一种功能化氮化硼纳米片/聚丙烯复合材料及其制备方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种功能化氮化硼纳米片/聚丙稀复合材料及其制备方法，属于改性 聚丙烯复合材料技术领域。
【背景技术】：
[0002] 聚丙烯(PP)材料作为一种价格低廉且刚性好的通用塑料，其用途不断被扩展，目 前在日用食品包装领域已占有一定席位。但是其热变形温度低，低温脆性等缺点制约其作 为工程受力材料的应用，想要拓宽其应用范围，必须对聚丙烯进行改性。常用的改性方法如 氯化聚丙烯、聚丙烯接枝改性、聚丙烯交联改性、聚丙烯填充共混等。以纳米粒子填充共混 改性聚丙烯在近年来研究较多，其对聚丙烯材料的结晶性能、抗老化性及增韧增强等都有 一定的改善。因此，对聚丙烯进行改性，使之工程化就成为一个重要的研究课题。
[0003]目前，已有很多关于纳米粒子填充共混改性聚丙烯复合材料的文献研究报道。在 可选的共混填料中，BN纳米片由于具有价格低廉、高温强度大、抗氧化性强、耐磨损性好和 热膨胀系数小，以及良好的电绝缘性能等优良特性而得到广泛应用。但BN纳米片由于其表 面能较高极易团聚而影响了BN纳米片的实际填充分散效果。所以选用BN纳米片作为共混填 料时需要对其表面进行化学改性，以降低BN纳米片的表面能来减小片层之间的附聚力，改 善其在聚丙烯基体中的分散均匀性，降低两相界面张力来提高BN纳米片与基体树脂之间的 润湿性、相容性和结合力，从而改善聚丙烯复合材料的综合性能。本文先将合成液晶LCP与 BN纳米片共混超声而发生31-31作用堆叠制备功能化氮化硼纳米片，然后再添加不同含量的 功能化氮化硼纳米片BN-LCP与聚丙烯树脂基体挤出熔融共混，制备得到一种新型功能化氮 化硼纳米片改性的聚丙烯复合材料。
【发明内容】
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[0004]针对现有技术存在的问题，本发明目的旨在提供一种功能化氮化硼纳米片/聚丙 烯复合材料及其制备方法的技术方案。本发明的技术方案如下：该复合材料由包含以下重 量份的组分组成：聚丙烯50-70份，功能化氮化硼纳米片BN-LCP5-20份，无碱玻纤纱5-15 份，接枝PP0-5份，硫酸钡5-10份，抗氧剂0.1-0.5份，其他助剂0.1-1份。
[0005]所述聚丙烯包括不同流动性的高结晶均聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯中的一种或 几种，添加重量份数为50-70份。
[0006] 所述功能化氮化硼纳米片BN-LCP的添加重量份数为5-20份，优选份数为20份。
[0007]另外，本发明还提供了一种制备所述的功能化氮化硼纳米片/聚丙烯复合材料的 方法，该方法包括对液晶LCP及功能化氮化硼纳米片的制备，首先以无水乙酸锌为催化剂， 二甲苯为溶剂，以3,4,9,10-茈四甲酸二酐和十八胺回流反应制得暗紫色液晶LCP;然后按 BN:LCP= 3:2的质量比称取适量的液晶加入到BN/丙酮溶液中，在强烈机械搅拌下超声分散 3h，所得的混合液即为功能化氮化硼纳米片BN-LCP的溶液;最后将其置于80°C的烘箱中真 空干燥至恒重以除掉溶剂，烘干后研磨备用。
[0008] 与现有技术相比，本发明的优点在于:经过31-31作用堆叠功能化改性后可以降低BN 纳米片的表面能和表面极性，并能够提高BN纳米片在聚丙烯树脂基体中的分散程度而减少 团聚现象；降低两相界面张力来提高BN纳米片与聚丙烯树脂之间的润湿性、相容性和结合 力，从而改善复合材料的机械强度。另一方面，以此功能化氮化硼纳米片BN-LCP与聚丙烯共 混，使得LCP层能很强的吸附聚丙烯分子链，成为聚丙烯结晶所需的晶核，起到了异相成核 的作用，表现为结晶温度的提高。同时通过填充无碱玻纤纱和硫酸钡来进一步提高材料的 机械性能和光泽度;添加的多种抗氧剂保证了材料的寿命，避免老化。该复合材料在显著提 高聚丙烯材料冲击韧性的基础上，还明显改善其强度与刚度，对加工流动性能也有所提升。
【具体实施方式】：
[0009] 下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明不限于这些实施 例，包括以下步骤：
[0010] 以无水乙酸锌为催化剂，二甲苯为溶剂，以3,4,9,10-茈四甲酸二酐和十八胺回流 反应制得暗紫色液晶LCP;然后按BN:LCP= 3:2的质量比称取适量的液晶加入到BN/丙酮溶 液中，在强烈机械搅拌下超声分散3h，所得的混合液即为功能化氮化硼纳米片BN-LCP的溶 液;最后将其置于80°C的烘箱中真空干燥至恒重以除掉溶剂，烘干后研磨备用。
[0011] 添加不同含量的功能化氮化硼纳米片BN-LCP到聚丙烯树脂基体中制备新型的改 性聚丙烯复合材料，该复合材料由包含以下重量份的组分组成:聚丙烯50-70份，功能化氮 化硼纳米片BN-LCP5-20份，无碱玻纤纱5-15份，接枝PP0-5份，硫酸钡5-10份，抗氧剂0.ΙΟ. 5份 ，其他助剂0.1-1 份。
[0012] 按上述重量百分比的物料加入高速混料机混料均匀，将混合物料送入双螺杆挤出 机，挤出熔融造粒，得到功能化氮化硼纳米片/聚丙烯复合材料。
[0013] 实施例A:
[0014]各组分重量百分比为:均聚或共聚聚丙烯70份，功能化氮化硼纳米片BN-LCP0份， 无碱玻纤纱15份，接枝PP5份，硫酸钡10份，抗氧剂0.15份，其他助剂0.3份;按上述重量百 分比的物料加入高速混料机混合均匀；混匀物料进入挤出机，经过熔融温度为180~230°C 双螺杆挤出机挤出，经冷却、切粒、过筛、包装得到未改性的聚丙烯复合材料A。
[0015] 实施例B:
[0016]各组分重量百分比为:均聚或共聚聚丙烯65份，功能化氮化硼纳米片BN-LCP5份， 无碱玻纤纱15份，接枝PP5份，硫酸钡10份，抗氧剂0.15份，其他助剂0.3份;按上述重量百 分比的物料加入高速混料机混合均匀；混匀物料进入挤出机，经过熔融温度为180~230°C 双螺杆挤出机挤出，经冷却、切粒、过筛、包装得到功能化氮化硼纳米片/聚丙烯复合材料B。
[0017] 实施例C:
[0018]各组分重量百分比为：均聚或共聚聚丙烯60份，功能化氮化硼纳米片BN-LCP10 份，无碱玻纤纱15份，接枝PP5份，硫酸钡10份，抗氧剂0.15份，其他助剂0.3份;按上述重量 百分比的物料加入高速混料机混合均匀；混匀物料进入挤出机，经过熔融温度为180~230 °C双螺杆挤出机挤出，经冷却、切粒、过筛、包装得到功能化氮化硼纳米片/聚丙烯复合材料 C〇
[0019] 实施例D:
[0020] 各组分重量百分比为：均聚或共聚聚丙烯50份，功能化氮化硼纳米片BN-LCP20 份，无碱玻纤纱15份，接枝PP5份，硫酸钡10份，抗氧剂0.15份，其他助剂0.3份;按上述重量 百分比的物料加入高速混料机混合均匀；混匀物料进入挤出机，经过熔融温度为180~230 °C双螺杆挤出机挤出，经冷却、切粒、过筛、包装得到功能化氮化硼纳米片/聚丙烯复合材料 D〇
[0021] 下表1分别测定了实施例A到实施例D加入不同功能化氮化硼纳米片BN-LCP含量的 改性聚丙烯复合材料的力学数据：
[0022]表1实施例对比数据
[0023]
[0024] 通过以上实验发现，共混填充功能化氮化硼纳米片BN-LCP后的改性聚丙烯复合材 料比没有加入功能化氮化硼纳米片BN-LCP的聚丙烯复合材料具有更好的力学性能。
[0025] 以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容只为说明本发明的技术构思 及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以 此限制本发明的保护范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于 本发明的专利涵盖范围之内。
【主权项】
1. 一种功能化氮化硼纳米片/聚丙烯复合材料，其特征在于:该复合材料由包含以下重 量份的组分组成:聚丙烯50-70份，功能化氮化硼纳米片5-20份，无碱玻纤纱5-15份，接枝PP 0-5份，硫酸钡5-10份，抗氧剂0.1-0.5份，其他助剂0.1-1份。2. 根据权利要求1所述的功能化氮化硼纳米片/聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚 丙烯包括不同流动性的高结晶均聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯中的一种或几种，添加质量分 数为50-70份。3. 根据权利要求2所述的功能化氮化硼纳米片/聚丙烯复合材料，其特征在于，所述功 能化氮化硼纳米片BN-LCP的重量份数为5-20份。4. 一种制备如权利要求1-3任何一项所述的功能化氮化硼纳米片/聚丙烯复合材料的 方法，其特征在于，该方法包括对液晶LCP及功能化氮化硼纳米片的制备，首先以无水乙酸 锌为催化剂，二甲苯为溶剂，以3,4,9，10_茈四甲酸二酐和十八胺回流反应制得暗紫色液晶 LCP;然后按BN:LCP= 3:2的质量比称取适量的液晶加入到BN/丙酮溶液中，在强烈机械搅拌 下超声分散3h，所得的混合液即为功能化氮化硼纳米片BN-LCP的溶液;最后将其置于80°C 的烘箱中真空干燥至恒重以除掉溶剂，烘干后研磨备用。
【专利摘要】本发明提供了一种功能化氮化硼纳米片/聚丙烯复合材料，该复合材料由包含以下重量份的组分组成：聚丙烯50-70份，功能化氮化硼纳米片5-20份，无碱玻纤纱5-15份，接枝PP？0-5份，硫酸钡5-10份，抗氧剂0.1-0.5份，其他助剂0.1-1份。另外，本发明还提供了一种功能化氮化硼纳米片/聚丙烯复合材料的制备方法。经过π-π作用堆叠功能化改性后可以降低BN纳米片的表面能和表面极性，并能够提高BN纳米片在聚丙烯树脂基体中的分散程度而减少团聚现象；降低两相界面张力来提高BN纳米片与聚丙烯树脂之间的润湿性、相容性和结合力，从而改善复合材料的机械强度。
【IPC分类】C08L51/06, C08L53/00, C08K7/14, C08L23/12, C08K9/04, C08K13/06, C08K3/30, C08K7/00
【公开号】CN105462069
【申请号】CN201511004673
【发明人】袁正凯, 皮正亮, 葛嘉宝, 王 琦
【申请人】广东威林工程塑料有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月25日