[发明专利]一种无机纳米聚合物改性高强度塑料及制备方法

说明书

本发明提供一种无机纳米聚合物改性高强度塑料及制备方法，包括以下质量组份：聚合物基体材料50～100、无机纳米聚合物0～50，增塑剂0.1～0.5，抗氧剂0.1～2；所述无机纳米聚合物包括以下质量组分：纳米硅溶胶20％～70％、烷氧基硅烷10％～70％、酸催化剂0.01％～5％、阴离子改性剂0.1％～10％、阻聚剂0.05％～0.2％和2％～20％水溶性溶剂，制备过程为将聚合物基体材料、无机纳米聚合物、增塑剂和氧化剂高温熔融后共混后挤出造粒，即得无机纳米聚合物改性高强度塑料。本发明制备的高强度塑料其力学性能和耐磨性能得到显著提升，无机纳米聚合物表面含有活性基团，与聚合物基体材料相容性极佳，制备的复合材料在长期使用过程中粒子无迁移和团聚现象，无应力缺陷。

技术领域

本发明属于塑料材料技术领域，具体涉及一种无机纳米聚合物改性高强度塑料及制备方法。

背景技术

制备高强度的聚烯烃材料是高分子科学领域研究热点之一，聚烯烃材料的特殊性能决定了其在生活和工业中的用途，单一的聚烯烃塑料的强度并不能完全满足市场需求，因此对聚烯烃材料进行改性是提高其强度、拓展其应用领域的重要手段。

聚酰胺材料作为机械零部件材料，能承受较高的机械应力以及适应更严格的化学、物理环境，具有质量轻、噪声低、耐腐蚀、化学性质稳定的特点，同时具备可设计性强、成本较低、工艺相对简单的优点。随着聚合物类材料在摩擦领域的广泛运用，摩擦引起磨损造成零部件失效的问题亟待解决。

目前，制备无机纳米材料改性的复合材料主要有五种方法：(1)原位聚合法，先将无机纳米粒子均匀分散于溶液中，再进行乳液聚合、本体聚合、氧化聚合或缩聚，制备的材料粒子分布均匀，但这种方法成本高，工艺复杂。(2)直接分散法，让纳米粒子直接分散在基体材料中，条件易控制，成本低，但纳米粒子易团聚，导致性能缺陷。(3)插层复合法，利用具备层状结构的无机材料插入聚合物基体中形成多层复合材料，但分散相的尺寸较大，难以控制。(4)溶胶-凝胶法，可以制备多种聚合物基复合材料，但干燥过程中由于溶剂的挥发，造成内部应力大，材料容易产生裂纹。(5)共混复合法，在熔融、乳液或溶液状态下，将无机纳米材料粉体与基体材料混合，从而制得多种聚合物基复合材料，但由于常规的无机纳米材料和聚合物的相容性缺陷，通过这种方法制备的复合材料中的纳米材料易团聚，从而导致应力缺陷。

发明专利CN201080051767.7公布了一种交联的熔融成型的制品以及制备该制品的组合物，公开了可交联混合物，其包含聚烯烃、烷氧基硅烷、有机基聚硅氧烷、自由基引发剂；和液体聚合物改性剂。有机基聚硅氧烷包含两个或更多个羟基端基。当使可交联混合物熔融成型时，形成独特交联的组合物。液体聚合物改性剂改善熔融成型的制品的挠性而不会降低介电强度，通过液体聚合物对聚烯烃进行改性，改性后的材料会有应力缺陷。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本申请提供一种无机纳米聚合物改性高强度塑料及制备方法，本发明采用的无机纳米聚合物表面留有活性基团，与聚合物材料的相容性极佳，通过熔融共挤出造粒即可制备得到改性材料，显著提高了基体材料的耐磨耐热和力学性能，并且不影响基体材料的韧性，无机纳米聚合物与基体材料的相容性好，无应力缺陷。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种无机纳米聚合物改性高强度塑料，包括以下质量组份：聚合物基体材料50～100、无机纳米聚合物0～50，增塑剂0.1～0.5，抗氧剂0.1～2；所述无机纳米聚合物包括以下质量组分：纳米硅溶胶20％～70％、烷氧基硅烷10％～70％、酸催化剂0.01％～5％、阴离子改性剂0.1％～10％、阻聚剂0.05％～0.2％和2％～20％水溶性溶剂。