一種納米改性pp電動四輪車增強抗老化專用料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚丙烯材料，尤其涉及一種納米改性PP電動四輪車增強抗老化 專用料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 1873年，英國人羅伯特·戴維森用一次電池作動力發(fā)明了電動汽車，但并沒有列 入國際的確認(rèn)范圍。國際上公認(rèn)第一輛電動汽車于1881年誕生，發(fā)明人為法國工程師古斯 塔夫·特魯夫，這是一輛用鉛酸電池為動力的三輪車，后來陸續(xù)出現(xiàn)了鎳鎘、鎳氫電池、鋰離 子電池、燃料電池作為電力的電動車。
[0003] 目前市場上的四輪電動車是指最高車速低于50公里/小時的純電動車，包括了電 動觀光車、電動高爾夫球車、電動巡邏車、電動環(huán)衛(wèi)車、電動運輸車、電動牽引車、電動工程 車、老年代步車以及特種改裝電動車等。由于四輪電動車的操作簡單、視野開闊、實用性強、 無污染、低能耗等特性，目前被越來越廣泛的應(yīng)用在大型公園、風(fēng)景區(qū)、封閉社區(qū)、別墅區(qū)、 度假村、花園式酒店、城市步行街等區(qū)域性場地。
[0004] 聚丙烯（PP)是五大通用塑料之一，其產(chǎn)量僅次于PE和PVC位居第三位，廣泛用于 汽車、航空航天、電子電器、包裝、建筑材料及醫(yī)療器械等領(lǐng)域。聚丙烯來源豐富，價格低廉； 具有力學(xué)性能優(yōu)良，電絕緣性良好和耐應(yīng)力開裂等優(yōu)點，而且還有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，成型 加工容易，可用于注射、擠出和中空成型等多種方法，可高效率地制成多種制品。但聚丙烯 存在以下缺點：1)分子鏈節(jié)上的側(cè)甲基降低了鏈的柔韌性，球晶顆粒較大，使得其脆化，耐 沖擊性能差，高溫剛性不足。2)它是一種非極性聚合物，其染色性、粘結(jié)性、抗靜電性以及與 無機(jī)相容性都較差。3)加工成型收縮率大，其制品的尺寸穩(wěn)定性較低。4)耐老化降解性能 差。這些缺點限制了聚丙烯作為某些目標(biāo)產(chǎn)品（包括注塑級、纖維級、薄膜級等）的原料或 專用料的應(yīng)用。因此，需要提高它的綜合性能，以便對其進(jìn)行深度的開發(fā)利用。目前聚丙烯 工業(yè)正朝著調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域，增加新型高性能的品種、牌號，開發(fā)以聚丙 烯為基礎(chǔ)的合金材料，大力研宄聚丙烯改性技術(shù)和改性產(chǎn)品，促使聚丙烯向工程塑料及功 能材料等方向發(fā)展。聚丙烯具有沖擊強度高及優(yōu)異的機(jī)械、熱、電綜合性能，廣泛用于汽車、 航空航天、電子電器、包裝、建筑材料及醫(yī)療器械等領(lǐng)域。目前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，聚碳 酸酷的應(yīng)用己向多功能、專用化、系列化方向發(fā)展，因此，對聚丙烯的改性不再僅僅滿足于 共混共聚改性，需要拓展更廣的改性途徑。
[0005] 隨著納米技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用納米復(fù)合技術(shù)將為發(fā)展聚丙烯新型改性手段提供了新 途徑和新思路。研宄表明，任何材料進(jìn)入納米尺寸時都會具有奇異或反常的特性，如表面界 面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等。這些特性使納米微粒結(jié)構(gòu)表現(xiàn) 出奇異的物理、化學(xué)特性，具有卓越的光、力、電、熱、放射、吸收等特殊功能。用無機(jī)納米材 料如納米CaCO 3、ZnO、SiO2、TiO2、粘土與聚丙稀進(jìn)行納米復(fù)合得到的納米復(fù)合材料既有高分 子材料的透光性、柔韌性、易加工性等優(yōu)點，又有無機(jī)光學(xué)材料的高硬度、高模量、高耐劃痕 等機(jī)械性能和良好的耐熱性能、低透氣性和對紫外光的吸收性能。
[0006] 已知由尺寸為I-IOOnm的晶粒組成的單相或復(fù)相的多晶體即為納米晶材料。此類 材料的結(jié)構(gòu)特征多是其晶界上的原子占晶體總原子數(shù)的50%以上。納米晶體中的晶界數(shù)目 在1〇 19個晶界/cm 3左右。巨大數(shù)量的晶界或相界中，核心部位的原子受相鄰點陣的制約呈 一定排列組態(tài)，不同于晶體晶粒內(nèi)的原子排列，又不同于非晶態(tài)，構(gòu)成一種新組態(tài)，是二維 的有序結(jié)構(gòu)，有其自己的周期規(guī)律和原子間距，不同晶界彼此又各不相同。在Icm 3納米晶 體中的IO19個晶界出現(xiàn)10 19個原子組態(tài)，由于各晶粒的取向不同，不同取向的晶粒對周邊晶 界核心處的原子所作用的約束力大小和方向各異，從而造成原子排列組態(tài)互異。晶界或相 界上的原子的特殊排列；晶界或相界上核心部分原子排列的新組態(tài)即是造成納米晶出現(xiàn)新 性能的根源。納米晶體材料結(jié)構(gòu)上的特殊性使其具有諸多傳統(tǒng)粗晶、納米非晶材料無可比 擬的優(yōu)異性能。
[0007] 平均晶粒尺寸是納米晶體材料重要的結(jié)構(gòu)參量之一，這是因為納米晶體材料最重 要的結(jié)構(gòu)特征是其高界面密度，而平均晶粒尺寸可以直接反應(yīng)其界面含量。因此，通過控制 納米晶體材料晶粒大小、形態(tài)和分布可以對復(fù)合材料性能產(chǎn)生重要影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是在聚丙烯主要成分的基礎(chǔ)上，通過添加乙丙橡膠和改性納米結(jié)晶 復(fù)合氧化物對聚丙烯材料的物理、化學(xué)性能進(jìn)行綜合改進(jìn)。在提高聚丙烯（PP)材料材料強 度、韌性、抗沖擊性能的同時，改進(jìn)材料的老化性能。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種納米改性PP電動四輪車增強抗老化專用料，原料按 重量份數(shù)稱取：
[0010] 聚丙烯100~120份，乙丙橡膠15~30份，改性納米結(jié)晶復(fù)合氧化物5-15份，乙 撐雙硬脂酰胺8~14份，氯化聚乙烯0. 5~0. 9份，抗氧劑0. 2-0. 6份。
[0011] 所述抗氧劑選自β-(4-羥基苯基-3, 5-二叔丁基）丙酸正十八碳醇酯、四 [β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯或者它們的混合物。
[0012] 所述納米結(jié)晶復(fù)合氧化物由下列通式表示：TiaAlbMg eZndOx，其中a = 0. 1-0. 5，b = 0· 3-0. 7, c = 0· 2-0. 5, d = 0· 1-0. 3, X 彡 I。
[0013] 所述納米結(jié)晶復(fù)合氧化物表面積為2~50m2/g，尤其優(yōu)選5~35m2/g ;其微晶尺寸 為5~lOOOnm，優(yōu)選10~800nm，進(jìn)一步優(yōu)選為IOnm~100nm，特別優(yōu)選15~30nm。
[0014] 所述改性納米結(jié)晶復(fù)合氧化物，是以納米結(jié)晶復(fù)合氧化物的重量為基準(zhǔn)，將納米 結(jié)晶復(fù)合氧化物經(jīng)由〇. 5wt%的鈦酸酯偶聯(lián)劑表面改性獲得。
[0015] 所述納米結(jié)晶復(fù)合氧化物的制備方法，包括下述步驟：
[0016] a)采用載液法，按納米結(jié)晶復(fù)合氧化物通式所示化學(xué)計量比，將含Ti、Al、Mg、Zn 起始化合物的溶液、混懸液或者漿液導(dǎo)入反應(yīng)室中；
[0017] b)采用200~700°C溫度下脈動流加熱的方法，在處理區(qū)對于含Ti、Al、Mg、Zn起 始化合物的溶液、混懸液或者楽·液進(jìn)行熱處理；
[0018] c)形成納米結(jié)晶復(fù)合氧化物；
[0019] d)從反應(yīng)器中卸出步驟b和步驟c中得到的納米結(jié)晶復(fù)合氧化物。
[0020] 所述Ti、Al、Mg、Zn起始化合物選自鹵化物、硫酸鹽、硝酸鹽或醋酸鹽。
[0021] 按照本發(fā)明的方法，混懸液可在短時間內(nèi)被煅燒，典型地在幾毫秒之內(nèi)，溫度與現(xiàn) 有技術(shù)中通常使用的方法相比也相對較低，并且沒有額外的過濾和/或干燥的步驟，或者 不需要額外加入溶劑。形成的納米結(jié)晶復(fù)合氧化物的納米微晶，其BET比表面積顯著增加。
[0022] Ti、Al、Mg、Zn起始化合物直接通過載液，特別是載氣，優(yōu)選惰性載氣如氮氣等，加 入所謂的反應(yīng)室中如燃燒室中。反應(yīng)室附加的放液側(cè)為諧振管，其流道截面與反應(yīng)室相比 明顯降低。燃燒室底部安裝有若干燃燒空氣進(jìn)入燃燒室的閥門?？諝鈩恿W(xué)閥門在流體學(xué) 和聲學(xué)上與燃燒室以及諧振管幾何相配，以至于燃燒室中產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)"無焰"溫度場的壓力 波主要在諧振管中脈沖式傳播。形成所謂帶有脈沖流的"亥姆霍茲共振器"，脈沖頻率3~ 150Hz，優(yōu)選為 5 ~110Hz。
[0023] 按照本發(fā)明方法以及結(jié)晶控制獲得的納米結(jié)晶復(fù)合氧化物具有均一的粒徑，特別 是微晶尺寸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本法獲得的納米結(jié)晶復(fù)合氧化物的BET比表面積也同樣能 夠增加。
[0024] 所述納米結(jié)晶復(fù)合氧化物的改性方法，包括下述步驟：改性前將納米結(jié)晶復(fù)合氧 化物在干燥箱里80°C恒溫24h;然后配制無水乙醇與鈦酸酯偶聯(lián)劑體積比為200 : 1的溶 劑；將納米結(jié)晶復(fù)合氧化物溶解于其中，在攪拌裝置上邊攪拌邊加熱至無水乙醇沸騰，使其 揮發(fā)蒸發(fā)，當(dāng)溶劑量剩余很少時再放入干燥箱80°C干燥12h，讓無水乙醇充分蒸發(fā)完；最后 將固體