[发明专利]一种高韧聚合物复合材料及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及改性聚丙烯技术领域，是一种高韧聚合物复合材料及其制备方法。 

背景技术：

国内塑料加工及改性企业，常常采用共混的方式加工通用塑料，这是现今最实用便捷的加工方式。在“通用塑料工程化”的大背景下，许多企业开始转向纳米填充增强树脂这一方向。聚丙烯(PP)是通用塑料之一，其合成工艺简单、价格低廉、加工性能好，应用十分广泛，但其较差的力学性能及低温脆性使其应用(尤其是作为结构材料)受到了一定的限制。无机纳米粒子材料具有大的比表面积，表面原子占有很大的比例，因此它具有许多不同于宏观的物理及化学特性，在光、电、磁以及催化等方面显示出许多独特的性质。将纳米粒子与聚合物进行有机的复合，利用纳米粒子所具有的物理化学特性以及两者相互作用后所产生新的效应，可实现两者的优势互补，并开发出优异的新功能材料。 

本发明通过特殊工艺，保证了纳米TiO₂粒子在体系内的纳米尺度分散，本发明方法改善了纳米TiO₂粒子填充聚丙烯时纳米TiO₂易团聚的缺点，同时克服了以往纳米级填充物在下料过程中输送困难、易堵料口及“架桥”的缺点。通过此种方法制备的改性聚丙烯复合材料成本低、力学性能优良，简支梁缺口冲击提高200％～300％，断裂伸长率提高140％～160％。本制备方法工艺流程简单，操作方便，可以替代普通的聚丙烯材料，具有非常好的市场应用场景。同时，对于科研院所展开分支领域研究，也提供了新的思路。 

发明内容：

本发明首先制得纳米TiO₂填充母料，将聚丙烯、EPDM、纳米TiO₂粒子和助剂共挤出造粒得到纳米填充母料，对其进行表面处理，然后按照聚合物加工成型的方法将纳米填充母料、聚丙烯树脂和助剂在A型螺杆组合挤出机中挤出得 到改性聚丙烯材料。 

本发明在纳米TiO₂粒子对PP增强增韧的同时，并改善了纳米TiO₂在成型加工过程中易团聚的缺点。此种方法制备的改性聚丙烯复合材料成本低、力学性能优良，对于拓展聚丙烯的应用领域、增加其使用价值有着非常重要的现实意义。技术方案： 

按照重量分数计算，本发明纳米TiO₂粒子改性聚丙烯的制备方法，是由聚丙烯100份、纳米TiO₂粒子1～30份和EPDM 5～20份、助剂0.5～5制备而成。经过大量的实验证明：纳米TiO₂粒子的加入量超过30份时，分散性差、容易团聚，随着其加入量的增加，改性聚丙烯的冲击强度随之下降；纳米TiO₂粒子加入量低于1份时，力学性能提高的不明显。 

优选地，纳米TiO₂粒子改性聚丙烯是由聚丙烯100份、纳米TiO₂粒子10份和EPDM 10份并加入助剂制备而成。 

前述纳米TiO₂粒子改性聚丙烯中的TiO₂的粒径为25nm～100nm。 

优选地，TiO₂的粒径为25nm。经研究表明，随着纳米TiO₂粒子粒径的增大，改性聚丙烯的冲击强度随之降低。 

本发明还提供了是一种高韧聚合物复合材料的制备方法：将聚丙烯、EPDM、纳米TiO₂粒子和助剂挤出造粒得到母料，然后按照聚合物加工成型的方法将聚合物母料、聚丙烯和助剂在A型螺杆组合挤出机中挤出造粒并干燥至水分含量在0.01％以下即得改性聚丙烯。 

其中，A型螺杆组合挤出机的螺杆温度为：I区185℃～190℃、II区190℃～195℃、III区195℃～200℃、IV区195℃～200℃、V区200℃～205℃、VI区200℃～205℃、VII区200℃～205℃、机头温度205℃～215℃，螺杆转速为180～220转/分。 

优选地，A型螺杆组合挤出机的螺杆温度为：I区190℃、II区195℃、III区200℃、IV区200℃、V区205℃、VI区205℃、VII区200℃、机头温度215℃，螺杆转速为200转/分。