[发明专利]一种聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种聚丙烯复合材料及其制备方法。所述聚丙烯复合材料包括如下重量百分比的原料组分：聚丙烯75‑80％、不饱和环氧单体2‑5％、滑石粉8‑12％、增韧剂5‑10％、偶联剂0.1‑0.4％和引发剂0.05‑0.2％。所述聚丙烯复合材料是通过先分别用不饱和环氧单体对聚丙烯改性，偶联剂对滑石粉改性，然后将改性后的聚丙烯和滑石粉与剩余组分通过挤出机熔融共混的方法制备得到。本发明提供的聚丙烯复合材料同时具有较高的刚性和韧性，弥补了现有聚丙烯复合材料刚性和韧性难以平衡的不足，具有更广的应用范围。

技术领域

本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯具有密度低、力学性能和耐化学性优良、性价比高等优点，是目前商品化高分子材料中应用最普遍的一种，广泛用于汽车、电器、包装等领域。但不同的应用环境对材料的性能要求也不同，纯聚丙烯材料的力学性能在实际应用中仍有不足，且其还存在热变形温度低、成型收缩率大的缺点，需要进行改性才能使用。

使用滑石粉填充可以有效提高聚丙烯的热变形温度，增加制品尺寸的稳定性，提高刚性、表面硬度、耐蠕变性和电绝缘性。然而，滑石粉是无机粒子，与聚丙烯的相容性较差，界面亲和性不强，若大量填充，往往会导致聚丙烯材料的力学性能下降。

目前，市面上的滑石粉填充聚丙烯材料普遍存在刚性和韧性不平衡的问题。例如，填充量为10wt％的滑石粉填充聚丙烯材料，某些弯曲强度可达到2500MPa，但是缺口冲击强度只有3-4kJ/m²；某些冲击强度可达到30kJ/m²，但是弯曲模量只有1200MPa，难以兼顾刚性和韧性。

CN 106279984A公开了一种高强高韧的聚丙烯复合材料，采用聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚丙烯共混，POE-g-MAH、HDPE和碳酸钙协同使用，提高共混材料的相容性，从而使材料具有均衡的强度和韧性。但是，聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚丙烯是两种不相容的高分子材料，其得到的聚丙烯复合材料的冲击强度(29kJ/m²以下)和弯曲模量(1650MPa以下)仍然较低。

因此，如何获得一种兼顾刚性和韧性的聚丙烯复合材料，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种聚丙烯复合材料及其制备方法。该聚丙烯复合材料同时具有较高的刚性和韧性，弥补了现有聚丙烯复合材料刚性和韧性难以平衡的不足。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种聚丙烯复合材料，包括如下重量百分比的原料组分：

本发明采用不饱和环氧单体对聚丙烯进行接枝改性，得到的改性聚丙烯可与偶联剂改性的滑石粉化学键合，提高二者的界面结合力。滑石粉与聚丙烯结合的区域形成硬段分散相，聚丙烯分子链形成连续相，有助于耗散冲击能量。通过各组分的配合，从而使得到的聚丙烯复合材料兼具较高的刚性和韧性。

本发明中，所述聚丙烯的重量百分比可以是75％、75.5％、76％、76.5％、77％、77.5％、78％、78.5％、79％、79.5％或80％等。

所述不饱和环氧单体的重量百分比可以是2％、2.2％、2.5％、2.8％、3％、3.2％、3.5％、3.8％、4％、4.2％、4.5％、4.8％或5％等。

本发明中，不饱和环氧单体的用量需控制在合适的范围内，当其用量过少时，其作用不明显；当其用量过多时，不饱和环氧单体之间的自聚合增多，对聚丙烯的接枝改性减少，导致材料的弯曲模量和冲击强度下降。

所述滑石粉的重量百分比可以是8％、8.2％、8.5％、8.8％、9％、9.2％、9.5％、9.8％、10％、10.2％、10.5％、10.8％、11％、11.2％、11.5％、11.8％或12％等。