获得的复合材料拉伸性能、抗冲击性能、弯曲性能都有所提高，但其制备工艺复杂，所需助剂种类多成本高，不易实现工业化。专利CN 101880421A公开了一直聚丙烯/有机蒙脱土纳米复合材料及制备方法，该方法将聚丙烯、有机蒙脱土、有机过氧引发剂以及交联剂、相容剂熔融共混，所得聚丙烯/有机蒙脱土纳米复合材料具有高结晶度、韧性以及较好的强度，但复合材料的冲击强度最多提高了58％，且制备复合材料所需助剂较多，提高了产品的成本。