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      一種功能化氮化硼納米片/聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法

      文檔序號(hào):9702187閱讀:473來(lái)源:國(guó)知局
      一種功能化氮化硼納米片/聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】:
      [0001] 本發(fā)明涉及一種功能化氮化硼納米片/聚丙稀復(fù)合材料及其制備方法,屬于改性 聚丙烯復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。
      【背景技術(shù)】:
      [0002] 聚丙烯(PP)材料作為一種價(jià)格低廉且剛性好的通用塑料,其用途不斷被擴(kuò)展,目 前在日用食品包裝領(lǐng)域已占有一定席位。但是其熱變形溫度低,低溫脆性等缺點(diǎn)制約其作 為工程受力材料的應(yīng)用,想要拓寬其應(yīng)用范圍,必須對(duì)聚丙烯進(jìn)行改性。常用的改性方法如 氯化聚丙烯、聚丙烯接枝改性、聚丙烯交聯(lián)改性、聚丙烯填充共混等。以納米粒子填充共混 改性聚丙烯在近年來(lái)研究較多,其對(duì)聚丙烯材料的結(jié)晶性能、抗老化性及增韌增強(qiáng)等都有 一定的改善。因此,對(duì)聚丙烯進(jìn)行改性,使之工程化就成為一個(gè)重要的研究課題。
      [0003]目前,已有很多關(guān)于納米粒子填充共混改性聚丙烯復(fù)合材料的文獻(xiàn)研究報(bào)道。在 可選的共混填料中,BN納米片由于具有價(jià)格低廉、高溫強(qiáng)度大、抗氧化性強(qiáng)、耐磨損性好和 熱膨脹系數(shù)小,以及良好的電絕緣性能等優(yōu)良特性而得到廣泛應(yīng)用。但BN納米片由于其表 面能較高極易團(tuán)聚而影響了BN納米片的實(shí)際填充分散效果。所以選用BN納米片作為共混填 料時(shí)需要對(duì)其表面進(jìn)行化學(xué)改性,以降低BN納米片的表面能來(lái)減小片層之間的附聚力,改 善其在聚丙烯基體中的分散均勻性,降低兩相界面張力來(lái)提高BN納米片與基體樹(shù)脂之間的 潤(rùn)濕性、相容性和結(jié)合力,從而改善聚丙烯復(fù)合材料的綜合性能。本文先將合成液晶LCP與 BN納米片共混超聲而發(fā)生31-31作用堆疊制備功能化氮化硼納米片,然后再添加不同含量的 功能化氮化硼納米片BN-LCP與聚丙烯樹(shù)脂基體擠出熔融共混,制備得到一種新型功能化氮 化硼納米片改性的聚丙烯復(fù)合材料。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題,本發(fā)明目的旨在提供一種功能化氮化硼納米片/聚丙 烯復(fù)合材料及其制備方法的技術(shù)方案。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:該復(fù)合材料由包含以下重 量份的組分組成:聚丙烯50-70份,功能化氮化硼納米片BN-LCP5-20份,無(wú)堿玻纖紗5-15 份,接枝PP0-5份,硫酸鋇5-10份,抗氧劑0.1-0.5份,其他助劑0.1-1份。
      [0005]所述聚丙烯包括不同流動(dòng)性的高結(jié)晶均聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯中的一種或 幾種,添加重量份數(shù)為50-70份。
      [0006] 所述功能化氮化硼納米片BN-LCP的添加重量份數(shù)為5-20份,優(yōu)選份數(shù)為20份。
      [0007]另外,本發(fā)明還提供了一種制備所述的功能化氮化硼納米片/聚丙烯復(fù)合材料的 方法,該方法包括對(duì)液晶LCP及功能化氮化硼納米片的制備,首先以無(wú)水乙酸鋅為催化劑, 二甲苯為溶劑,以3,4,9,10-茈四甲酸二酐和十八胺回流反應(yīng)制得暗紫色液晶LCP;然后按 BN:LCP= 3:2的質(zhì)量比稱(chēng)取適量的液晶加入到BN/丙酮溶液中,在強(qiáng)烈機(jī)械攪拌下超聲分散 3h,所得的混合液即為功能化氮化硼納米片BN-LCP的溶液;最后將其置于80°C的烘箱中真 空干燥至恒重以除掉溶劑,烘干后研磨備用。
      [0008] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:經(jīng)過(guò)31-31作用堆疊功能化改性后可以降低BN 納米片的表面能和表面極性,并能夠提高BN納米片在聚丙烯樹(shù)脂基體中的分散程度而減少 團(tuán)聚現(xiàn)象;降低兩相界面張力來(lái)提高BN納米片與聚丙烯樹(shù)脂之間的潤(rùn)濕性、相容性和結(jié)合 力,從而改善復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度。另一方面,以此功能化氮化硼納米片BN-LCP與聚丙烯共 混,使得LCP層能很強(qiáng)的吸附聚丙烯分子鏈,成為聚丙烯結(jié)晶所需的晶核,起到了異相成核 的作用,表現(xiàn)為結(jié)晶溫度的提高。同時(shí)通過(guò)填充無(wú)堿玻纖紗和硫酸鋇來(lái)進(jìn)一步提高材料的 機(jī)械性能和光澤度;添加的多種抗氧劑保證了材料的壽命,避免老化。該復(fù)合材料在顯著提 高聚丙烯材料沖擊韌性的基礎(chǔ)上,還明顯改善其強(qiáng)度與剛度,對(duì)加工流動(dòng)性能也有所提升。
      【具體實(shí)施方式】:
      [0009] 下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述,但本發(fā)明不限于這些實(shí)施 例,包括以下步驟:
      [0010] 以無(wú)水乙酸鋅為催化劑,二甲苯為溶劑,以3,4,9,10-茈四甲酸二酐和十八胺回流 反應(yīng)制得暗紫色液晶LCP;然后按BN:LCP= 3:2的質(zhì)量比稱(chēng)取適量的液晶加入到BN/丙酮溶 液中,在強(qiáng)烈機(jī)械攪拌下超聲分散3h,所得的混合液即為功能化氮化硼納米片BN-LCP的溶 液;最后將其置于80°C的烘箱中真空干燥至恒重以除掉溶劑,烘干后研磨備用。
      [0011] 添加不同含量的功能化氮化硼納米片BN-LCP到聚丙烯樹(shù)脂基體中制備新型的改 性聚丙烯復(fù)合材料,該復(fù)合材料由包含以下重量份的組分組成:聚丙烯50-70份,功能化氮 化硼納米片BN-LCP5-20份,無(wú)堿玻纖紗5-15份,接枝PP0-5份,硫酸鋇5-10份,抗氧劑0.ΙΟ. 5份 ,其他助劑0.1-1 份。
      [0012] 按上述重量百分比的物料加入高速混料機(jī)混料均勻,將混合物料送入雙螺桿擠出 機(jī),擠出熔融造粒,得到功能化氮化硼納米片/聚丙烯復(fù)合材料。
      [0013] 實(shí)施例A:
      [0014]各組分重量百分比為:均聚或共聚聚丙烯70份,功能化氮化硼納米片BN-LCP0份, 無(wú)堿玻纖紗15份,接枝PP5份,硫酸鋇10份,抗氧劑0.15份,其他助劑0.3份;按上述重量百 分比的物料加入高速混料機(jī)混合均勻;混勻物料進(jìn)入擠出機(jī),經(jīng)過(guò)熔融溫度為180~230°C 雙螺桿擠出機(jī)擠出,經(jīng)冷卻、切粒、過(guò)篩、包裝得到未改性的聚丙烯復(fù)合材料A。
      [0015] 實(shí)施例B:
      [0016]各組分重量百分比為:均聚或共聚聚丙烯65份,功能化氮化硼納米片BN-LCP5份, 無(wú)堿玻纖紗15份,接枝PP5份,硫酸鋇10份,抗氧劑0.15份,其他助劑0.3份;按上述重量百 分比的物料加入高速混料機(jī)混合均勻;混勻物料進(jìn)入擠出機(jī),經(jīng)過(guò)熔融溫度為180~230°C 雙螺桿擠出機(jī)擠出,經(jīng)冷卻、切粒、過(guò)篩、包裝得到功能化氮化硼納米片/聚丙烯復(fù)合材料B。
      [0017] 實(shí)施例C:
      [0018]各組分重量百分比為:均聚或共聚聚丙烯60份,功能化氮化硼納米片BN-LCP10 份,無(wú)堿玻纖紗15份,接枝PP5份,硫酸鋇10份,抗氧劑0.15份,其他助劑0.3份;按上述重量 百分比的物料加入高速混料機(jī)混合均勻;混勻物料進(jìn)入擠出機(jī),經(jīng)過(guò)熔融溫度為180~230 °C雙螺桿擠出機(jī)擠出,經(jīng)冷卻、切粒、過(guò)篩、包裝得到功能化氮化硼納米片/聚丙烯復(fù)合材料 C〇
      [0019] 實(shí)施例D:
      [0020] 各組分重量百分比為:均聚或共聚聚丙烯50份,功能化氮化硼納米片BN-LCP20 份,無(wú)堿玻纖紗15份,接枝PP5份,硫酸鋇10份,抗氧劑0.15份,其他助劑0.3份;按上述重量 百分比的物料加入高速混料機(jī)混合均勻;混勻物料進(jìn)入擠出機(jī),經(jīng)過(guò)熔融溫度為180~230 °C雙螺桿擠出機(jī)擠出,經(jīng)冷卻、切粒、過(guò)篩、包裝得到功能化氮化硼納米片/聚丙烯復(fù)合材料 D〇
      [0021] 下表1分別測(cè)定了實(shí)施例A到實(shí)施例D加入不同功能化氮化硼納米片BN-LCP含量的 改性聚丙烯復(fù)合材料的力學(xué)數(shù)據(jù):
      [0022]表1實(shí)施例對(duì)比數(shù)據(jù)
      [0023]
      [0024] 通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),共混填充功能化氮化硼納米片BN-LCP后的改性聚丙烯復(fù)合材 料比沒(méi)有加入功能化氮化硼納米片BN-LCP的聚丙烯復(fù)合材料具有更好的力學(xué)性能。
      [0025] 以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明,但所述內(nèi)容只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思 及特點(diǎn),其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施,并不能以 此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等,均應(yīng)仍歸屬于 本發(fā)明的專(zhuān)利涵蓋范圍之內(nèi)。
      【主權(quán)項(xiàng)】
      1. 一種功能化氮化硼納米片/聚丙烯復(fù)合材料,其特征在于:該復(fù)合材料由包含以下重 量份的組分組成:聚丙烯50-70份,功能化氮化硼納米片5-20份,無(wú)堿玻纖紗5-15份,接枝PP 0-5份,硫酸鋇5-10份,抗氧劑0.1-0.5份,其他助劑0.1-1份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功能化氮化硼納米片/聚丙烯復(fù)合材料,其特征在于,所述聚 丙烯包括不同流動(dòng)性的高結(jié)晶均聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯中的一種或幾種,添加質(zhì)量分 數(shù)為50-70份。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的功能化氮化硼納米片/聚丙烯復(fù)合材料,其特征在于,所述功 能化氮化硼納米片BN-LCP的重量份數(shù)為5-20份。4. 一種制備如權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)所述的功能化氮化硼納米片/聚丙烯復(fù)合材料的 方法,其特征在于,該方法包括對(duì)液晶LCP及功能化氮化硼納米片的制備,首先以無(wú)水乙酸 鋅為催化劑,二甲苯為溶劑,以3,4,9,10_茈四甲酸二酐和十八胺回流反應(yīng)制得暗紫色液晶 LCP;然后按BN:LCP= 3:2的質(zhì)量比稱(chēng)取適量的液晶加入到BN/丙酮溶液中,在強(qiáng)烈機(jī)械攪拌 下超聲分散3h,所得的混合液即為功能化氮化硼納米片BN-LCP的溶液;最后將其置于80°C 的烘箱中真空干燥至恒重以除掉溶劑,烘干后研磨備用。
      【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種功能化氮化硼納米片/聚丙烯復(fù)合材料,該復(fù)合材料由包含以下重量份的組分組成:聚丙烯50-70份,功能化氮化硼納米片5-20份,無(wú)堿玻纖紗5-15份,接枝PP?0-5份,硫酸鋇5-10份,抗氧劑0.1-0.5份,其他助劑0.1-1份。另外,本發(fā)明還提供了一種功能化氮化硼納米片/聚丙烯復(fù)合材料的制備方法。經(jīng)過(guò)π-π作用堆疊功能化改性后可以降低BN納米片的表面能和表面極性,并能夠提高BN納米片在聚丙烯樹(shù)脂基體中的分散程度而減少團(tuán)聚現(xiàn)象;降低兩相界面張力來(lái)提高BN納米片與聚丙烯樹(shù)脂之間的潤(rùn)濕性、相容性和結(jié)合力,從而改善復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度。
      【IPC分類(lèi)】C08L51/06, C08L53/00, C08K7/14, C08L23/12, C08K9/04, C08K13/06, C08K3/30, C08K7/00
      【公開(kāi)號(hào)】CN105462069
      【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511004673
      【發(fā)明人】袁正凱, 皮正亮, 葛嘉寶, 王 琦
      【申請(qǐng)人】廣東威林工程塑料有限公司
      【公開(kāi)日】2016年4月6日
      【申請(qǐng)日】2015年12月25日
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