该发明涉及一种陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术：
：聚丙烯是五大通用塑料之一，具有密度小、耐挠曲、强度高、绝缘性好、耐腐蚀等优势。不足之处是低温冲击性能较差、易老化、成型收缩率大。聚丙烯可用于汽车保险杠、包装材料、管材、片材、棒材、日用品等多领域。目前，聚丙烯材料在耐磨性能和力学强度需要进一步提升。该发明采用聚丙烯、陶瓷聚合物、金属合金粉、聚硫橡胶、环氧硬脂酸辛酯制备了陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料，通过挤出、注塑、模压、吹塑等工艺制备成各种塑料制品，该方法制备的陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料具有优异的耐磨性能和力学强度。技术实现要素：该发明的目的在于提供一种陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料的制备方法，该方法通过改变反应物原料和工艺方式，制备的材料具有优异的耐磨性能和力学强度。为了实现上述目的，该发明的技术方案如下。一种陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料及其制备方法，具体包括以下步骤：(1)、将钾粉、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐、十二烷基苯磺酸钠和甲基丙烯酸甲酯按照质量份数比为30：55～70：4～6：10～17加入到反应器中，搅拌速度为90～110r/min，维持体系温度20～26℃条件下反应0.5，得到改性钾粉；(2)、将硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸铜、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐和改性钾粉按照质量份数比35：25～40：52～65：135～170：45～65加入到反应器中，搅拌速度为70～80r/min，维持体系温度20～25℃条件下反应0.3～1h，产物经过滤，80℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，在氮气保护下，于600℃焙烧3h，产物经研磨、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，得到金属合金粉；(3)、将硅酸、钛酸、钨酸、钼酸、镓酸、丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酰胺和安息香甲醚按照质量份数比100：10～18：7～12：3～8：1～3：70～105：15～20：0.3～0.9加入到反应釜中，反应温度为30℃，反应0.5h，经1000w汞灯光照5s，在氮气保护下，于600℃焙烧3h，产物经研磨、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，即得到陶瓷聚合物；(4)、将聚丙烯、陶瓷聚合物、金属合金粉、聚硫橡胶、环氧硬脂酸辛酯、二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、硬脂酸锌按照质量份数比100：26～37：22～35：12～18：7～13：3～8：6～13加入到开炼机中，用开炼机在温度186～220℃混合反应0.1～0.3h，用挤出机在温度196～230℃挤出造粒，即得到陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料。该发明所述的陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料的制备方法，包括下列步骤：(1)、将钾粉、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐、十二烷基苯磺酸钠和甲基丙烯酸甲酯按照质量份数比为30：55～70：4～6：10～17加入到反应器中，搅拌速度为90～110r/min，维持体系温度20～26℃条件下反应0.5，得到改性钾粉；所述的1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐和甲基丙烯酸甲酯的目的为了降低钾粉的化学活性，提高钾粉储存和使用过程中的安全性。(2)、将硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸铜、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐和改性钾粉按照质量份数比35：25～40：52～65：135～170：45～65加入到反应器中，搅拌速度为70～80r/min，维持体系温度20～25℃条件下反应0.3～1h，产物经过滤，80℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，在氮气保护下，于600℃焙烧3h，产物经研磨、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，得到金属合金粉；所述的硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸铜的目的为了提供锌源、钙源、铜源的同时，生成的硬脂酸钾能提高生成的锌、钙、铜的分散性；所述的1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐的目的为了溶解硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸铜以及提供反应所需场所。(3)、将硅酸、钛酸、钨酸、钼酸、镓酸、丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酰胺和安息香甲醚按照质量份数比100：10～18：7～12：3～8：1～3：70～105：15～20：0.3～0.9加入到反应釜中，反应温度为30℃，反应0.5h，经1000w汞灯光照5s，在氮气保护下，于600℃焙烧3h，产物经研磨、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，即得到陶瓷聚合物；所述的丙烯酸二甲氨基乙酯和丙烯酰胺的目的为了提高原料的分散性和稳定性。(4)、将聚丙烯、陶瓷聚合物、金属合金粉、聚硫橡胶、环氧硬脂酸辛酯、二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、硬脂酸锌按照质量份数比100：26～37：22～35：12～18：7～13：3～8：6～13加入到开炼机中，用开炼机在温度186～220℃混合反应0.1～0.3h，用挤出机在温度196～230℃挤出造粒，即得到陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料；所述的聚硫橡胶的目的为了提高聚丙烯的力学强度；所述的环氧硬脂酸辛酯的目的为了提高聚丙烯的耐磨性和力学强度。该发明的有益效果在于：1、钾粉具有高化学活性，钾粉在储存和使用过程中，需要进行特殊处理；采用有机材料对钾粉进行表面包覆，从而降低钾粉的化学活性，提高了钾粉储存和使用的安全性；2、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐能溶解硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸铜，硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸铜经钾粉还原后，生成的硬脂酸钾能对锌、钙、铜表面进行乳化包覆，能提高锌、钙、铜的分散稳定性；经高温处理后，乳化后的锌、钙、铜形成锌钙铜合金金属粉，合金金属粉在聚丙烯中具有优异分散稳定性的同时，合金金属粉还能提高聚丙烯的耐磨性能；3、陶瓷聚合物具有优异的耐磨性，在光照条件下，丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酰胺逐步聚合，硅酸、钛酸、钨酸、钼酸、镓酸被固定在聚丙烯酸二甲氨基乙酯-丙烯酰胺结构中，从而提高硅酸、钛酸、钨酸、钼酸、镓酸在聚丙烯酸二甲氨基乙酯-丙烯酰胺中的分散性和稳定性，经高温处理后，陶瓷聚合物能提高聚丙烯的分散性、耐磨性和力学强度；4、聚硫橡胶具有优异的韧性，能提高聚丙烯的力学强度；环氧硬脂酸辛酯具有优异的耐磨和力学强度，能提高聚丙烯的耐磨性和力学强度。具体实施方式下面结合实施例对该发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解该发明。实施例1一种陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取30份钾粉、63份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐、4.5份十二烷基苯磺酸钠和13份甲基丙烯酸甲酯加入到反应器中，搅拌速度为100r/min，维持体系温度23℃条件下反应0.5，得到改性钾粉；(2)、称取35份硬脂酸锌、30份硬脂酸钙、55份硬脂酸铜、150份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐和53份改性钾粉加入到反应器中，搅拌速度为73r/min，维持体系温度22℃条件下反应0.4h，产物经过滤，80℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，在氮气保护下，于600℃焙烧3h，产物经研磨、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，得到金属合金粉；(3)、称取100份硅酸、13份钛酸、9份钨酸、6份钼酸、2份镓酸、85份丙烯酸二甲氨基乙酯、18份丙烯酰胺和0.5份安息香甲醚加入到反应釜中，反应温度为30℃，反应0.5h，经1000w汞灯光照5s，在氮气保护下，于600℃焙烧3h，产物经研磨、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，即得到陶瓷聚合物；(4)、称取100份聚丙烯、35份陶瓷聚合物、29份金属合金粉、15份聚硫橡胶、10份环氧硬脂酸辛酯、5份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、10份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度190℃混合反应0.2h，用挤出机在温度210℃挤出造粒，即得到陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料。实施例2一种陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取30份钾粉、55份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐、4份十二烷基苯磺酸钠和10份甲基丙烯酸甲酯加入到反应器中，搅拌速度为90r/min，维持体系温度20℃条件下反应0.5，得到改性钾粉；(2)、称取35份硬脂酸锌、25份硬脂酸钙、52份硬脂酸铜、135份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐和45份改性钾粉加入到反应器中，搅拌速度为70r/min，维持体系温度20℃条件下反应0.3h，产物经过滤，80℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，在氮气保护下，于600℃焙烧3h，产物经研磨、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，得到金属合金粉；(3)、称取100份硅酸、10份钛酸、7份钨酸、3份钼酸、1份镓酸、70份丙烯酸二甲氨基乙酯、15份丙烯酰胺和0.3份安息香甲醚加入到反应釜中，反应温度为30℃，反应0.5h，经1000w汞灯光照5s，在氮气保护下，于600℃焙烧3h，产物经研磨、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，即得到陶瓷聚合物；(4)、称取100份聚丙烯、26份陶瓷聚合物、22份金属合金粉、12份聚硫橡胶、7份环氧硬脂酸辛酯、3份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、6份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度186℃混合反应0.3h，用挤出机在温度196℃挤出造粒，即得到陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料。实施例3一种陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取30份钾粉、70份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐、6份十二烷基苯磺酸钠和17份甲基丙烯酸甲酯加入到反应器中，搅拌速度为110r/min，维持体系温度26℃条件下反应0.5，得到改性钾粉；(2)、称取35份硬脂酸锌、40份硬脂酸钙、65份硬脂酸铜、170份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐和65份改性钾粉加入到反应器中，搅拌速度为80r/min，维持体系温度25℃条件下反应1h，产物经过滤，80℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，在氮气保护下，于600℃焙烧3h，产物经研磨、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，得到金属合金粉；(3)、称取100份硅酸、18份钛酸、12份钨酸、8份钼酸、3份镓酸、105份丙烯酸二甲氨基乙酯、20份丙烯酰胺和0.9份安息香甲醚加入到反应釜中，反应温度为30℃，反应0.5h，经1000w汞灯光照5s，在氮气保护下，于600℃焙烧3h，产物经研磨、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，即得到陶瓷聚合物；(4)、称取100份聚丙烯、37份陶瓷聚合物、35份金属合金粉、18份聚硫橡胶、13份环氧硬脂酸辛酯、8份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、13份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度220℃混合反应0.1h，用挤出机在温度230℃挤出造粒，即得到陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料。实施例4一种陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取30份钾粉、63份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐、5份十二烷基苯磺酸钠和13份甲基丙烯酸甲酯加入到反应器中，搅拌速度为98r/min，维持体系温度23℃条件下反应0.5，得到改性钾粉；(2)、称取35份硬脂酸锌、29份硬脂酸钙、55份硬脂酸铜、155份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐和49份改性钾粉加入到反应器中，搅拌速度为76r/min，维持体系温度21℃条件下反应0.7h，产物经过滤，80℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，在氮气保护下，于600℃焙烧3h，产物经研磨、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，得到金属合金粉；(3)、称取100份硅酸、14份钛酸、9份钨酸、6份钼酸、2份镓酸、85份丙烯酸二甲氨基乙酯、18份丙烯酰胺和0.6份安息香甲醚加入到反应釜中，反应温度为30℃，反应0.5h，经1000w汞灯光照5s，在氮气保护下，于600℃焙烧3h，产物经研磨、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，即得到陶瓷聚合物；(4)、称取100份聚丙烯、34份陶瓷聚合物、32份金属合金粉、15份聚硫橡胶、10份环氧硬脂酸辛酯、7份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、8份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度190℃混合反应0.3h，用挤出机在温度199℃挤出造粒，即得到陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料。实施例5一种陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取30份钾粉、67份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐、5.8份十二烷基苯磺酸钠和16份甲基丙烯酸甲酯加入到反应器中，搅拌速度为97r/min，维持体系温度23℃条件下反应0.5，得到改性钾粉；(2)、称取35份硬脂酸锌、31份硬脂酸钙、64份硬脂酸铜、160份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐和61份改性钾粉加入到反应器中，搅拌速度为73r/min，维持体系温度22℃条件下反应0.6h，产物经过滤，80℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，在氮气保护下，于600℃焙烧3h，产物经研磨、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，得到金属合金粉；(3)、称取100份硅酸、13份钛酸、9份钨酸、5份钼酸、2份镓酸、95份丙烯酸二甲氨基乙酯、16份丙烯酰胺和0.7份安息香甲醚加入到反应釜中，反应温度为30℃，反应0.5h，经1000w汞灯光照5s，在氮气保护下，于600℃焙烧3h，产物经研磨、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，即得到陶瓷聚合物；(4)、称取100份聚丙烯、31份陶瓷聚合物、26份金属合金粉、15份聚硫橡胶、11份环氧硬脂酸辛酯、7份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、8份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度195℃混合反应0.2h，用挤出机在温度205℃挤出造粒，即得到陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料。实施例6一种陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取30份钾粉、58份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐、4.3份十二烷基苯磺酸钠和13份甲基丙烯酸甲酯加入到反应器中，搅拌速度为109r/min，维持体系温度23℃条件下反应0.5，得到改性钾粉；(2)、称取35份硬脂酸锌、34份硬脂酸钙、62份硬脂酸铜、166份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐和63份改性钾粉加入到反应器中，搅拌速度为74r/min，维持体系温度22℃条件下反应0.5h，产物经过滤，80℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，在氮气保护下，于600℃焙烧3h，产物经研磨、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，得到金属合金粉；(3)、称取100份硅酸、11份钛酸、10份钨酸、7份钼酸、1.5份镓酸、95份丙烯酸二甲氨基乙酯、17份丙烯酰胺和0.8份安息香甲醚加入到反应釜中，反应温度为30℃，反应0.5h，经1000w汞灯光照5s，在氮气保护下，于600℃焙烧3h，产物经研磨、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，即得到陶瓷聚合物；(4)、称取100份聚丙烯、28份陶瓷聚合物、25份金属合金粉、14份聚硫橡胶、11份环氧硬脂酸辛酯、4份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、7份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度196℃混合反应0.1h，用挤出机在温度209℃挤出造粒，即得到陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料。实施例7一种陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取30份钾粉、60份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐、4.1份十二烷基苯磺酸钠和13份甲基丙烯酸甲酯加入到反应器中，搅拌速度为99r/min，维持体系温度24℃条件下反应0.5，得到改性钾粉；(2)、称取35份硬脂酸锌、29份硬脂酸钙、58份硬脂酸铜、160份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐和53份改性钾粉加入到反应器中，搅拌速度为75r/min，维持体系温度21℃条件下反应0.6h，产物经过滤，80℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，在氮气保护下，于600℃焙烧3h，产物经研磨、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，得到金属合金粉；(3)、称取100份硅酸、16份钛酸、10份钨酸、7份钼酸、2份镓酸、95份丙烯酸二甲氨基乙酯、18份丙烯酰胺和0.4份安息香甲醚加入到反应釜中，反应温度为30℃，反应0.5h，经1000w汞灯光照5s，在氮气保护下，于600℃焙烧3h，产物经研磨、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，即得到陶瓷聚合物；(4)、称取100份聚丙烯、33份陶瓷聚合物、27份金属合金粉、16份聚硫橡胶、12份环氧硬脂酸辛酯、6份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、9份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度200℃混合反应0.1h，用挤出机在温度210℃挤出造粒，即得到陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料。实施例8一种陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取30份钾粉、61份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐、5份十二烷基苯磺酸钠和14份甲基丙烯酸甲酯加入到反应器中，搅拌速度为98r/min，维持体系温度23℃条件下反应0.5，得到改性钾粉；(2)、称取35份硬脂酸锌、35份硬脂酸钙、63份硬脂酸铜、160份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐和56份改性钾粉加入到反应器中，搅拌速度为73r/min，维持体系温度22℃条件下反应0.5h，产物经过滤，80℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，在氮气保护下，于600℃焙烧3h，产物经研磨、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，得到金属合金粉；(3)、称取100份硅酸、13份钛酸、8份钨酸、6份钼酸、2份镓酸、93份丙烯酸二甲氨基乙酯、16份丙烯酰胺和0.6份安息香甲醚加入到反应釜中，反应温度为30℃，反应0.5h，经1000w汞灯光照5s，在氮气保护下，于600℃焙烧3h，产物经研磨、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，即得到陶瓷聚合物；(4)、称取100份聚丙烯、29份陶瓷聚合物、32份金属合金粉、15份聚硫橡胶、9份环氧硬脂酸辛酯、4份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、11份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度208℃混合反应0.1h，用挤出机在温度216℃挤出造粒，即得到陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料。对照例1本对照例中，不添加改性钾粉，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例2本对照例中，不添加金属合金粉，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例3本对照例中，不添加陶瓷聚合物，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例4本对照例中，不添加聚硫橡胶，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例5本对照例中，不添加环氧硬脂酸辛酯，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例6本对照例中，配方中选用普通钾粉替代实施例1中的改性钾粉，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例7本对照例中，配方中选用普通金属合金粉替代实施例1中的金属合金粉，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例8本对照例中，配方中选用普通陶瓷聚合物替代实施例1中的陶瓷聚合物，其它组分与制备方法与实施例1相同。表1实施例1和对照例1～8制得的陶瓷聚合物耐磨聚丙烯复合材料的性能参数实施例1对照例1对照例2对照例3对照例4对照例5对照例6对照例7对照例8温致变色温度范围/℃59583768310819754623413231252976967拉伸强度/mpa433736313537353329以上所述是该发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离该发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为该发明的保护范围。当前第1页12