(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102212229A*
(10)申请公布号 CN 102212229 A
(43)申请公布日 2011.10.12(12)发明专利申请
(21)申请号 [1**********]3.6
(22)申请日 2011.05.17
(71)申请人深圳市科聚新材料有限公司
地址518103 广东省深圳市宝安区福永街道
桥头富桥第三工业区二期C2、A19栋
(72)发明人徐东 徐永 马旭辉
(74)专利代理机构深圳中一专利商标事务所
44237
代理人
张全文
(51)Int.Cl.
C08L 23/12(2006.01)
C08K 13/06(2006.01)
C08K 9/06(2006.01)
C08K 9/04(2006.01)
B29C 47/92(2006.01)
(54)发明名称
聚丙烯复合材料及其制备方法
(57)摘要
本发明适用于塑料技术领域，提供了一种聚
丙烯复合材料及其制备方法。该聚丙烯复合材料
包括如下质量百分含量的组分：聚丙烯90-96％；
无机纳米填料0.5-1％；硅烷偶联剂和钛酸酯偶
联剂复合物1-2％；分散剂1-2％；抗氧剂1-2％。
本发明聚丙烯复合材料，通过将硅烷偶联剂和钛
酸酯偶联剂复配使用，使得该无机纳米填料在聚
丙烯复合材料中均匀分散，有效的防止了无机纳
米填料之间的团聚，实现了聚丙烯复合材料的韧
性和刚性的均衡。本发明聚丙烯复合材料制备方
法，操作简单、成本低廉，生产效益高，非常适于工
业化生产。C N 102212229 A 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 1 页
CN 102212229 ACN 102212236 A权 利 要 求 书1/1页
1. 一种聚丙烯复合材料，包括如下质量百分含量的组分
：
2. 如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯的质量百分含量为92-95％。
3. 如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述无机纳米填料的粒径为50-90纳米。
4. 如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述无机纳米填料的质量百分含量为0.6-0.9％。
5. 如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复合物中硅烷偶联剂的质量百分含量为30-70％，余量为钛酸酯偶联剂。
6. 一种聚丙烯复合材料制备方法，包括如下步骤：
将质量百分含量为0.5-1％的无机纳米填料，以及质量百分含量为1-2％的硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复合物混合，在温度为70-120℃条件下搅拌0.5-1小时；
加入质量百分含量为90-96％的聚丙烯、质量百分含量为1-2％分散剂及质量百分含量为1-2％的抗氧剂，在温度为50-90℃条件下搅拌0.5-1小时，得到聚丙烯复合材料前体；
将所述聚丙烯复合材料前体挤出处理，得到聚丙烯复合材料。
7. 如权利要求6所述的聚丙烯复合材料制备方法，其特征在于，所述将无机纳米填料，以及硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复合物混合步骤中，搅拌温度为50-80℃，时间为5-30分钟。
8. 如权利要求6所述的聚丙烯复合材料制备方法，其特征在于，所述加入聚丙烯、分散剂及抗氧剂的步骤中，搅拌温度为50-70℃，时间为5-30分钟。
9. 如权利要求6所述的聚丙烯复合材料制备方法，其特征在于，所述挤出处理的条件为：
一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头温度：140～150℃；停留时间：1～2min ；熔体压力3.0～4.0MPa ，真空度-0.03～-0.06MPa 。
CN 102212229 ACN 102212236 A说 明 书
聚丙烯复合材料及其制备方法1/6页
技术领域
[0001] 本发明属于塑料技术领域，尤其涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法。背景技术
纳米塑料是一种新型材料，是无机填充物以纳米尺寸分散在塑料基体中形成的有
机/无机纳米复合材料。它利用高分子的复合稳定作用将纳米粒子复合于塑料中，复合物具有长期的稳定性。纳米粒子与塑料基体相结合，不仅可以控制颗粒的尺寸和稳定性，而且纳米材料与塑料基体有机复合后，由于纳米材料与基体的相互作用而产生新的效应，实现二者的优势互补。
[0003] 纳米塑料的制备工艺有两种，机械共混法和插层复合法。机械共混法是制备聚丙烯纳米复合材料的常用方法。共混法的关键在于填料能否达到纳米级分散。由于纳米粒子高的表面能，容易团聚在一起，在聚丙烯基体中难以分散。[0002]
发明内容
[0004] 有鉴于此，本发明实施例提供一种聚丙烯复合材料，解决现有技术中无机纳米填料分散不均匀的技术问题。
[0005] 本发明是这样实现的，
[0006] 一种聚丙烯复合材料，包括如下质量百分含量的组分：
[0007]
以及，
[0009] 上述聚丙烯复合材料制备方法，包括如下步骤：
[0010] 将质量百分含量为0.5-1％的无机纳米填料，以及质量百分含量为1-2％的硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复合物混合，在温度为70-120℃条件下搅拌0.5-1小时；
[0011] 加入质量百分含量为90-96％的聚丙烯、质量百分含量为1-2％分散剂及质量百分含量为1-2％的抗氧剂，在温度为50-90℃条件下搅拌0.5-1小时，得到聚丙烯复合材料前体；
[0012] 将该聚丙烯复合材料前体挤出处理，得到聚丙烯复合材料。
[0013] 本发明实施例聚丙烯复合材料，通过将硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复配使用；使得该无机纳米填料在聚丙烯复合材料中均匀分散，有效的防止了无机纳米填料之间的团[0008]
CN 102212229 ACN 102212236 A说 明 书2/6页聚，实现了聚丙烯复合材料的韧性和刚性的均衡。本发明实施例聚丙烯复合材料制备方法，操作简单、成本低廉，生产效益高，非常适于工业化生产。
附图说明
[0014] 图1本发明实施例聚丙烯复合材料制备方法流程图。
具体实施方式
[0015] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0016] 本发明实施例提供一种聚丙烯复合材料，包括如下质量百分含量的组分：
[0017]
具体地，该聚丙烯(PP)为高流动性聚丙烯，在230℃，2.16公斤的测试条件下，其
熔体流动速率在15g/10min以上，该聚丙烯的质量百分含量为90-96％，优选为92-95％。
[0019] 具体地，该无机纳米填料具有片状或层状的微观结构，利于提高复合材料的强度和韧性，例如，纳米碳酸钙(CaCO3) 、纳米二氧化硅(SiO2) 、纳米蒙脱土、纳米水滑石、纳米硅灰石、纳米氧化锆、纳米硫酸镁晶须等。该无机纳米填料的粒径为50-90纳米；本发明实施例聚丙烯复合材料中，无机纳米填料的质量百分含量为0.5-1％。
[0020] 具体地，该硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复合物是指，由硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂组成的混合物，硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂之间的质量比没有限制，优选为硅烷偶联剂在该复合物中质量百分含量为30-70％，钛酸酯偶联剂在该复合物中质量百分含量为30-70％，两者之和为100％，例如，该复合物由质量百分含量分别为50％的硅烷偶联剂和50％的钛酸酯偶联剂组成。该硅烷偶联剂没有限制，例如，该硅烷偶联剂例如KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171；优选γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)，例如，美国联合碳化物公司生产，商品牌号A-174；或日本信越化学公司生产，商品牌号KBM-503；或美国道康宁化学公司生产，商品牌号SH-6030。该钛酸酯偶联剂也没有限制，主要以南京向前化工厂产品为主，牌号如101、102、105、201、401等。
[0021] 本发明实施例聚丙烯复合材料中，该无机纳米填料和该偶联剂复合物(上述硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂的复合物) 相结合，具体是，该偶联剂复合物包覆在无机纳米填料的外表面。通过将硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复配使用；该偶联剂复合物的包覆，使得该无机纳米填料在聚丙烯复合材料中均匀分散，有效的防止了无机纳米填料之间的团聚，实现了聚丙烯复合材料的韧性和刚性的均衡。[0018]
CN 102212229 ACN 102212236 A
[0022] 说 明 书3/6页具体地，该分散剂为乙烯基双硬脂酰胺、改性乙烯基双硬脂酰胺、PE 蜡、OP 蜡、EVA 蜡中的一种，或二种以上的混合物。该分散剂的质量百分含量为1-2％。
[0023] 具体地，该抗氧剂由四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基) 丙酸]季戊四醇酯主抗氧剂和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯) 辅抗氧剂以1∶1-1∶3复配而成。该抗氧剂的质量百分含量为1-2％。该四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基) 丙酸]季戊四醇酯主抗氧剂和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯) 由Ciba 公司生产，商品牌号分别为Irganox1010和Irganox168
[0024] 请参阅图1，图1显示本发明实施例聚丙烯复合材料制备方法流程图，包括如下步骤：
[0025] 步骤S01，将质量百分含量为0.5-1％的无机纳米填料，以及质量百分含量为1-2％的硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复合物混合，在温度为70-120℃条件下搅拌0.5-1小时；
[0026] 步骤S02，加入质量百分含量为90-96％的聚丙烯、质量百分含量为1-2％分散剂及质量百分含量为1-2％的抗氧剂，在温度为50-90℃条件下搅拌0.5-1小时，得到聚丙烯复合材料前体；
[0027] 步骤S03，将该聚丙烯复合材料前体挤出处理，得到聚丙烯复合材料。
[0028] 具体地，该聚丙烯、无机纳米填料、硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复合物、分散剂及抗氧剂和前述相同，在此不重复阐述。
[0029] 具体地，步骤S01中，混合步骤的温度为70-120℃，优选为50-80℃，搅拌的时间为0.5-1小时，优选为5-30分钟。通过将无机纳米填料和偶联剂复合物在上述温度下搅拌混合，使偶联剂复合物对无机纳米填料进行表面处理，使得无机纳米填料具有优异的流动性，能够有效地防止无机纳米填料之间的团聚，实现了无机纳米填料的均匀分散，使得聚丙烯复合材料的韧性和刚性的均衡。
[0030] 步骤S02中，混合步骤的温度50-90℃，优选为50-70℃，搅拌的时间为0.5-1小时，优选为5-30分钟。
[0031] 步骤S03中，挤出处理的条件为：
[0032] 一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头温度：140～150℃；停留时间：1～2min 。熔体压力3.0～4.0MPa ，真空度-0.03～-0.06MPa 。挤出处理的设备没有限制，例如单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。
本发明实施例聚丙烯复合材料制备方法，操作简单、成本低廉，生产效益高，非常
适于工业化生产。
[0034] 以下结合具体实施例对上述聚丙烯复合材料制备方法进行详细阐述。
[0035] 实施例一
[0036] 将质量百分含量为0.5％的纳米碳酸钙，质量百分含量为1％的偶联剂(30％硅烷偶联剂和70％钛酸酯偶联剂) 放在高速搅拌机中混合，在温度为90℃条件下搅拌5分钟；
[0037] 加入质量百分含量为90％的PP(熔体流动速率18g/10min)、质量百分含量为
1.5％的分散剂，质量百分含量为2％的抗氧剂，在温度为50℃条件下搅拌3分钟，得到聚丙[0033]
烯复合材料前体；
[0038] 将该聚丙烯复合材料前体加入到双螺杆挤出机的料斗中，在一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头温度：140～150℃；停留时间：1～2min 。熔体压力3.0～4.0MPa ，真空度-0.03～-0.06Mpa 的条件下挤出处理，得到聚丙烯复合材料。
[0039] 实施例二
[0040] 将质量百分含量为0.7％的纳米二氧化硅，质量百分含量为1.3％的偶联剂(50％硅烷偶联剂和50％钛酸酯偶联剂) 放在高速搅拌机中混合，在温度为100℃条件下搅拌8分钟；
[0041] 加入质量百分含量为96％的PP(熔体流动速率18g/10min)、质量百分含量为
1.5％的分散剂，质量百分含量为2％的抗氧剂，在温度为80℃条件下搅拌4分钟，得到聚丙烯复合材料前体；
[0042] 将该聚丙烯复合材料前体加入到双螺杆挤出机的料斗中，在一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头温度：140～150℃；停留时间：1～2min 。熔体压力3.0～4.0MPa ，真空度-0.03～-0.06Mpa 的条件下挤出处理，得到聚丙烯复合材料。
[0043] 实施例三
[0044] 将质量百分含量为0.9％的纳米蒙脱土，质量百分含量为1.5％的偶联剂(60％硅烷偶联剂和40％钛酸酯偶联剂) 放在高速搅拌机中混合，在温度为70℃条件下搅拌10分钟；
[0045] 加入质量百分含量为94.5％的PP(熔体流动速率18g/10min)、质量百分含量为
1.1％的分散剂，质量百分含量为2％的抗氧剂，在温度为70℃条件下搅拌3分钟，得到聚丙烯复合材料前体；
[0046] 将该聚丙烯复合材料前体加入到双螺杆挤出机的料斗中，在一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头温度：140～150℃；停留时间：1～2min 。熔体压力3.0～4.0MPa ，真空度-0.03～-0.06Mpa 的条件下挤出处理，得到聚丙烯复合材料。
[0047] 实施例四
[0048] 将质量百分含量为1.0％的纳米碳酸钙，质量百分含量为2％的偶联剂(70％硅烷偶联剂和30％钛酸酯偶联剂) 放在高速搅拌机中混合，在温度为120℃条件下搅拌9分钟；
[0049] 加入质量百分含量为94％的PP(熔体流动速率18g/10min)、质量百分含量为1％的分散剂，质量百分含量为2％的抗氧剂，在温度为90℃条件下搅拌5分钟，得到聚丙烯复合材料前体；
[0050] 将该聚丙烯复合材料前体加入到双螺杆挤出机的料斗中，在一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头
温度：140～150℃；停留时间：1～2min 。熔体压力3.0～4.0MPa ，真空度-0.03～-0.06Mpa 的条件下挤出处理，得到聚丙烯复合材料。
[0051] 对比例
[0052] 将该聚丙烯复合材料前体加入到双螺杆挤出机的料斗中，在一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头温度：140～150℃；停留时间：1～2min 。熔体压力3.0～4.0MPa ，真空度-0.03～-0.06Mpa 的条件下挤出处理，得到聚丙烯材料。
[0053] 性能评价
[0054] 将按上述方法完成造粒的纳米填充聚丙烯复合材料在80～90℃的烘箱下干燥2小时，控制水分≤0.2％，然后将干燥好的粒子材料在注塑成型机上注塑出标准测试样条。
[0055] 拉伸性能按ASTM D-638进行，试样尺寸为180×12.7×3.2mm，拉伸速度为50mm/min；悬臂梁缺口冲击强度按ASTM D-256进行，试样尺寸为64×12.7×3.2mm，缺口深度为试样厚度的1/3；弯曲强度按ASTM D-790标准进行检验，试样类型为试样尺寸：128×12.67×3.11mm，弯曲速度为20mm/min。
[0056] 材料的综合性能通过测试所得的拉伸强度、弯曲强度和IZOD 缺口冲击强度来衡量。
[0057] 下表是实施例一至四的各组分配比及性能测试表，空白为纯PP 原料的力学性能：
[0058]
[0059] 通过上表可以得出，与纯PP 树脂相比，纳米填料的加入使得复合材料的强度和韧
CN 102212229 ACN 102212236 A说 明 书6/6页性同时得以提高。避免了常规填料加入后，材料的强度提高而韧性降低的缺点。如表所示，纳米填料的加入可以明显的提高材料的力学性能，随着纳米填料(纳米碳酸钙) 含量的增加，力学性能呈增加趋势，说明纳米碳酸钙很好的分散在PP 基体中，克服了纳米粒子难分散、易团聚的缺点。
[0060] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
CN 102212229 ACN 102212236 A说 明 书 附 图1/1页
图1
(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102212229A*
(10)申请公布号 CN 102212229 A
(43)申请公布日 2011.10.12(12)发明专利申请
(21)申请号 [1**********]3.6
(22)申请日 2011.05.17
(71)申请人深圳市科聚新材料有限公司
地址518103 广东省深圳市宝安区福永街道
桥头富桥第三工业区二期C2、A19栋
(72)发明人徐东 徐永 马旭辉
(74)专利代理机构深圳中一专利商标事务所
44237
代理人
张全文
(51)Int.Cl.
C08L 23/12(2006.01)
C08K 13/06(2006.01)
C08K 9/06(2006.01)
C08K 9/04(2006.01)
B29C 47/92(2006.01)
(54)发明名称
聚丙烯复合材料及其制备方法
(57)摘要
本发明适用于塑料技术领域，提供了一种聚
丙烯复合材料及其制备方法。该聚丙烯复合材料
包括如下质量百分含量的组分：聚丙烯90-96％；
无机纳米填料0.5-1％；硅烷偶联剂和钛酸酯偶
联剂复合物1-2％；分散剂1-2％；抗氧剂1-2％。
本发明聚丙烯复合材料，通过将硅烷偶联剂和钛
酸酯偶联剂复配使用，使得该无机纳米填料在聚
丙烯复合材料中均匀分散，有效的防止了无机纳
米填料之间的团聚，实现了聚丙烯复合材料的韧
性和刚性的均衡。本发明聚丙烯复合材料制备方
法，操作简单、成本低廉，生产效益高，非常适于工
业化生产。C N 102212229 A 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 1 页
CN 102212229 ACN 102212236 A权 利 要 求 书1/1页
1. 一种聚丙烯复合材料，包括如下质量百分含量的组分
：
2. 如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯的质量百分含量为92-95％。
3. 如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述无机纳米填料的粒径为50-90纳米。
4. 如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述无机纳米填料的质量百分含量为0.6-0.9％。
5. 如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复合物中硅烷偶联剂的质量百分含量为30-70％，余量为钛酸酯偶联剂。
6. 一种聚丙烯复合材料制备方法，包括如下步骤：
将质量百分含量为0.5-1％的无机纳米填料，以及质量百分含量为1-2％的硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复合物混合，在温度为70-120℃条件下搅拌0.5-1小时；
加入质量百分含量为90-96％的聚丙烯、质量百分含量为1-2％分散剂及质量百分含量为1-2％的抗氧剂，在温度为50-90℃条件下搅拌0.5-1小时，得到聚丙烯复合材料前体；
将所述聚丙烯复合材料前体挤出处理，得到聚丙烯复合材料。
7. 如权利要求6所述的聚丙烯复合材料制备方法，其特征在于，所述将无机纳米填料，以及硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复合物混合步骤中，搅拌温度为50-80℃，时间为5-30分钟。
8. 如权利要求6所述的聚丙烯复合材料制备方法，其特征在于，所述加入聚丙烯、分散剂及抗氧剂的步骤中，搅拌温度为50-70℃，时间为5-30分钟。
9. 如权利要求6所述的聚丙烯复合材料制备方法，其特征在于，所述挤出处理的条件为：
一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头温度：140～150℃；停留时间：1～2min ；熔体压力3.0～4.0MPa ，真空度-0.03～-0.06MPa 。
CN 102212229 ACN 102212236 A说 明 书
聚丙烯复合材料及其制备方法1/6页
技术领域
[0001] 本发明属于塑料技术领域，尤其涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法。背景技术
纳米塑料是一种新型材料，是无机填充物以纳米尺寸分散在塑料基体中形成的有
机/无机纳米复合材料。它利用高分子的复合稳定作用将纳米粒子复合于塑料中，复合物具有长期的稳定性。纳米粒子与塑料基体相结合，不仅可以控制颗粒的尺寸和稳定性，而且纳米材料与塑料基体有机复合后，由于纳米材料与基体的相互作用而产生新的效应，实现二者的优势互补。
[0003] 纳米塑料的制备工艺有两种，机械共混法和插层复合法。机械共混法是制备聚丙烯纳米复合材料的常用方法。共混法的关键在于填料能否达到纳米级分散。由于纳米粒子高的表面能，容易团聚在一起，在聚丙烯基体中难以分散。[0002]
发明内容
[0004] 有鉴于此，本发明实施例提供一种聚丙烯复合材料，解决现有技术中无机纳米填料分散不均匀的技术问题。
[0005] 本发明是这样实现的，
[0006] 一种聚丙烯复合材料，包括如下质量百分含量的组分：
[0007]
以及，
[0009] 上述聚丙烯复合材料制备方法，包括如下步骤：
[0010] 将质量百分含量为0.5-1％的无机纳米填料，以及质量百分含量为1-2％的硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复合物混合，在温度为70-120℃条件下搅拌0.5-1小时；
[0011] 加入质量百分含量为90-96％的聚丙烯、质量百分含量为1-2％分散剂及质量百分含量为1-2％的抗氧剂，在温度为50-90℃条件下搅拌0.5-1小时，得到聚丙烯复合材料前体；
[0012] 将该聚丙烯复合材料前体挤出处理，得到聚丙烯复合材料。
[0013] 本发明实施例聚丙烯复合材料，通过将硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复配使用；使得该无机纳米填料在聚丙烯复合材料中均匀分散，有效的防止了无机纳米填料之间的团[0008]
CN 102212229 ACN 102212236 A说 明 书2/6页聚，实现了聚丙烯复合材料的韧性和刚性的均衡。本发明实施例聚丙烯复合材料制备方法，操作简单、成本低廉，生产效益高，非常适于工业化生产。
附图说明
[0014] 图1本发明实施例聚丙烯复合材料制备方法流程图。
具体实施方式
[0015] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0016] 本发明实施例提供一种聚丙烯复合材料，包括如下质量百分含量的组分：
[0017]
具体地，该聚丙烯(PP)为高流动性聚丙烯，在230℃，2.16公斤的测试条件下，其
熔体流动速率在15g/10min以上，该聚丙烯的质量百分含量为90-96％，优选为92-95％。
[0019] 具体地，该无机纳米填料具有片状或层状的微观结构，利于提高复合材料的强度和韧性，例如，纳米碳酸钙(CaCO3) 、纳米二氧化硅(SiO2) 、纳米蒙脱土、纳米水滑石、纳米硅灰石、纳米氧化锆、纳米硫酸镁晶须等。该无机纳米填料的粒径为50-90纳米；本发明实施例聚丙烯复合材料中，无机纳米填料的质量百分含量为0.5-1％。
[0020] 具体地，该硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复合物是指，由硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂组成的混合物，硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂之间的质量比没有限制，优选为硅烷偶联剂在该复合物中质量百分含量为30-70％，钛酸酯偶联剂在该复合物中质量百分含量为30-70％，两者之和为100％，例如，该复合物由质量百分含量分别为50％的硅烷偶联剂和50％的钛酸酯偶联剂组成。该硅烷偶联剂没有限制，例如，该硅烷偶联剂例如KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171；优选γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)，例如，美国联合碳化物公司生产，商品牌号A-174；或日本信越化学公司生产，商品牌号KBM-503；或美国道康宁化学公司生产，商品牌号SH-6030。该钛酸酯偶联剂也没有限制，主要以南京向前化工厂产品为主，牌号如101、102、105、201、401等。
[0021] 本发明实施例聚丙烯复合材料中，该无机纳米填料和该偶联剂复合物(上述硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂的复合物) 相结合，具体是，该偶联剂复合物包覆在无机纳米填料的外表面。通过将硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复配使用；该偶联剂复合物的包覆，使得该无机纳米填料在聚丙烯复合材料中均匀分散，有效的防止了无机纳米填料之间的团聚，实现了聚丙烯复合材料的韧性和刚性的均衡。[0018]
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[0022] 说 明 书3/6页具体地，该分散剂为乙烯基双硬脂酰胺、改性乙烯基双硬脂酰胺、PE 蜡、OP 蜡、EVA 蜡中的一种，或二种以上的混合物。该分散剂的质量百分含量为1-2％。
[0023] 具体地，该抗氧剂由四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基) 丙酸]季戊四醇酯主抗氧剂和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯) 辅抗氧剂以1∶1-1∶3复配而成。该抗氧剂的质量百分含量为1-2％。该四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基) 丙酸]季戊四醇酯主抗氧剂和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯) 由Ciba 公司生产，商品牌号分别为Irganox1010和Irganox168
[0024] 请参阅图1，图1显示本发明实施例聚丙烯复合材料制备方法流程图，包括如下步骤：
[0025] 步骤S01，将质量百分含量为0.5-1％的无机纳米填料，以及质量百分含量为1-2％的硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复合物混合，在温度为70-120℃条件下搅拌0.5-1小时；
[0026] 步骤S02，加入质量百分含量为90-96％的聚丙烯、质量百分含量为1-2％分散剂及质量百分含量为1-2％的抗氧剂，在温度为50-90℃条件下搅拌0.5-1小时，得到聚丙烯复合材料前体；
[0027] 步骤S03，将该聚丙烯复合材料前体挤出处理，得到聚丙烯复合材料。
[0028] 具体地，该聚丙烯、无机纳米填料、硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复合物、分散剂及抗氧剂和前述相同，在此不重复阐述。
[0029] 具体地，步骤S01中，混合步骤的温度为70-120℃，优选为50-80℃，搅拌的时间为0.5-1小时，优选为5-30分钟。通过将无机纳米填料和偶联剂复合物在上述温度下搅拌混合，使偶联剂复合物对无机纳米填料进行表面处理，使得无机纳米填料具有优异的流动性，能够有效地防止无机纳米填料之间的团聚，实现了无机纳米填料的均匀分散，使得聚丙烯复合材料的韧性和刚性的均衡。
[0030] 步骤S02中，混合步骤的温度50-90℃，优选为50-70℃，搅拌的时间为0.5-1小时，优选为5-30分钟。
[0031] 步骤S03中，挤出处理的条件为：
[0032] 一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头温度：140～150℃；停留时间：1～2min 。熔体压力3.0～4.0MPa ，真空度-0.03～-0.06MPa 。挤出处理的设备没有限制，例如单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。
本发明实施例聚丙烯复合材料制备方法，操作简单、成本低廉，生产效益高，非常
适于工业化生产。
[0034] 以下结合具体实施例对上述聚丙烯复合材料制备方法进行详细阐述。
[0035] 实施例一
[0036] 将质量百分含量为0.5％的纳米碳酸钙，质量百分含量为1％的偶联剂(30％硅烷偶联剂和70％钛酸酯偶联剂) 放在高速搅拌机中混合，在温度为90℃条件下搅拌5分钟；
[0037] 加入质量百分含量为90％的PP(熔体流动速率18g/10min)、质量百分含量为
1.5％的分散剂，质量百分含量为2％的抗氧剂，在温度为50℃条件下搅拌3分钟，得到聚丙[0033]
烯复合材料前体；
[0038] 将该聚丙烯复合材料前体加入到双螺杆挤出机的料斗中，在一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头温度：140～150℃；停留时间：1～2min 。熔体压力3.0～4.0MPa ，真空度-0.03～-0.06Mpa 的条件下挤出处理，得到聚丙烯复合材料。
[0039] 实施例二
[0040] 将质量百分含量为0.7％的纳米二氧化硅，质量百分含量为1.3％的偶联剂(50％硅烷偶联剂和50％钛酸酯偶联剂) 放在高速搅拌机中混合，在温度为100℃条件下搅拌8分钟；
[0041] 加入质量百分含量为96％的PP(熔体流动速率18g/10min)、质量百分含量为
1.5％的分散剂，质量百分含量为2％的抗氧剂，在温度为80℃条件下搅拌4分钟，得到聚丙烯复合材料前体；
[0042] 将该聚丙烯复合材料前体加入到双螺杆挤出机的料斗中，在一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头温度：140～150℃；停留时间：1～2min 。熔体压力3.0～4.0MPa ，真空度-0.03～-0.06Mpa 的条件下挤出处理，得到聚丙烯复合材料。
[0043] 实施例三
[0044] 将质量百分含量为0.9％的纳米蒙脱土，质量百分含量为1.5％的偶联剂(60％硅烷偶联剂和40％钛酸酯偶联剂) 放在高速搅拌机中混合，在温度为70℃条件下搅拌10分钟；
[0045] 加入质量百分含量为94.5％的PP(熔体流动速率18g/10min)、质量百分含量为
1.1％的分散剂，质量百分含量为2％的抗氧剂，在温度为70℃条件下搅拌3分钟，得到聚丙烯复合材料前体；
[0046] 将该聚丙烯复合材料前体加入到双螺杆挤出机的料斗中，在一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头温度：140～150℃；停留时间：1～2min 。熔体压力3.0～4.0MPa ，真空度-0.03～-0.06Mpa 的条件下挤出处理，得到聚丙烯复合材料。
[0047] 实施例四
[0048] 将质量百分含量为1.0％的纳米碳酸钙，质量百分含量为2％的偶联剂(70％硅烷偶联剂和30％钛酸酯偶联剂) 放在高速搅拌机中混合，在温度为120℃条件下搅拌9分钟；
[0049] 加入质量百分含量为94％的PP(熔体流动速率18g/10min)、质量百分含量为1％的分散剂，质量百分含量为2％的抗氧剂，在温度为90℃条件下搅拌5分钟，得到聚丙烯复合材料前体；
[0050] 将该聚丙烯复合材料前体加入到双螺杆挤出机的料斗中，在一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头
温度：140～150℃；停留时间：1～2min 。熔体压力3.0～4.0MPa ，真空度-0.03～-0.06Mpa 的条件下挤出处理，得到聚丙烯复合材料。
[0051] 对比例
[0052] 将该聚丙烯复合材料前体加入到双螺杆挤出机的料斗中，在一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头温度：140～150℃；停留时间：1～2min 。熔体压力3.0～4.0MPa ，真空度-0.03～-0.06Mpa 的条件下挤出处理，得到聚丙烯材料。
[0053] 性能评价
[0054] 将按上述方法完成造粒的纳米填充聚丙烯复合材料在80～90℃的烘箱下干燥2小时，控制水分≤0.2％，然后将干燥好的粒子材料在注塑成型机上注塑出标准测试样条。
[0055] 拉伸性能按ASTM D-638进行，试样尺寸为180×12.7×3.2mm，拉伸速度为50mm/min；悬臂梁缺口冲击强度按ASTM D-256进行，试样尺寸为64×12.7×3.2mm，缺口深度为试样厚度的1/3；弯曲强度按ASTM D-790标准进行检验，试样类型为试样尺寸：128×12.67×3.11mm，弯曲速度为20mm/min。
[0056] 材料的综合性能通过测试所得的拉伸强度、弯曲强度和IZOD 缺口冲击强度来衡量。
[0057] 下表是实施例一至四的各组分配比及性能测试表，空白为纯PP 原料的力学性能：
[0058]
[0059] 通过上表可以得出，与纯PP 树脂相比，纳米填料的加入使得复合材料的强度和韧
CN 102212229 ACN 102212236 A说 明 书6/6页性同时得以提高。避免了常规填料加入后，材料的强度提高而韧性降低的缺点。如表所示，纳米填料的加入可以明显的提高材料的力学性能，随着纳米填料(纳米碳酸钙) 含量的增加，力学性能呈增加趋势，说明纳米碳酸钙很好的分散在PP 基体中，克服了纳米粒子难分散、易团聚的缺点。
[0060] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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图1