[发明专利]一种高强度耐磨改性聚丙烯材料

权利要求书

1.一种高强度耐磨改性聚丙烯材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：耐磨改性聚丙烯基料160-200份、纳米二氧化硅-剑麻纤维复合耐磨填料15-26份、三元乙丙橡胶分散液36-50份、多壁碳纳米管-蒙脱土复合增强填料6-16份、pp阻燃母粒4-7份；

所述耐磨改性聚丙烯基料的制备方法包括以下步骤：

(1)混合改性：按照重量份计，称取120-150份等规聚丙烯纤维、12-18份聚醚型聚氨酯热塑弹性体、3-6份纳米二硫化钼、1-3份纳米二氧化钛粉末，投入反应釜中，在氮气保护气氛下，50℃加热搅拌1h，得到改性混合料；其中，等规聚丙烯纤维的熔体流动速率为10-16g/10min，模塑收缩率为0.8％，等规指数为88-90％；

(2)熔融喷丝：选择孔径为0.2-0.4μm、长径比为10-20的纺丝帽，将改性混合料加热到熔融温度得到改性聚丙烯基料熔体，熔体使用计量泵喂入200-220℃的纺丝帽，双螺杆挤出机将熔体从纺丝帽的喷丝孔中挤出，挤出流量控制在60-80g/min；

(3)牵伸：将挤出的熔体使用高速热空气流牵伸成丝，得到直径为1-3μm的耐磨改性聚丙烯基料；其中，热空气温度为150-180℃，压力为0.3MPa，流速为12m/s；

所述纳米二氧化硅-剑麻纤维复合耐磨填料的制备方法包括以下步骤：

(1)剑麻纤维制备：选取长度85-95cm、束纤维强力800-900N、含杂率≤3％的剑麻纤维粗品，使用3-5g/L的碱液浸泡8h，水洗至中性；使用浓度2g/mL的酒石酸氢钾水溶液浸渍，捞出后自然晾干得到预处理剑麻纤维；预处理剑麻纤维裁剪成尺寸为1cm×1cm的小段，粉碎研磨，再用土工布等效孔径测定仪振动筛选，得到剑麻粉；剑麻粉溶解于N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中，搅拌均匀后超声脱泡，计量泵推至喷丝板喷出进入凝固浴、牵伸浴得到剑麻纤维；

(2)复合浆液制备：将20-32g剑麻纤维分散在600mL的无水乙醇中，加入1L纳米二氧化硅溶胶，45℃搅拌形成均匀分散的悬浮体系；搅拌2h，在40KHz频率下超声振荡15min得到复合浆液；

(3)洗涤干燥：复合浆液减压过滤，去离子水洗涤2-4次，滤饼收集干燥后得到纳米二氧化硅-剑麻纤维复合耐磨填料；

所述三元乙丙橡胶分散液由三元乙丙橡胶与稀释剂按照质量比1:10混合制备而成；其中，稀释剂由醋酸正丙酯、醋酸乙酯、丙二醇甲醚醋酸酯按照质量比6:4:1混合而成；

所述多壁碳纳米管-蒙脱土复合增强填料的制备方法包括以下步骤：

(1)多壁碳纳米管改性处理：将4-7重量份的多壁碳纳米管浸渍到15-26重量份的有机锆交联剂中，搅拌12h，陈化过夜，120℃干燥30min，研磨得到粒度小于50μm的改性多壁碳纳米管；

(2)混合浆料制备：将改性碳纳米管与去离子水按照质量比1:6-8混合后，35℃搅拌均匀制成改性碳纳米管浆液，加入改性碳纳米管浆液质量6-10％的蒙脱土，滴加饱和碳酸钠溶液调节体系pH值至7-9，得到混合浆料；

(3)过滤干燥：将混合浆料减压过滤后得到一次滤饼和一次滤液，一次滤液再次减压过滤得到二次滤饼和二次滤液，一次滤饼与二次滤饼合并后，置于70℃的无菌干燥箱中干燥至含水量小于15％，粉碎研磨得到多壁碳纳米管-蒙脱土复合增强填料。

2.根据权利要求1所述的高强度耐磨改性聚丙烯材料，其特征在于，该聚丙烯材料的制备方法包括以下步骤：

(1)熔融纺丝：将耐磨改性聚丙烯基料、纳米二氧化硅-剑麻纤维复合耐磨填料、多壁碳纳米管-蒙脱土复合增强填料、pp阻燃母粒加入到反应釜中，熔融温度下加热混炼1h，待冷却到260-280℃后，通入纺丝机中挤出纺丝，使用温度270-280℃、压力0.3MPa、流速12m/s高速热空气流牵伸成纤维网布基体；

(2)浸润处理：将纤维网布基体浸润在三元乙丙橡胶分散液中2h，每隔30min超声处理一次，然后在纤维网两侧使用120℃的热压板给予2kPa压力的热压，180-200℃干燥至表面无明显液滴即可；

(3)放电驻极：将步骤(2)浸润处理后的纤维网布基体使用电晕放电装置的弦丝-滚筒式线状电极放电，得到该聚丙烯材料。

3.根据权利要求2所述的高强度耐磨改性聚丙烯材料，其特征在于，所述电晕放电装置采用双电源双极性电晕放电装置，电压正极35KV，负极电压-15KV，驻极距离8cm。