[发明专利]一种节能环保材料及其制备方法

说明书

本发明属于环保材料技术领域，特别是涉及一种节能环保材料及其制备方法，该节能环保材料由如下重量份的原料制备而成：聚丙烯100份、氧化锆纤维20~40份、偶联剂2~5份、陶瓷4~8份、增韧剂12~20份、填料助剂9~14份、相容剂5~10份、复合抗氧剂3~6份以及润滑剂0.6~1.2份。本发明将氧化锆纤维和陶瓷用于聚丙烯的改性中与聚丙烯聚合，与聚丙烯形成穿插网络结构，得到稳定的结构体系，使得制备的节能环保材料具有较好的冲击强度、拉伸强度、弯曲强度。

技术领域

本发明涉及环保材料技术领域，具体来说，涉及一种节能环保材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯是很容易被模塑的热塑性树脂，并具有极好的刚性、耐热 性、冲击强度和再生性能。因此发现它可广泛地用于汽车零件，如缓冲器、仪表板及车门装饰。最近，其应用正在扩展到金属如铁为主要材料的领域中。与金属材料比较，聚丙烯具有更高的形态自由度，但尺寸稳定性较低。尤其是已经发现，其室外应用如汽车外板要经历大的温度波动，会引起问题如在间隙和波动幅度方面质量的退化，损害了车辆的外观。

为了克服聚丙烯材料强度较低的缺点，通常的做法是对其进行增强改性，目前主要的方法有以下几种：

（1）利用共混复合改性的原理，在聚丙烯中加入有机刚性粒子。常用有机刚性粒子主要包括聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚苯醚、聚醚醚酮等。尽管有机刚性粒子的加入可以提高聚丙烯的强度，但是，由于聚丙烯/有机刚性粒子共混体系的相容性比较差，导致复合体系的增强效果不是特别理想，而且添加的有机刚性粒子含量往往较高且价格远高于聚丙烯，使得此增强改性体系的成本较高。

（2）利用填充复合改性的原理，在聚丙烯中加入无机填料，其中对聚丙烯增强有效的刚性粒子包括玻璃纤维、高岭土、硅灰石、碳纳米管等。但是刚性粒子与有机刚性粒子相比，其与聚丙烯的相容性更差，往往需要酸洗或者偶联剂对无机填料进行表面活性处理，或是通过加入相容剂改善其与聚丙烯的相容性，提高其增强聚丙烯的效果。制备工艺比较复杂，不易实现连续化生产。

（3）采用共聚、接枝、交联等化学改性方法改善聚丙烯材料的强度。虽然说这种方法可以改善聚丙烯的强度，但是往往工艺过程复杂，成本也较高，不适于工业化生产。

（4）采用调控结晶形态和取向的方法改善聚丙烯材料的强度。在外界拉伸或剪切力场的作用下聚丙烯结晶形态可以从各向同性的晶体结构（球晶）转变成取向的晶体结构（串晶），取向的晶体结构可以提高聚丙烯的强度。但是串晶结构的形成需要强烈的外界拉伸或剪切力场，目前调控结晶形态改善聚丙烯材料强度的制备方法主要为新型的注塑成型技术（震荡剪切注塑成型等），而在剪切速率较低的挤出成型过程中很难制备高含量，结晶完善的串晶结构，难以通过自身结晶形态的调控制备高强度聚丙烯基板材、片材以及膜材料。利用挤出后拉伸技术制备聚丙烯，聚丙烯/碳纳米管复合材料，发现即使很高的后拉伸比，纯的聚丙烯的结晶形态也难以实现各向同性的球晶到各向异性串晶的转变，只有加入碳纳米管后取向的碳纳米管作为结晶模板，聚丙烯/碳纳米管复合材料才能在较高的后拉伸作用下得到具有取向结构的串晶。但是第二组分的加入难以达到食品包装和生物医用等领域对聚丙烯材料的透明性和安全性等性能要求。

聚丙烯力学性能的绝对值高于聚丙烯，但在塑料材料中仍属于偏低的品种，但其拉伸强度仅可达到30MPa或稍高的水平，这大大限制了聚丙烯材料的应用范围。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种节能环保材料及其制备方法，以解决聚丙烯材料强度偏低而存在的技术问题。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：