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CN109467814B - 一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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CN109467814B CN201811101368.1A CN201811101368A CN109467814B CN 109467814 B CN109467814 B CN 109467814B CN 201811101368 A CN201811101368 A CN 201811101368A CN 109467814 B CN109467814 B CN 109467814B
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Abstract

本发明公开了一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料及其制备方法，通过对粉末状的无机矿物填料进行纤维化处理，充分提高粉末状无机矿物填料的长径比，并且克服了其与聚丙烯基体相容性问题，在确保优良的力学性能和外观的同时，具有更低的密度(低于0.97g/cm3)、更稳定的熔体流动性、更高的刚性，从而把聚丙烯/无机矿物复合材料推向更高端的应用领域，实现车用高分子材料美观化、轻量化、环保化的目的。

Description

一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯复合材料，具体涉及一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着我国汽车行业的高速发展，作为车用高分子材料的聚丙烯(PP)改性复合材料性能研究也得到广泛的重视。目前，传统聚丙烯/无机矿物复合材料普遍存在缺陷大，熔融指数低，表面粗糙且硬度低，力学性能差等问题，只能应用于低端产品。
无机非金属矿物填料因其价格低廉而且性能优良而在塑料工业生产中广泛应用。无机金属矿物填料经表面化学改性后填充有机高聚物中，可以改善其与有机高聚物基体的相容性，提高填料/基体界面结合力，从而提高填料在基体中的分散度，复合材料的机械强度，同时改善材料某些特殊的物理化学性能。研究表明，PP基料、增韧剂、矿物围观形貌及其粒径、矿物添加比例等因素都会对PP复合材料产生较大影响。
因此，如何设计配方及制备工艺，提高粉末状无机矿物填料和聚丙烯基体相容性，使聚丙烯/无机矿物复合材料在确保优良的力学性能和外观的同时，具有更低的密度、更稳定的熔体流动性、更高的刚性是本领域的一项重要课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种复合矿物纤维粉末，其特征在于，复合矿物纤维粉末的制备方法为：(1)将复合矿物与含有偶联剂的乙醇溶液加入高速搅拌机内混合，逐渐加入含有PBS树脂和石墨烯的溶液，搅拌均匀，干燥后得到石墨烯包覆复合矿物粉末填料；(2)将石墨烯包覆复合矿物粉末填料与PBS树脂进行熔融共混，将共混物用溶剂溶解后进行纺丝、干燥，形成复合矿物纤维，将复合矿物纤维在球磨机内进行研磨，制成复合矿物纤维粉末。
优选地，所述的含有偶联剂的乙醇溶液为含有1～3wt％偶联剂的乙醇溶液；所述的含有PBS树脂和石墨烯的溶液为含有1～5％PBS树脂和2～8％石墨烯的溶液；所述的搅拌均匀是在80～90℃条件下持续搅拌20～40分钟；所述的溶剂为极性溶剂。
优选地，所述的复合矿物为叶腊石、凹凸棒石和膨润土以任意比例混合。
优选地，按重量比计，步骤(1)中复合矿物与含有PBS树脂和石墨烯的溶液之比为10：1，复合矿物与含有偶联剂的乙醇溶液之比是1：1。
优选地，按重量比计，步骤(2)中石墨烯包覆复合矿物粉末填料：PBS树脂：溶剂为1：1：4。
一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量百分比计，包括如下原料：45～70份共聚聚丙烯、16～28份均聚聚丙烯、10～20份复合矿物纤维粉末、2～8份弹性体、1～3份增容剂、0.2～0.4份偶联剂、0.1～0.3份抗氧剂。
优选地，所述的弹性体为POE、EPDM、SBS、SEBS中的一种或多种组合。
优选地，所述的增容剂为SEBS-g-MAH、PP-g-MAH、POE-g-MAH中的一种或多种组合。
优选地，所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH550；所述的抗氧剂为抗氧剂1010。
一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、弹性体、偶联剂于高速混料机里混合2～5分钟，温度65～75℃；
(2)将步骤(1)得到的物料与复合矿物纤维粉末、增容剂、抗氧剂置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒，即得。
本发明采用的复合矿物：叶腊石，平均粒径为1.2～33微米，比表面积2～11m2/g；凹凸棒石，平均粒径为0.3～17微米，比表面积12～25m2/g；膨润土，平均粒径为0.8～60微米，比表面积8～19m2/g。
本发明中所述的含有1～5％PBS树脂和2～8％石墨烯的溶液，其中的溶剂为四氢呋喃、苯酚、四氯乙烷等常用极性溶剂。
复合矿物纤维粉末对复合材料的性能影响机理：
无机矿物填料由于自身形态限制，长径比较小、易团聚。在与聚丙烯复合以后，分布及取向无规化，导致复合物局部缺陷，如果遇到外力，会导致应力集中，综合性能下降。无机矿物填料种类增加后，由于比重不一致，导致材料密度不均一，性能不均一，无法胜任轻量化，薄壁化的要求。无机矿物填料与聚丙烯在螺杆挤出机挤出过程中，摩擦强烈，温度较高，使得聚丙烯降解，助剂挥发，从而导致有机挥发物及气味的产生。本发明制备的复合矿物纤维粉末长径比较大(165:1～305:1)，具有纤维状填充物的各项优势，与聚丙烯复合后，复合物强度、模量、热变形温度、收缩率等参数大幅度提升；由于复合矿物纤维粉末在聚丙烯基体中取向性一致，使得复合物流动性的到改善，熔融指数提升；由于纤维状填料的堆砌效应，使得复合物密度下降，达到轻量化的目的。
复合矿物纤维粉末的制备方法对复合矿物纤维粉末的影响机理：
(1)首先，通过两亲性偶联剂改善无机矿物与有机物的桥接问题；选择8％石墨烯溶液进行包覆，实现包覆层薄化的目的；选择5％PBS树脂提高溶液的粘度与石墨烯的分散性，持续在90℃条件下搅拌40分钟，使得包覆过程充分，使得石墨烯均匀的包覆在无机矿物填料表面，从而使得无机矿物填料粒径范围增加到5～85微米，便于后期纤维化后进一步提高粒径；
(2)为了进一步提高复合矿物的长径比，选择环保、易降解的PBS树脂进行熔融共混，由于共混物中PBS树脂包覆太厚，所以采用四氢呋喃溶剂溶解后进行纺丝、干燥，形成复合矿物纤维，即达到了纤维化的目的，有降低的PBS树脂的含量。
(3)发明人在研究中发现太长的纤维在与聚丙烯复合以后，发生缠绕，降低了复合物的流动性，太短的纤维无法起到纤维状填料长径比的优势，所以将复合矿物纤维在球磨机内进行研磨，制作复合矿物纤维粉末的长度范围是35～315微米，长径比为165:1～305:1。
本发明中复合矿物纤维粉末的制备具体包括如下步骤：
(1)将复合矿物与含有1～3wt％偶联剂的乙醇溶液加入高速搅拌机内混合的，逐渐加入含有1～5％PBS树脂(聚丁二酸丁二醇酯)和2～8％石墨烯的溶液，持续在80～90℃条件下搅拌20～40分钟，干燥后得到石墨烯包覆复合矿物粉末填料；制备得到的石墨烯包覆复合矿物粉末填料粒径范围是5～85微米。
(2)将石墨烯包覆复合矿物粉末填料与PBS树脂进行熔融共混，将共混物用溶剂(此处溶剂可以为四氢呋喃、苯酚、四氯乙烷等常用极性溶剂)溶解后进行纺丝、干燥，形成复合矿物纤维，将复合矿物纤维在球磨机内进行研磨，制成复合矿物纤维粉末；制备得到的复合矿物纤维粉末的长度范围是35～315微米，长径比为165:1～305:1，有利于与聚丙烯复合后综合性能体现。
本发明通过对粉末状的无机矿物填料进行纤维化处理，充分提高粉末状无机矿物填料的长径比，并且克服了其与聚丙烯基体相容性问题，既提高聚丙烯复合材料的强度，又降低了聚丙烯复合材料的密度。具有一定长径比的复合矿物纤维，使得复合材料收缩率得到控制和模量得到提升；复合矿物纤维的定向排列增强了聚丙烯复合材料熔融状态下的流动性及熔体强度。
本发明的有益效果是：本发明制备的复合材料在确保优良的力学性能和外观的同时，具有更低的密度(低于0.97g/cm3)、更稳定的熔体流动性、更高的刚性。从而把聚丙烯/无机矿物复合材料推向更高端的应用领域，实现车用高分子材料美观化、轻量化、环保化的目的。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但并不局限于此。实施例中使用的复合矿物：叶腊石，平均粒径为1.2～33微米，比表面积2～11m2/g；凹凸棒石，平均粒径为0.3～17微米，比表面积12～25m2/g；膨润土，平均粒径为0.8～60微米，比表面积8～19m2/g。
实施例1
复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料的制备
原料：69份共聚聚丙烯、16份均聚聚丙烯、10份复合矿物纤维、3.1份弹性体、1.5份增容剂、0.2份偶联剂、0.2份抗氧剂。
制备方法如下：
(1)将98克复合矿物(叶腊石42克、凹凸棒石33克、膨润土23克)与含有1～3wt％偶联剂的乙醇溶液(复合矿物与含偶联剂的乙醇溶液之比为1：1)加入高速搅拌机内混合，逐渐加入含有3％PBS树脂和5％石墨烯的溶液(按重量比计，复合矿物与含有PBS树脂和石墨烯的溶液之比为10：1)，持续在85℃条件下搅拌30分钟，干燥后得到石墨烯包覆复合矿物粉末填料，所述石墨烯包覆复合矿物粉末填料粒径范围是5～85微米；
(2)将石墨烯包覆复合矿物粉末填料与PBS树脂进行熔融共混，将共混物用四氢呋喃溶剂溶解后进行纺丝、干燥，形成复合矿物纤维(按重量比计，石墨烯包覆复合矿物粉末填料：PBS树脂：四氢呋喃溶剂为1：1：4)，将复合矿物纤维在球磨机内进行研磨，制作成复合矿物纤维粉末100克，复合矿物纤维粉末的长度范围是35～315微米，长径比为165:1～305:1；
(3)将690克共聚聚丙烯、160克均聚聚丙烯、31克弹性体POE、2克硅烷偶联剂KH550于高速混料机里混合2～5分钟，温度65～75℃；
(4)将步骤(2)、(3)得到的物料与15克增容剂POE-g-MAH、2克抗氧剂1010置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒。
双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，分九区控温的双螺杆挤出机中进行挤出造粒，一至九区加工温度依次为：180℃，183℃，184℃，185℃，185℃，187℃，185℃，184℃，185℃，机头温度190℃，主机频率32～40HZ，喂料频率26～30HZ，熔体压力2.7～3.5MPa，真空度-0.03～-0.06MPa，切粒机转速390～490rpm。
实施例2
复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料的制备
原料：56份共聚聚丙烯、28份均聚聚丙烯、10份复合矿物纤维粉末、4.1份弹性体、1.5份增容剂、0.2份偶联剂、0.2份抗氧剂。
制备方法如下：
(1)将98克复合矿物(叶腊石12克、凹凸棒石52克、膨润土34克)与含有1～3wt％偶联剂的乙醇溶液(复合矿物与含偶联剂的乙醇溶液之比是1：1)加入高速搅拌机内混合，逐渐加入含有3％PBS树脂和5％石墨烯的溶液(按重量比计，复合矿物与含有PBS树脂和石墨烯的溶液之比为10：1)，持续在85℃条件下搅拌30分钟，干燥后得到石墨烯包覆复合矿物粉末填料，所述石墨烯包覆复合矿物粉末填料粒径范围是5～85微米；
(2)将石墨烯包覆复合矿物粉末填料与PBS树脂进行熔融共混，将共混物用四氢呋喃溶剂溶解后进行纺丝、干燥，形成复合矿物纤维(按重量比计，石墨烯包覆复合矿物粉末填料：PBS树脂：四氢呋喃溶剂为1：1：4)，将复合矿物纤维在球磨机内进行研磨，制作成复合矿物纤维粉末100克，所述复合矿物纤维粉末的长度范围是35～315微米，长径比为165:1～305:1；
(3)将560克共聚聚丙烯、280克均聚聚丙烯、41克弹性体EPDM、2克硅烷偶联剂KH550于高速混料机里混合2～5分钟，温度65～75℃；
(4)将步骤(2)、(3)得到的物料与15克增容剂PP-g-MAH、2克抗氧剂1010置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒。
双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，分九区控温的双螺杆挤出机中进行挤出造粒，一至九区加工温度依次为：180℃，183℃，184℃，185℃，185℃，187℃，185℃，184℃，185℃，机头温度190℃，主机频率32～40HZ，喂料频率26～30HZ，熔体压力2.7～3.5MPa，真空度-0.03～-0.06MPa，切粒机转速390～490rpm。
实施例3
复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料的制备
原料：48份共聚聚丙烯、24份均聚聚丙烯、20份复合矿物纤维粉末、4.4份弹性体、3份增容剂、0.4份偶联剂、0.2份抗氧剂。
制备方法如下：
(1)将196克复合矿物(叶腊石62克、凹凸棒石82克、膨润土52克)与含有1～3wt％偶联剂的乙醇溶液(复合矿物与含偶联剂的乙醇溶液之比是1：1)加入高速搅拌机内混合，逐渐加入含有3％PBS树脂和5％石墨烯的溶液(按重量比计，复合矿物与含有PBS树脂和石墨烯的溶液之比为10：1)，持续在85℃条件下搅拌30分钟，干燥后得到石墨烯包覆复合矿物粉末填料，所述石墨烯包覆复合矿物粉末填料粒径范围是5～85微米；
(2)将石墨烯包覆复合矿物粉末填料与PBS树脂进行熔融共混，将共混物用四氢呋喃溶剂溶解后进行纺丝、干燥，形成复合矿物纤维(按重量比计，石墨烯包覆复合矿物粉末填料：PBS树脂：四氢呋喃溶剂为1：1：4)，将复合矿物纤维在球磨机内进行研磨，制作成复合矿物纤维粉末200克，所述复合矿物纤维粉末的长度范围是35～315微米，长径比为165:1～305:1；
(3)将480克共聚聚丙烯、240克均聚聚丙烯、44克弹性体SEBS、4克硅烷偶联剂KH550于高速混料机里混合2～5分钟，温度65～75℃；
(4)将步骤(2)、(3)得到的物料与30克增容剂SEBS-g-MAH、2克抗氧剂1010置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒。
双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，分九区控温的双螺杆挤出机中进行挤出造粒，一至九区加工温度依次为：180℃，183℃，184℃，185℃，185℃，187℃，185℃，184℃，185℃，机头温度190℃，主机频率32～40HZ，喂料频率26～30HZ，熔体压力2.7～3.5MPa，真空度-0.03～-0.06MPa，切粒机转速390～490rpm。
实施例4
复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料的制备
原料：53份共聚聚丙烯、20份均聚聚丙烯、20份复合矿物纤维粉末、3.4份弹性体、3份增容剂、0.4份偶联剂、0.2份抗氧剂。
制备方法如下：
(1)将196克复合矿物(叶腊石102克、凹凸棒石53克、膨润土41克)与含有1～3wt％偶联剂的乙醇溶液(复合矿物与含偶联剂的乙醇溶液之比是1：1)加入高速搅拌机内混合，逐渐加入含有3％PBS树脂和5％石墨烯的溶液(按重量比计，复合矿物与含有PBS树脂和石墨烯的溶液之比为10：1)，持续在85℃条件下搅拌30分钟，干燥后得到石墨烯包覆复合矿物粉末填料，所述石墨烯包覆复合矿物粉末填料粒径范围是5～85微米；
(2)将石墨烯包覆复合矿物粉末填料与PBS树脂进行熔融共混，将共混物用四氢呋喃溶剂溶解后进行纺丝、干燥，形成复合矿物纤维(按重量比计，石墨烯包覆复合矿物粉末填料：PBS树脂：四氢呋喃溶剂为1：1：4)，将复合矿物纤维在球磨机内进行研磨，制作成复合矿物纤维粉末200克，所述复合矿物纤维粉末的长度范围是35～315微米，长径比为165:1～305:1；
(3)将530克共聚聚丙烯、200克均聚聚丙烯、34克弹性体SBS、4克硅烷偶联剂KH550于高速混料机里混合2～5分钟，温度65～75℃；
(4)将步骤(2)、(3)得到的物料与30克增容剂SEBS-g-MAH、2克抗氧剂1010置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒。
双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，分九区控温的双螺杆挤出机中进行挤出造粒，一至九区加工温度依次为：180℃，183℃，184℃，185℃，185℃，187℃，185℃，184℃，185℃，机头温度190℃，主机频率32～40HZ，喂料频率26～30HZ，熔体压力2.7～3.5MPa，真空度-0.03～-0.06MPa，切粒机转速390～490rpm。
实施例5
复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料的制备
原料：62份共聚聚丙烯、18份均聚聚丙烯、15份复合矿物纤维、2份弹性体、2.5份增容剂、0.3份偶联剂、0.2份抗氧剂。
制备方法如下：
(1)将147克复合矿物(叶腊石58克、凹凸棒石49克、膨润土40克)与含有1～3wt％偶联剂的乙醇溶液(复合矿物与含偶联剂的乙醇溶液之比是1：1)加入高速搅拌机内混合，逐渐加入含有1％PBS树脂和2％石墨烯的溶液(按重量比计，复合矿物与含有PBS树脂和石墨烯的溶液之比为10：1)，持续在80℃条件下搅拌20分钟，干燥后得到石墨烯包覆复合矿物粉末填料，所述石墨烯包覆复合矿物粉末填料粒径范围是5～85微米；
(2)将石墨烯包覆复合矿物粉末填料与PBS树脂进行熔融共混，将共混物用四氢呋喃溶剂溶解后进行纺丝、干燥，形成复合矿物纤维(按重量比计，石墨烯包覆复合矿物粉末填料：PBS树脂：四氢呋喃溶剂为1：1：4)，将复合矿物纤维在球磨机内进行研磨，制作成复合矿物纤维粉末150克，所述复合矿物纤维粉末的长度范围是35～315微米，长径比为165:1～305:1；
(3)将620克共聚聚丙烯、180克均聚聚丙烯、5克弹性体SBS、10克弹性体SEBS、5克弹性体POE、3克硅烷偶联剂KH550于高速混料机里混合2～5分钟，温度65～75℃；
(4)将步骤(2)、(3)得到的物料与15克增容剂SEBS-g-MAH、10克增容剂PP-g-MAH、2克抗氧剂1010置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒。
双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，分九区控温的双螺杆挤出机中进行挤出造粒，一至九区加工温度依次为：180℃，183℃，184℃，185℃，185℃，187℃，185℃，184℃，185℃，机头温度190℃，主机频率32～40HZ，喂料频率26～30HZ，熔体压力2.7～3.5MPa，真空度-0.03～-0.06MPa，切粒机转速390～490rpm。
实施例6
复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料的制备
原料：46份共聚聚丙烯、28份均聚聚丙烯、15份复合矿物纤维、7.8份弹性体、2.7份增容剂、0.3份偶联剂、0.2份抗氧剂。
制备方法如下：
(1)将147克复合矿物(叶腊石70克、凹凸棒石57克、膨润土20克)与含有1～3wt％偶联剂的乙醇溶液(复合矿物与含偶联剂的乙醇溶液之比是1：1)加入高速搅拌机内混合，逐渐加入含有5％PBS树脂(和8％石墨烯的溶液(按重量比计，复合矿物与含有PBS树脂和石墨烯的溶液之比为10：1)，持续在90℃条件下搅拌40分钟，干燥后得到石墨烯包覆复合矿物粉末填料，所述石墨烯包覆复合矿物粉末填料粒径范围是5～85微米；
(2)将石墨烯包覆复合矿物粉末填料与PBS树脂进行熔融共混，将共混物用四氢呋喃溶剂溶解后进行纺丝、干燥，形成复合矿物纤维(按重量比计，石墨烯包覆复合矿物粉末填料：PBS树脂：四氢呋喃溶剂为1：1：4)，将复合矿物纤维在球磨机内进行研磨，制作成复合矿物纤维粉末150克，所述复合矿物纤维粉末的长度范围是35～315微米，长径比为165:1～305:1；
(3)将460克共聚聚丙烯、280克均聚聚丙烯、38克弹性体SBS和40克弹性体EPDM、3克硅烷偶联剂KH550于高速混料机里混合2～5分钟，温度65～75℃；
(4)将步骤(2)、(3)得到的物料与17克增容剂SEBS-g-MAH、10克增容剂POE-g-MAH、2克抗氧剂1010置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒。
双螺杆挤出机的螺杆长径比为48：1，分九区控温的双螺杆挤出机中进行挤出造粒，一至九区加工温度依次为：180℃，183℃，184℃，185℃，185℃，187℃，185℃，184℃，185℃，机头温度190℃，主机频率32～40HZ，喂料频率26～30HZ，熔体压力2.7～3.5MPa，真空度-0.03～-0.06MPa，切粒机转速390～490rpm。
对比例1
矿物填充聚丙烯复合材料的制备
原料：69份共聚聚丙烯、16份均聚聚丙烯、10份滑石粉、3.1份弹性体、1.5份增容剂、0.2份偶联剂、0.2份抗氧剂。
制备方法如下：
(1)将690克共聚聚丙烯、160克均聚聚丙烯、31克弹性体POE、100克滑石粉、2克硅烷偶联剂KH560于高速混料机里混合2～5分钟，温度65～75℃；
(2)将步骤(1)得到的物料与15克增容剂POE-g-MAH、2克抗氧剂1010置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒。
对比例2
矿物填充聚丙烯复合材料的制备
原料：48份共聚聚丙烯、24份均聚聚丙烯、20份滑石粉、4.4份弹性体、3份增容剂、0.4份偶联剂、0.2份抗氧剂。
制备方法如下：
(1)将480克共聚聚丙烯、240克均聚聚丙烯、44克弹性体EPDM、200克滑石粉、4克硅烷偶联剂KH560于高速混料机里混合2～5分钟，温度65～75℃；
(2)将步骤(1)得到的物料与30克增容剂PP-g-MAH、2克抗氧剂1010置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒。
对上述实施例1～4和对比例1～2中制备的样品进行性能测试，测试方法如下：
比重按ASTM D792标准进行检测；收缩率(MD)按ASTM D995标准进行检测；熔融指数按ASTM D1238(230℃/2.16kg)标准进行检测；洛氏硬度按ASTM D785标准进行检测；拉伸强度和断裂伸长率按ASTM D638标准进行检测；弯曲强度和弯曲模量按ASTM D790标准进行检测；悬臂梁缺口冲击强度按ASTM D256标准进行检测；热变形温度按ASTM D648标准进行检测；雾翳要求、气味要求、VOC测试值，按GMW3205标准进行测试。测试结果列于表1。
表1各实施例制备的复合材料的性能及对比
Figure BDA0001806757440000091
Figure BDA0001806757440000101
从表1中可看出，粉末状的无机矿物填料经过纤维化加工后，变成具有一定长径比的复合矿物纤维，有利于复合材料弯曲强度与弯曲模量的提升，达到高刚性的目的。复合矿物纤维使得无机矿物与聚丙烯基体在熔融挤出过程中减少摩擦，提升了聚丙烯复合材料的熔融指数，达到了高流动性的目的。复合矿物纤维在聚丙烯聚合物中的多向搭接，降低了复合体系的堆砌密度，达到了轻量化的目的。由于复合体系整体流动性提升，摩擦下降，成型过程中有机挥发物的释放得到有效控制，达到了绿色、环保的目的。
上述实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量百分比计，包括如下原料：45～70份共聚聚丙烯、16～28份均聚聚丙烯、10～20份复合矿物纤维粉末、2～8份弹性体、1～3份增容剂、0.2～0.4份偶联剂、0.1～0.3份抗氧剂，所述复合矿物纤维粉末的制备方法为：(1)将复合矿物与含有偶联剂的乙醇溶液加入高速搅拌机内混合，逐渐加入含有PBS树脂和石墨烯的溶液，搅拌均匀，干燥后得到石墨烯包覆复合矿物粉末填料；(2)将石墨烯包覆复合矿物粉末填料与PBS树脂进行熔融共混，将共混物用溶剂溶解后进行纺丝、干燥，形成复合矿物纤维，将复合矿物纤维在球磨机内进行研磨，制成复合矿物纤维粉末，所述复合矿物纤维粉末的长度范围是35～315微米，长径比为165:1～305:1，所述的含有偶联剂的乙醇溶液为含有1～3wt％偶联剂的乙醇溶液；所述的含有PBS树脂和石墨烯的溶液为含有1～5％PBS树脂和2～8％石墨烯的溶液；所述的搅拌均匀是在80～90℃条件下持续搅拌20～40分钟；所述的溶剂为极性溶剂。
2.根据权利要求1所述的一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的复合矿物为叶腊石、凹凸棒石和膨润土以任意比例混合。
3.根据权利要求1所述的一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量比计，步骤(1)中复合矿物与含有PBS树脂和石墨烯的溶液之比为10：1，复合矿物与含有偶联剂的乙醇溶液之比是1：1。
4.根据权利要求1所述的一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量比计，步骤(2)中石墨烯包覆复合矿物粉末填料：PBS树脂：溶剂为1：1：4。
5.根据权利要求1所述的一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的弹性体为POE、EPDM、SBS、SEBS中的一种或多种组合。
6.根据权利要求1所述的一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的增容剂为SEBS-g-MAH、PP-g-MAH、POE-g-MAH中的一种或多种组合。
7.根据权利要求1所述的一种复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH550；所述的抗氧剂为抗氧剂1010。
8.一种如权利要求1-7任一项所述复合矿物纤维填充聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、弹性体、偶联剂于高速混料机里混合2～5分钟，温度65～75℃；
(2)将步骤(1)得到的物料与复合矿物纤维粉末、增容剂、抗氧剂置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒，即得。
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