[发明专利]一种纳米复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米改性复合材料领域，涉及一种纳米复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

聚乙烯由于质轻、无毒，具有优异的介电性能、化学稳定性和抗腐蚀等优点，且价格低廉，成型加工容易，可广泛应用于电器、化工、食品、机械等行业。随着科学技术的不断发展，对于聚乙烯材料的性能提出了更高的要求，希望其具有更加优良的力学性能和耐热耐老化性能。因此，对于聚乙烯的改性时目前研究的热点。

CN 103881187 A公开了一种纳米碳纤维改性聚乙烯材料，其组分按质量百分数配比为：聚乙烯50％～70％、纳米碳纤维3％～15％、填料15％～40％、相容剂2％～5％、分散剂0.1％～2％、偶联剂0.1％～1％、抗氧剂0.1％～1％、其它添加剂0.1％～1％。该发明制得的纳米碳纤维改性聚乙烯材料，具有高强度、高弹性、高刚度和显著提高抗静电能力。

CN 1817954 A公开了一种聚烯烃/层状硅酸盐纳米复合材料及其制备方法，其复合材料的制备工艺步骤为：在反应器中通入氮气，然后将聚烯烃、未改性层状硅酸盐、第一单体、第二单体、第三单体、引发剂，浸泡溶胀，经搅拌后将产物真空状态下干燥得到改性母料，将母料、聚烯烃混合均匀，混炼得到聚烯烃/层状硅酸盐纳米复合材料。然而该材料的力学性能并不是很好，此外其耐热耐老化性能一般。

因此，在本领域中，期望得到一种具有更加优良的机械性能以及具有良好耐热耐老化性能的聚乙烯复合材料。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种纳米复合材料及其制备方法和应用。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种纳米复合材料，所述纳米复合材料由纳米改性母料与聚乙烯制备得到，所述纳米改性母料由以下重量份的组分制备得到：

在本发明中纳米复合材料采用聚乙烯、纳米碳酸钙、陶瓷纳米颗粒、纳米纤维素、硅烷偶联剂、第一单体、第二单体和引发剂制备得到纳米改性母料，该纳米改性母料中由于分散有纳米碳酸钙、陶瓷纳米颗粒和纳米纤维素，使得纳米改性母料具有良好的机械性能，此外，硅烷偶联剂能够增强纳米碳酸钙、纳米纤维素和陶瓷纳米颗粒与聚乙烯材料的相容性，使其具有更好的分散效果，以获得更加优异的性能。

在本发明的纳米改性母料的制备原料中，聚乙烯的用量为50-60重量份，例如51重量份、52重量份、53重量份、54重量份、55重量份、56重量份、57重量份、58重量份或59重量份。

在本发明的纳米改性母料的制备原料中，纳米碳酸钙的用量为10-15重量份，例如11重量份、11.5重量份、12重量份、12.5重量份、13重量份、13.5重量份、14重量份、14.5重量份或15重量份。

在本发明的纳米改性母料的制备原料中，陶瓷纳米颗粒的用量为10-15重量份，例如10.4重量份、10.8重量份、11重量份、11.3重量份、11.5重量份、11.8重量份、12重量份、12.5重量份、12.8重量份、13重量份、13.5重量份、13.8重量份、14重量份、14.3重量份、14.5重量份或14.8重量份。

在本发明的纳米改性母料的制备原料中，纳米纤维素的用量为5-8重量份，例如5.5重量份、5.8重量份、6重量份、6.3重量份、6.5重量份、6.8重量份、7重量份、7.3重量份、7.5重量份或7.8重量份。

在本发明的纳米改性母料的制备原料中，硅烷偶联剂的用量为10-20重量份，例如10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份或19重量份。

在本发明的纳米改性母料的制备原料中，第一单体的用量为10-30重量份，例如11重量份、13重量份、15重量份、17重量份、20重量份、22重量份、24重量份、26重量份、28重量份或29重量份。

在本发明的纳米改性母料的制备原料中，第二单体的用量为10-30重量份，例如11重量份、13重量份、15重量份、17重量份、20重量份、22重量份、24重量份、26重量份、28重量份或29重量份。

在本发明的纳米改性母料的制备原料中，引发剂的用量为0.3-3重量份，例如0.4重量份、0.6重量份、0.8重量份、1重量份、1.3重量份、1.5重量份、1.8重量份、2重量份、2.3重量份、2.5重量份或2.8重量份。

优选地，所述聚乙烯为高密度聚乙烯或低密度聚乙烯