本发明涉及材料科学技术领域，具体而言，涉及一种复合材料及其制备方法与应用。
背景技术：
双壁波纹管是采用高强度波形设计和加工工艺制造的新型结构壁管材料，具有结构新颖，耐压强度高、施工快速、方便；耐高温、阻燃、抗震、使用寿命长等一系列优点。在二十世纪中期，随着工业生产的高速发展以及高分子材料的迅速推广应用。一方面，一些电阻率很高的高分子材料如塑料、橡胶等的制品的广泛应用以及现代生产过程的高速化，使得静电能积累到很高的程度，另一方面，静电敏感材料的生产和使用，如轻质油品、火药、固态电子器件等，工矿企业部门受静电的危害也越来越突出，静电危害造成了相当严重的后果和损失。
相关技术中所制备的双壁波纹管阻燃性能、抗静电性、力学性能和加工性能差，不能满足实际应用需求。
有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种复合材料，所述的复合材料加工性能、阻燃性能、抗静电性和力学性能优异。
本发明的第二目的在于提供一种所述的复合材料的制备方法，该方法工艺简单，操作方便，效益高，适于大规模工业化生产。
本发明的第三目的在于提供一种所述的复合材料的应用，所述的复合材料能够用于制备双壁波纹管，能够有效改善其加工性能、阻燃性能、抗静电性和力学性能。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种复合材料，主要由以下质量份数的原料制备得到：
聚丙烯40-70份、聚烯烃弹性体5-30份、阻燃剂12-22份、无机粉体5-25份、抗静电剂3-6份、相容剂2-8份、交联剂0.2-0.6份、耐磨剂0.5-3份、热稳定剂0.4-0.6份和紫外光吸收剂0.4-0.6份。
本发明复合材料采用特定用量配比的聚丙烯、聚烯烃弹性体、阻燃剂、无机粉体、抗静电剂、相容剂、交联剂、耐磨剂、热稳定剂和紫外光吸收剂制备得到，能够有效改善所得制品的加工性能、耐磨性能、阻燃性能和力学性能。
优选地，主要由以下质量份数的原料制备得到：
聚丙烯40-50份、聚烯烃弹性体10-30份、阻燃剂14-22份、无机粉体5-10份、抗静电剂4-6份、相容剂2-8份、交联剂0.2-0.6份、耐磨剂1-3份、热稳定剂0.4-0.6份和紫外光吸收剂0.4-0.6份。
进一步优选地，主要由以下质量份数的原料制备得到：
聚丙烯45份、聚烯烃弹性体18份、阻燃剂18份、无机粉体5份、抗静电剂5份、相容剂5份、交联剂0.4份、耐磨剂2份、热稳定剂0.5份和紫外光吸收剂0.5份。
可选地，所述聚丙烯包括均聚聚丙烯。
可选地，所述聚丙烯在190℃，2.16kg条件下的熔融流动速率为2-25g/10min。
可选地，所述阻燃剂包括含有双键反应基团的有卤阻燃剂中的一种或多种，优选包括丙烯酸五溴苄酯、2,4,6-丙烯酸三溴苯酯和2,4,6-甲基丙烯酸三溴苯酯中的一种或多种。
可选地，所述无机粉体包括滑石粉、碳酸钙和云母中的一种或多种。
可选地，所述无机粉体通过乙烯基三甲氧硅烷处理。
可选地，所述抗静电剂包括内混型抗静电剂中的一种或多种，优选包括铵盐类化合物、烷基咪唑啉类化合物、磷盐类和硫盐类化合物一种或多种。
可选地，所述相容剂包括聚丙烯接枝马来酸酐。
可选地，所述相容剂在190℃，2.16kg条件下的熔融流动速率为50-130g/10min。
可选地，所述交联剂包括外交联剂中的一种或多种，优选包括二-(叔丁基过氧化异丙基)苯和三烯丙基异氰脲酸酯中的一种或多种，进一步优选包括二-(叔丁基过氧化异丙基)苯和三烯丙基异氰脲酸酯。
优选地，所述二-(叔丁基过氧化异丙基)苯和三烯丙基异氰脲酸酯的质量比为2-4：1，优选为3：1。
可选地，所述耐磨剂包括聚四氟乙烯。
可选地，所述热稳定剂包括抗氧剂中的一种或多种，优选包括2,6-叔丁基-4-甲基苯酚、四(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯、3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸十八酯、亚磷酸三苯酯和亚磷酸三壬基苯酯中的一种或多种。
可选地，所述紫外光吸收剂包括二苯甲酮类紫外光吸收剂、苯并三唑类紫外光吸收剂和哌啶类紫外光吸收剂中的一种或多种，优选包括2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2，2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2(2-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑和双(2，2，6，6-四甲基哌啶)癸二酸酯中的一种或多种。
上述的一种复合材料的制备方法，按比例将聚丙烯、聚烯烃弹性体、阻燃剂、无机粉体、抗静电剂、相容剂、交联剂、耐磨剂、热稳定剂和紫外光吸收剂共混挤出，得到一种复合材料。
本发明一种复合材料的制备方法工艺简单，操作方便，效益高，适于大规模工业化生产。
可选地，所述挤出采用双螺杆挤出机进行。
可选地，所述挤出的温度为175-215℃。
上述的一种复合材料的应用，所述复合材料用于制备双壁波纹管。
本发明复合材料能够用于制备双壁波纹管，能够有效改善其加工性能、阻燃性能、抗静电性和力学性能。
可选地，所述双壁波纹管为方形双壁波纹管。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明复合材料采用特定用量配比的聚丙烯、聚烯烃弹性体、阻燃剂、无机粉体、抗静电剂、相容剂、交联剂、耐磨剂、热稳定剂和紫外光吸收剂制备得到，可用于制备双壁波纹管，能够有效改善所得制品的加工性能、耐磨性能、阻燃性能和力学性能。本发明一种复合材料的制备方法工艺简单，操作方便，效益高，适于大规模工业化生产。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明具体实施方式提供了一种复合材料，主要由以下质量份数的原料制备得到：
聚丙烯(pp)40-70份、聚烯烃弹性体(poe)5-30份、阻燃剂12-22份、无机粉体5-25份、抗静电剂3-6份、相容剂2-8份、交联剂0.2-0.6份、耐磨剂0.5-3份、热稳定剂0.4-0.6份和紫外光吸收剂0.4-0.6份。
本发明复合材料采用特定用量配比的聚丙烯、聚烯烃弹性体、阻燃剂、无机粉体、抗静电剂、相容剂、交联剂、耐磨剂、热稳定剂和紫外光吸收剂制备得到，能够有效改善所得复合材料的加工性能、耐磨性能、阻燃性能和力学性能。
优选地，主要由以下质量份数的原料制备得到：
聚丙烯(pp)40-50份、聚烯烃弹性体(poe)10-30份、阻燃剂14-22份、无机粉体5-10份、抗静电剂4-6份、相容剂2-8份、交联剂0.2-0.6份、耐磨剂1-3份、热稳定剂0.4-0.6份和紫外光吸收剂0.4-0.6份。
进一步优选地，主要由以下质量份数的原料制备得到：
聚丙烯(pp)45份、聚烯烃弹性体(poe)18份、阻燃剂18份、无机粉体5份、抗静电剂5份、相容剂5份、交联剂0.4份、耐磨剂2份、热稳定剂0.5份和紫外光吸收剂0.5份。
采用特定用量配比的聚丙烯、聚烯烃弹性体、阻燃剂、无机粉体、抗静电剂、相容剂、交联剂、耐磨剂、热稳定剂和紫外光吸收剂，有助于进一步提高所得复合材料的加工性能、耐磨性能、阻燃性能和力学性能。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述聚丙烯(pp)包括均聚聚丙烯。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述聚丙烯(pp)在190℃，2.16kg条件下的熔融流动速率为2-25g/10min。
采用特定聚丙烯，有助于改善所得复合材料的强度。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述阻燃剂包括含有双键反应基团的有卤阻燃剂中的一种或多种，优选包括丙烯酸五溴苄酯、2,4,6-丙烯酸三溴苯酯和2,4,6-甲基丙烯酸三溴苯酯中的一种或多种。
采用特定含有双键反应基团的阻燃剂，有助于使其与聚烯烃弹性体实现共交联，来克服阻燃剂本身很难进入到完全交联的橡胶分散相中的困难，从而解决阻燃剂不易分散和易降解的问题。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述无机粉体包括滑石粉、碳酸钙和云母中的一种或多种。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述无机粉体通过乙烯基三甲氧硅烷处理。
可选地，所述通过乙烯基三甲氧硅烷处理可采用常规方法进行，本发明具体实施方式中采用高混机，将无机粉体搅拌加热至70℃，再加入无机粉体重量2％的乙烯基三甲氧硅烷，保温搅拌30min，冷却得到经过乙烯基三甲氧硅烷处理的无机粉体。
采用通过含有双键反应基团的乙烯基三甲氧硅烷处理的特定无机粉体，有助于使其与聚烯烃弹性体实现共交联，来克服无机粉体本身很难进入到完全交联的橡胶分散相中的困难，从而充分提高所得复合材料的强度。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述抗静电剂包括内混型抗静电剂中的一种或多种，优选包括铵盐类化合物、烷基咪唑啉类化合物、磷盐类和硫盐类化合物一种或多种。
采用特定抗静电剂，有助于进一步提高所得复合材料的抗静电性能。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述相容剂包括聚丙烯接枝马来酸酐。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述相容剂在190℃，2.16kg条件下的熔融流动速率为50-130g/10min。
采用特定相容剂，有助于提高物料流动性，改善加工性能。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述交联剂包括外交联剂中的一种或多种，优选包括二-(叔丁基过氧化异丙基)苯(无味dcp)和三烯丙基异氰脲酸酯(taic)中的一种或多种，进一步优选包括二-(叔丁基过氧化异丙基)苯(无味dcp)和三烯丙基异氰脲酸酯(taic)。
优选地，所述二-(叔丁基过氧化异丙基)苯(无味dcp)和三烯丙基异氰脲酸酯(taic)的质量比为2-4：1，优选为3：1。
采用特定的交联剂，有助于促进交联反应的进行，提高所得复合材料的机械性能。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述耐磨剂包括聚四氟乙烯。
采用特定耐磨剂，有助于进一步降低所得复合材料的摩擦系数，改善所得复合材料的耐磨性能。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述热稳定剂包括抗氧剂中的一种或多种，优选包括2,6-叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧剂-264)、四(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯(抗氧剂-1010)、3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸十八酯(抗氧剂-1076)、亚磷酸三苯酯(tpp)、亚磷酸三壬基苯酯(tnp)中的一种或多种。
采用特定热稳定剂，能够有效延缓或抑制所得复合材料的氧化过程的进行，从而阻止所得复合材料的老化并延长其使用寿命。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述紫外光吸收剂包括二苯甲酮类紫外光吸收剂、苯并三唑类紫外光吸收剂和哌啶类紫外光吸收剂中的一种或多种，优选包括2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(uv-9)、2，2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮(uv-24)、2(2-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑(uv-328)、双(2，2，6，6-四甲基哌啶)癸二酸酯中的一种或多种。
采用特定紫外光吸收剂，能够有效吸收阳光及荧光光源中的紫外线部分，防止紫外线对所得复合材料产生破坏，提高所得复合材料在长时间光照下的稳定性。
本发明具体实施方式提供了上述的一种复合材料的制备方法，按比例将聚丙烯、聚烯烃弹性体、阻燃剂、无机粉体、抗静电剂、相容剂、交联剂、耐磨剂、热稳定剂和紫外光吸收剂共混挤出，得到一种复合材料。
本发明一种复合材料的制备方法工艺简单，操作方便，效益高，适于大规模工业化生产。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述挤出采用双螺杆挤出机进行。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述挤出的温度为175-215℃。
采用特定挤出温度，有助于改善物料的流动性，提高加工性能。
本发明具体实施方式提供了上述的一种复合材料的应用，所述复合材料用于制备双壁波纹管。
本发明复合材料能够用于制备双壁波纹管，能够有效改善其加工性能、阻燃性能、抗静电性和力学性能。
可选地，所述双壁波纹管为方形双壁波纹管。
实施例1
一种复合材料的制备方法，包括：
(1)分别称量均聚聚丙烯(牌号为hp602n，生产商为利安德巴塞尔工业公司)40kg、聚烯烃弹性体(牌号为8402，生产商为陶氏化学公司)5kg、丙烯酸五溴苄酯12kg、通过乙烯基三甲氧硅烷处理的滑石粉5kg、2-烷基-1-羟乙基咪唑啉硫酸酯3kg、聚丙烯接枝马来酸酐(牌号为350k，生产商为利安德巴塞尔工业公司)2kg、二-(叔丁基过氧化异丙基)苯0.4kg、三烯丙基异氰脲酸酯0.2kg、聚四氟乙烯(牌号为6c，生产商为杜邦公司)0.5kg、2,6-叔丁基-4-甲基苯酚0.4kg和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.4kg；
(2)将上述原料加入双螺杆挤出机，在175℃共混挤出，得到复合材料，可用于制备方形电力双壁波纹管。
实施例2
一种复合材料的制备方法，包括：
(1)分别称量均聚聚丙烯(牌号为hp602n，生产商为利安德巴塞尔工业公司)70kg、聚烯烃弹性体(牌号为8402，生产商为陶氏化学公司)30kg、2,4,6-丙烯酸三溴苯酯22kg、通过乙烯基三甲氧硅烷处理的碳酸钙25kg、十四烷基三甲基氯化铵6kg、聚丙烯接枝马来酸酐(牌号为350k，生产商为利安德巴塞尔工业公司)8kg、二-(叔丁基过氧化异丙基)苯0.16kg、三烯丙基异氰脲酸酯0.04kg、聚四氟乙烯(牌号为6c，生产商为杜邦公司)3kg、四(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯0.6kg和2，2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.6kg；
(2)将上述原料加入双螺杆挤出机，在215℃共混挤出，得到复合材料，可用于制备方形电力双壁波纹管。
实施例3
一种复合材料的制备方法，包括：
(1)分别称量均聚聚丙烯(牌号为hp602n，生产商为利安德巴塞尔工业公司)50kg、聚烯烃弹性体(牌号为8402，生产商为陶氏化学公司)10kg、2,4,6-甲基丙烯酸三溴苯酯14kg、通过乙烯基三甲氧硅烷处理的云母10kg、2-烷基1,1-二羟乙基咪唑啉高氯酸盐4kg、聚丙烯接枝马来酸酐(牌号为350k，生产商为利安德巴塞尔工业公司)4kg、二-(叔丁基过氧化异丙基)苯0.2kg、三烯丙基异氰脲酸酯0.1kg、聚四氟乙烯(牌号为6c，生产商为杜邦公司)1kg、3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸十八酯0.5kg和2(2-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑0.5kg；
(2)将上述原料加入双螺杆挤出机，在190℃共混挤出，得到复合材料，可用于制备方形电力双壁波纹管。
实施例4
一种复合材料的制备方法，包括：
(1)分别称量均聚聚丙烯(牌号为hp602n，生产商为利安德巴塞尔工业公司)45kg、聚烯烃弹性体(牌号为8402，生产商为陶氏化学公司)18kg、丙烯酸五溴苄酯18kg、通过乙烯基三甲氧硅烷处理的滑石粉5kg、十六烷基三甲基氯化铵5kg、聚丙烯接枝马来酸酐(牌号为350k，生产商为利安德巴塞尔工业公司)5kg、二-(叔丁基过氧化异丙基)苯0.3kg、三烯丙基异氰脲酸酯0.1kg、聚四氟乙烯(牌号为6c，生产商为杜邦公司)2kg、亚磷酸三苯酯0.5kg和双(2，2，6，6-四甲基哌啶)癸二酸酯)0.5kg；
(2)将上述原料加入双螺杆挤出机，在200℃共混挤出，得到复合材料，可用于制备方形电力双壁波纹管。
对比例1
采用与实施例1相同的方法，区别在于，不使用丙烯酸五溴苄酯、2-烷基-1-羟乙基咪唑啉硫酸酯、聚丙烯接枝马来酸酐和聚四氟乙烯，制备得到复合材料。
对比例2
采用与实施例2相同的方法，区别在于，不使用十四烷基三甲基氯化铵、聚丙烯接枝马来酸酐和聚四氟乙烯，制备得到复合材料。
对比例3
采用与实施例3相同的方法，区别在于，不使用2-烷基1,1-二羟乙基咪唑啉高氯酸盐和聚丙烯接枝马来酸酐，制备得到复合材料。
对比例4
采用与实施例4相同的方法，区别在于，不使用聚丙烯接枝马来酸酐和聚四氟乙烯，制备得到复合材料。
分别将本发明各实施例和对比例所得复合材料分别按照对应标准(拉伸强度gb/t1040.2-2006/1a/50、悬臂梁缺口冲击强度gb/t1843-2008/a、表面电阻gb/t1410-2006、极限氧指数gb/t2406.1-2008、燃烧等级gb/t2408-2008)制备成标准测试样条，进行性能测试，所得结果如表1所示：
表1本发明复合材料性能测试结果
通过表1可以看出，本发明所得复合材料与简单的聚丙烯、聚烯烃弹性体和无机粉体体系相比，拉伸轻度略有降低，但抗冲击性能、抗静电性能、阻燃性能和加工性能均全面提高；采用特定相容剂和耐磨剂配合使用，有效改善了物料的加工性能，使其更易加工成型，有效解决了加工过程中阻燃剂、无机粉体不易分散的问题。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。