[发明专利]一种纳米复合聚合物材料

说明书

本发明公开了一种纳米复合聚合物材料，该材料由树脂熔体、第二反应助剂和第二纳米填料按照熔融共混的方式制备而成；树脂熔体的制备过程如下：将聚合物、第一纳米填料、复配型稳定剂、开口剂、第一反应助剂、界面相容剂在螺杆挤出机中混合挤出。本发明所提供的纳米复合聚合物材料，所含两种填料表面的改性基团可发生原位化学反应，从而实现纳米填料在材料中的良好分散和与聚合物基体的良好相容，提高了纳米复合聚合物材料的力学性能。

技术领域

本发明涉及聚合物纳米复合领域，尤其涉及一种纳米复合聚合物材料。

背景技术

聚烯烃是国民经济的重要基础行业之一，以其优异的机械性能和化学稳定性，被广泛应用于交通、农业、军事、电子、医疗、卫生和日常生活用品等领域。在大部分情况下，聚乙烯树脂通常需要混合填料，填料对于聚烯烃塑料产品的性能有着十分显著的效果。

通常可以通过加入纳米颗粒的方式提高力学性能，但由于纳米粒子粒径小、比表面积较大，容易在基体中发生团聚现象，因此分散性良好是制备性能优良的纳米复合材料的关键性问题。一般可以通过表面化学修饰纳米颗粒，提高其与基体的相容性，但存在表面不易修饰的纳米粒子，因此为了提高此类纳米粒子在基体中的分散性，CN 108299579A公开了一种石墨烯/纳米二氧化硅/聚苯乙烯杂化材料，该方法是在反应釜内原位乳液聚合，并只对纳米二氧化硅进行偶联剂改性，石墨烯与纳米二氧化硅之间相互作用力不强。CN109929141A报道了一种聚乙烯亚胺改性的氧化石墨烯PEI-GO，该方法只应用于将氧化石墨烯用于聚乙烯亚胺中，不具有普适性。CN106117949B报道了一种高密度聚乙烯材料的复合材料，其中填料包含石墨烯和碳纳米管，但仅仅利用两者之间的氢键作用，并经过表面修饰，无法实现填料在基体中的优良分散。CN107602987A公开了一种含石墨烯和碳纳米管的高分子PTC复合材料及制备方法，同样该方法仅利用了填料之间的物理相互作用实现分散。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种纳米复合聚合物材料，可以达到分散纳米粒子的要求。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种纳米复合聚合物材料，其特征在于，由质量百分比为80-99.8％的树脂熔体、0.1-5％的第二反应助剂和质量百分比为0.1-15％的第二纳米填料按照熔融共混的方式制备而成；所述树脂熔体由质量分数为75-99.7％的聚合物、0.1-5％的抗氧剂、0.1-5％的第一反应助剂、0.1-15％的第一纳米填料在螺杆挤出机中连续混合挤出制得。第一纳米填料与第二纳米填料之间存在原位反应。

进一步地，所述聚合物为聚乙烯、聚烯烃热塑性弹性体、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS、乙丙橡胶、丁腈橡胶、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯或聚苯醚。

进一步地，所述的第一纳米填料通过以下方法制备得到：将第一纳米材料用溶液稀释后，加入质量为填料质量的5-20％的第一偶联剂，在70-130℃进行搅拌反应，反应2-8小时，反应结束后，进行干燥处理后得到修饰后的第一纳米填料；所述溶液为乙醇水溶液或甲苯溶液；所述第一偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种，第一纳米材料为粒径为10-100纳米的二氧化硅、碳酸钙、氧化锌、二氧化钛中的一种或多种按照任意配比混合组成。

进一步地，所述的第二纳米填料通过以下方法制备得到：将第二纳米填料用溶液稀释后，加入质量为填料质量的5-20％的第二偶联剂，在70-130℃进行搅拌反应，反应2-8小时，反应结束后，进行干燥处理后得到修饰后的第二纳米填料；所述溶液为乙醇水溶液或甲苯溶液；所述第二偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种。所述的第二纳米填料为长径比为10-1000的纤维素、纤维素纳米晶、纤维素纳米纤维、木质素、碱性木质素、埃洛石中的一种或多种按照任意配比混合组成。

进一步地，所述第一偶联剂优选γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，γ-氨丙基三乙氧基硅烷或3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷。