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研究較多，其對聚丙烯材料的結(jié)晶性能、抗老化性及增韌增強等都有 一定的改善。因此，對聚丙烯進(jìn)行改性，使之工程化就成為一個重要的研究課題。
[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)研究報道。在 可選的共混填料中，BN納米片由于具有價格低廉、高溫強度大、抗氧化性強、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納米片的實際填充分散效果。所以選用BN納米片作為共混填 料時需要對其表面進(jìn)行化學(xué)改性，以降低BN納米片的表面能來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提高BN納米片與基體樹脂之間的 潤濕性、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】
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[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，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，該方法包括對液晶LCP及功能化氮化硼納米片的制備，首先以無水乙酸鋅為催化劑， 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)量比稱取適量的液晶加入到BN/丙酮溶液中，在強烈機(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)點在于:經(jīng)過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提高BN納米片與聚丙烯樹脂之間的潤濕性、相容性和結(jié)合 力，從而改善復(fù)合材料的機(jī)械強度。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。同時通過填充無堿玻纖紗和硫酸鋇來進(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，還明顯改善其強度與剛度，對加工流動性能也有所提升。
【具體實施方式】：
[0009] 下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明不限于這些實施 例，包括以下步驟：
[0010] 以無水乙酸鋅為催化劑，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)量比稱取適量的液晶加入到BN/丙酮溶 液中，在強烈機(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)過熔融溫度為180~230°C 雙螺桿擠出機(jī)擠出，經(jīng)冷卻、切粒、過篩、包裝得到未改性的聚丙烯復(fù)合材料A。
[0015] 實施例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)過熔融溫度為180~230°C 雙螺桿擠出機(jī)擠出，經(jīng)冷卻、切粒、過篩、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)過熔融溫度為180~230 °C雙螺桿擠出機(jī)擠出，經(jīng)冷卻、切粒、過篩、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)過熔融溫度為180~230 °C雙螺桿擠出機(jī)擠出，經(jīng)冷卻、切粒、過篩、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分別測定了實施例A到實施例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實施例對比數(shù)據(jù)
[0023]
[0024] 通過以上實驗發(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] 以上對本發(fā)明的實施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思 及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，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)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
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，該方法包括對液晶LCP及功能化氮化硼納米片的制備，首先以無水乙酸 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)量比稱取適量的液晶加入到BN/丙酮溶液中，在強烈機(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提高BN納米片與聚丙烯樹脂之間的潤濕性、相容性和結(jié)合力，從而改善復(fù)合材料的機(jī)械強度。
【IPC分類】C08L51/06, C08L53/00, C08K7/14, C08L23/12, C08K9/04, C08K13/06, C08K3/30, C08K7/00
【公開號】CN105462069
【申請?zhí)枴緾N201511004673
【發(fā)明人】袁正凱, 皮正亮, 葛嘉寶, 王 琦
【申請人】廣東威林工程塑料有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月25日