CN105670117A - 一种氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料，其原料包括：氧化石墨烯改性聚丙烯、三元乙丙橡胶、丁二烯-丙烯腈共聚物、硅烷偶联剂、硼酸锌、氢氧化镁、季戊四醇、环氧大豆油、磷酸三甲苯酯、季戊四醇硬脂酸酯、氧化钇、纳米云母粉、滑石粉、微硅粉、二亚(3，4-二甲基)苄基山梨糖醇、2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠、乙烯-辛烯共聚物、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。本发明提出的氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料，其强度高，耐热性、阻燃性能优异，热稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及聚丙烯材料技术领域，尤其涉及一种氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料。
背景技术
聚丙烯(PP)作为一种综合性能优异的热塑性树脂，具有原料来源丰富、力学性能好、密度小、化学稳定性好等优点，目前，在化工、建筑、电力、汽车、机械、纺织、医疗、包装和建材家具等产业都得到了广泛应用。但是传统的聚丙烯的机械强度低，且氧指数小，很易燃烧，热稳定性欠佳，尺寸稳定性不好，现存的聚丙烯复合材料其强度、耐热性、阻燃性和稳定性往往不能满足社会的需求。为了克服和改善聚丙烯的缺陷，通常是通过共混和增强填充的方法对聚丙烯进行改性。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料，其强度高，耐热性、阻燃性能优异，热稳定性好。
本发明提出的一种氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料，其原料按重量份包括以下组分：氧化石墨烯改性聚丙烯60-100份、三元乙丙橡胶5-20份、丁二烯-丙烯腈共聚物1-5份、硅烷偶联剂0.1-1份、硼酸锌2-10份、氢氧化镁2-12份、季戊四醇1-3.5份、环氧大豆油3-12份、磷酸三甲苯酯0.3-1.5份、季戊四醇硬脂酸酯0.3-1.5份、氧化钇1-5份、纳米云母粉5-15份、滑石粉2-15份、微硅粉1-2.5份、二亚(3，4-二甲基)苄基山梨糖醇0.2-1.5份、2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠0.1-0.5份、乙烯-辛烯共聚物0.1-0.5份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.1-0.5份。
优选地，其原料中，硼酸锌、氢氧化镁、季戊四醇、环氧大豆油、磷酸三甲苯酯、季戊四醇硬脂酸酯的重量比为5-9：6-10：1.7-3：6-10：0.7-1.2：0.6-1.2。
优选地，其原料中，氧化钇、纳米云母粉、滑石粉、微硅粉、二亚(3，4-二甲基)苄基山梨糖醇、2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠的重量比为2-4.5：7-12：5-12：1.6-2.3：0.7-1.5：0.2-0.45。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：氧化石墨烯改性聚丙烯80-85份、三元乙丙橡胶10-14份、丁二烯-丙烯腈共聚物3-3.5份、硅烷偶联剂0.5-0.8份、硼酸锌7-8份、氢氧化镁8-10份、季戊四醇2-2.6份、环氧大豆油9-10份、磷酸三甲苯酯0.9-1.1份、季戊四醇硬脂酸酯0.8-1.1份、氧化钇3.5-4份、纳米云母粉9-11份、滑石粉7-10份、微硅粉2-2.3份、二亚(3，4-二甲基)苄基山梨糖醇0.9-1.3份、2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠0.3-0.4份、乙烯-辛烯共聚物0.3-0.35份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.4-0.43份。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：氧化石墨烯改性聚丙烯82份、三元乙丙橡胶13份、丁二烯-丙烯腈共聚物3份、硅烷偶联剂0.7份、硼酸锌7.3份、氢氧化镁8.7份、季戊四醇2.4份、环氧大豆油9.6份、磷酸三甲苯酯1份、季戊四醇硬脂酸酯1份、氧化钇3.7份、纳米云母粉10份、滑石粉8份、微硅粉2.1份、二亚(3，4-二甲基)苄基山梨糖醇1份、2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠0.35份、乙烯-辛烯共聚物0.32份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.41份。
优选地，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-151、硅烷偶联剂KH-580、硅烷偶联剂KH-602、硅烷偶联剂KH-792、硅烷偶联剂Si-42中的一种或者多种的混合物。
优选地，所述氧化石墨烯改性聚丙烯按照以下工艺进行制备：按重量份将100份聚丙烯、10-25份甲基丙烯酸缩水甘油酯、3-15份羧基丁腈橡胶、2-15份氧化石墨烯混合均匀后加入流变仪中，然后加入0.3-1份过氧化二异丙苯和0.1-0.5份过硫酸铵，在温度为145-165℃下反应6-10min，反应结束后出料得到所述氧化石墨烯改性聚丙烯。
优选地，所述氧化石墨烯改性聚丙烯按照以下工艺进行制备：按重量份将100份聚丙烯、20份甲基丙烯酸缩水甘油酯、10份羧基丁腈橡胶、8份氧化石墨烯混合均匀后加入流变仪中，然后加入0.5份过氧化二异丙苯和0.2份过硫酸铵，在温度为150℃下反应8min，反应结束后出料得到所述氧化石墨烯改性聚丙烯；氧化石墨烯改性聚丙烯中，将聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、羧基丁腈橡胶、氧化石墨烯、苯乙烯结合为一体，形成的氧化石墨烯改性聚丙烯同时具有五者的性质，加入体系中，在体系中分散均匀，改善了复合材料的阻燃性、耐热性、耐油性和强度，同时提高了复合材料的流动性，改善了复合材料的加工性。
本发明所述氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料可以按照常规的聚丙烯复合材料制备工艺制备而成。
聚丙烯极性差，与极性物质的相容性差，本发明中，加入了氧化石墨烯改性聚丙烯，将氧化石墨烯的性质引入体系中，改善了聚丙烯与其它物料的相容性，同时氧化石墨烯对聚丙烯起到成核的作用，促进了聚丙烯的结晶，提高了复合材料的强度、阻燃性、耐热性和抗静电性；丁二烯-丙烯腈共聚物加入到体系中，与乙烯-辛烯共聚物配合，改善了复合材料的热稳定性和抗冲击性；三元乙丙橡胶在体系中，能插入聚丙烯的大球晶内，分割减小球晶尺寸，改善了聚丙烯的抗冲击强度和拉伸强度，同时提高了体系的流动性，改善了复合材料的加工性；添加的硼酸锌、氢氧化镁、磷酸三甲苯酯在复合材料燃烧的过程中，能提高体系的成碳量，促进体系的成炭速率，改善复合材料的阻燃性；季戊四醇、环氧大豆油与氧化钇、乙烯-辛烯共聚物和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮配合，改善了体系的稳定性和耐候性；氧化钇、纳米云母粉、滑石粉、微硅粉配合，通过调节各无机原料的含量，使其在硅烷偶联剂的作用下具有很好的分散性，改善了复合材料的强度、热稳定性和耐候性，与二亚(3，4-二甲基)苄基山梨糖醇、2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠配合后能吸附聚丙烯分子链而成为聚丙烯结晶所需要的晶核，起到异相成核的作用，促进了聚丙烯的结晶速度，提高了聚丙烯的结晶程度，同时其在体系中分散均匀，限制了聚丙烯分子的运动，提高了复合材料的强度。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
在具体实施例中，本发明提出的一种氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料，其原料中，氧化石墨烯改性聚丙烯的重量份可以为60、62、63、65、68、68.6、72、75、78、79、79.6、82、85、86、89、89.3、94、95、96、97、98、99.3、100份；三元乙丙橡胶的重量份可以为5、6、7、8、8.5、9、9.3、10、10.6、11、11.3、12、15、16、18、19、19.3、20份；丁二烯-丙烯腈共聚物的重量份可以为1、1.2、1.8、2、2.3、2.6、3、3.4、4、4.6、5份；硅烷偶联剂的重量份可以为0.1、0.2、0.5、0.6、0.8、0.85、0.9、1份；硼酸锌的重量份可以为2、2.3、2.8、3、4、5、6、6.3、8、8.6、9、9.4、10份；氢氧化镁的重量份可以为2、3、4、5、5.6、6、6.3、8、9、9.3、10、10.6、11、11.3、12份；季戊四醇的重量份可以为1、1.2、1.5、1.6、1.8、2、2.3、2.5、2.6、2.8、3、3.1、3.2、3.4、3.5份；环氧大豆油的重量份可以为3、4、5、6、6.3、7、8、8.5、9、9.3、10、10.3、11、11.2、12份；磷酸三甲苯酯的重量份可以为0.3、0.5、0.6、0.8、0.9、1、1.2、1.3、1.45、1.5份；季戊四醇硬脂酸酯的重量份可以为0.3、0.5、0.6、0.8、0.9、1、1.2、1.3、1.35、1.4、1.46、1.5份；氧化钇的重量份可以为1、1.2、1.8、2、2.3、2.6、2.8、3、3.4、3.8、4、4.5、5份；纳米云母粉的重量份可以为5、6、7、8、8.5、9、9.3、10、10.3、11、11.3、12、12.6、13、13.4、14、14.6、15份；滑石粉的重量份可以为2、3、4、5、5.6、6、6.3、7、8、8.5、9、9.3、10、10.6、11、11.3、12、12.6、13、13.5、14、14.6、15份；微硅粉的重量份可以为1、1.2、1.5、1.6、1.8、2、2.1、2.3、2.34、2.4、2.46、2.5份；二亚(3，4-二甲基)苄基山梨糖醇的重量份可以为0.2、0.5、0.6、0.8、0.9、1、1.2、1.3、1.4、1.46、1.5份；2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠的重量份可以为0.1、0.12、0.18、0.2、0.26、0.3、0.34、0.4、0.46、0.5份；乙烯-辛烯共聚物的重量份可以为0.1、0.12、0.18、0.2、0.26、0.3、0.34、0.4、0.46、0.5份；2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮的重量份可以为0.1、0.12、0.18、0.2、0.26、0.3、0.34、0.4、0.46、0.5份。
实施例1
本发明提出的一种氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料，其原料按重量份包括以下组分：氧化石墨烯改性聚丙烯60份、三元乙丙橡胶20份、丁二烯-丙烯腈共聚物1份、硅烷偶联剂KH-1510.3份、硅烷偶联剂KH-5800.5份、硅烷偶联剂KH-6020.2份、硼酸锌2份、氢氧化镁12份、季戊四醇1份、环氧大豆油3份、磷酸三甲苯酯1.5份、季戊四醇硬脂酸酯0.3份、氧化钇5份、纳米云母粉5份、滑石粉15份、微硅粉1份、二亚(3，4-二甲基)苄基山梨糖醇1.5份、2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠0.1份、乙烯-辛烯共聚物0.5份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.1份。
实施例2
本发明提出的一种氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料，其原料按重量份包括以下组分：氧化石墨烯改性聚丙烯100份、三元乙丙橡胶5份、丁二烯-丙烯腈共聚物5份、硅烷偶联剂KH-5700.1份、硼酸锌10份、氢氧化镁2份、季戊四醇3.5份、环氧大豆油12份、磷酸三甲苯酯0.3份、季戊四醇硬脂酸酯1.5份、氧化钇1份、纳米云母粉15份、滑石粉2份、微硅粉2.5份、二亚(3，4-二甲基)苄基山梨糖醇0.2份、2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠0.5份、乙烯-辛烯共聚物0.1份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.5份；
其中，所述氧化石墨烯改性聚丙烯按照以下工艺进行制备：按重量份将100份聚丙烯、10份甲基丙烯酸缩水甘油酯、15份羧基丁腈橡胶、2份氧化石墨烯混合均匀后加入流变仪中，然后加入1份过氧化二异丙苯和0.1份过硫酸铵，在温度为165℃下反应6min，反应结束后出料得到所述氧化石墨烯改性聚丙烯。
实施例3
本发明提出的一种氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料，其原料按重量份包括以下组分：氧化石墨烯改性聚丙烯80份、三元乙丙橡胶14份、丁二烯-丙烯腈共聚物3份、硅烷偶联剂Si-420.8份、硼酸锌7份、氢氧化镁10份、季戊四醇2份、环氧大豆油10份、磷酸三甲苯酯0.9份、季戊四醇硬脂酸酯1.1份、氧化钇3.5份、纳米云母粉11份、滑石粉7份、微硅粉2.3份、二亚(3，4-二甲基)苄基山梨糖醇0.9份、2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠0.4份、乙烯-辛烯共聚物0.3份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.43份；
其中，所述氧化石墨烯改性聚丙烯按照以下工艺进行制备：按重量份将100份聚丙烯、25份甲基丙烯酸缩水甘油酯、3份羧基丁腈橡胶、15份氧化石墨烯混合均匀后加入流变仪中，然后加入0.3份过氧化二异丙苯和0.5份过硫酸铵，在温度为145℃下反应10min，反应结束后出料得到所述氧化石墨烯改性聚丙烯。
实施例4
本发明提出的一种氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料，其原料按重量份包括以下组分：氧化石墨烯改性聚丙烯85份、三元乙丙橡胶10份、丁二烯-丙烯腈共聚物3.5份、硅烷偶联剂KH-6020.3份、硅烷偶联剂KH-7920.2份、硼酸锌8份、氢氧化镁8份、季戊四醇2.6份、环氧大豆油9份、磷酸三甲苯酯1.1份、季戊四醇硬脂酸酯0.8份、氧化钇4份、纳米云母粉9份、滑石粉10份、微硅粉2份、二亚(3，4-二甲基)苄基山梨糖醇1.3份、2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠0.3份、乙烯-辛烯共聚物0.35份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.4份。
实施例5
本发明提出的一种氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料，其原料按重量份包括以下组分：氧化石墨烯改性聚丙烯82份、三元乙丙橡胶13份、丁二烯-丙烯腈共聚物3份、硅烷偶联剂0.7份、硼酸锌7.3份、氢氧化镁8.7份、季戊四醇2.4份、环氧大豆油9.6份、磷酸三甲苯酯1份、季戊四醇硬脂酸酯1份、氧化钇3.7份、纳米云母粉10份、滑石粉8份、微硅粉2.1份、二亚(3，4-二甲基)苄基山梨糖醇1份、2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠0.35份、乙烯-辛烯共聚物0.32份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.41份；
其中，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-151、硅烷偶联剂KH-580、硅烷偶联剂KH-602、硅烷偶联剂KH-792、硅烷偶联剂Si-42按任意重量之比的混合物；
所述氧化石墨烯改性聚丙烯按照以下工艺进行制备：按重量份将100份聚丙烯、20份甲基丙烯酸缩水甘油酯、10份羧基丁腈橡胶、8份氧化石墨烯混合均匀后加入流变仪中，然后加入0.5份过氧化二异丙苯和0.2份过硫酸铵，在温度为150℃下反应8min，反应结束后出料得到所述氧化石墨烯改性聚丙烯。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：氧化石墨烯改性聚丙烯60-100份、三元乙丙橡胶5-20份、丁二烯-丙烯腈共聚物1-5份、硅烷偶联剂0.1-1份、硼酸锌2-10份、氢氧化镁2-12份、季戊四醇1-3.5份、环氧大豆油3-12份、磷酸三甲苯酯0.3-1.5份、季戊四醇硬脂酸酯0.3-1.5份、氧化钇1-5份、纳米云母粉5-15份、滑石粉2-15份、微硅粉1-2.5份、二亚(3，4-二甲基)苄基山梨糖醇0.2-1.5份、2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠0.1-0.5份、乙烯-辛烯共聚物0.1-0.5份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料，其特征在于，其原料中，硼酸锌、氢氧化镁、季戊四醇、环氧大豆油、磷酸三甲苯酯、季戊四醇硬脂酸酯的重量比为5-9：6-10：1.7-3：6-10：0.7-1.2：0.6-1.2。
3.根据权利要求1或2所述氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料，其特征在于，其原料中，氧化钇、纳米云母粉、滑石粉、微硅粉、二亚(3，4-二甲基)苄基山梨糖醇、2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠的重量比为2-4.5：7-12：5-12：1.6-2.3：0.7-1.5：0.2-0.45。
4.根据权利要求1-3中任一项所述氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：氧化石墨烯改性聚丙烯80-85份、三元乙丙橡胶10-14份、丁二烯-丙烯腈共聚物3-3.5份、硅烷偶联剂0.5-0.8份、硼酸锌7-8份、氢氧化镁8-10份、季戊四醇2-2.6份、环氧大豆油9-10份、磷酸三甲苯酯0.9-1.1份、季戊四醇硬脂酸酯0.8-1.1份、氧化钇3.5-4份、纳米云母粉9-11份、滑石粉7-10份、微硅粉2-2.3份、二亚(3，4-二甲基)苄基山梨糖醇0.9-1.3份、2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠0.3-0.4份、乙烯-辛烯共聚物0.3-0.35份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.4-0.43份。
5.根据权利要求1-4中任一项所述氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：氧化石墨烯改性聚丙烯82份、三元乙丙橡胶13份、丁二烯-丙烯腈共聚物3份、硅烷偶联剂0.7份、硼酸锌7.3份、氢氧化镁8.7份、季戊四醇2.4份、环氧大豆油9.6份、磷酸三甲苯酯1份、季戊四醇硬脂酸酯1份、氧化钇3.7份、纳米云母粉10份、滑石粉8份、微硅粉2.1份、二亚(3，4-二甲基)苄基山梨糖醇1份、2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠0.35份、乙烯-辛烯共聚物0.32份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.41份。
6.根据权利要求1-5中任一项所述氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-151、硅烷偶联剂KH-580、硅烷偶联剂KH-602、硅烷偶联剂KH-792、硅烷偶联剂Si-42中的一种或者多种的混合物。
7.根据权利要求1-6中任一项所述氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述氧化石墨烯改性聚丙烯按照以下工艺进行制备：按重量份将100份聚丙烯、10-25份甲基丙烯酸缩水甘油酯、3-15份羧基丁腈橡胶、2-15份氧化石墨烯混合均匀后加入流变仪中，然后加入0.3-1份过氧化二异丙苯和0.1-0.5份过硫酸铵，在温度为145-165℃下反应6-10min，反应结束后出料得到所述氧化石墨烯改性聚丙烯。
8.根据权利要求1-7中任一项所述氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料，其特征在于，所述氧化石墨烯改性聚丙烯按照以下工艺进行制备：按重量份将100份聚丙烯、20份甲基丙烯酸缩水甘油酯、10份羧基丁腈橡胶、8份氧化石墨烯混合均匀后加入流变仪中，然后加入0.5份过氧化二异丙苯和0.2份过硫酸铵，在温度为150℃下反应8min，反应结束后出料得到所述氧化石墨烯改性聚丙烯。
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