本发明属于高分子材料改性和加工技术领域，涉及一种高光高强聚丙烯回料改性复合材料及制备方法。
背景技术：
聚丙烯是一种热塑性塑料，比重轻，成品表面硬度大，弹性高，耐热性、化学稳定性、绝缘性良好，在汽车零部件、家用电器等领域得到广泛的应用。近年来，聚丙烯材料的市场需求量呈急剧上升的趋势，与此同时聚丙烯的废弃量也逐年增加，这就意味着在对能源的需求压力不断增大的同时，环境保护的压力也不容小视。
“节能减排”、“环境保护”已经成为世界各国经济和技术发展的重要目标。塑料的回收与资源化利用，有利于解决塑料包装等所引起的“白色污染”给国民经济和生态环境带来的不良影响的问题，除了可以达到节省成本、节约资源的目的之外，通过回收与资源化利用，还可以大大减少焚烧处理废旧塑料等方法的使用，从而达到减少碳排放的目的，为防止全球变暖做出贡献，因而，具有更重要的意义。
由于回收聚丙烯材料因老化、降解，其性能已经明显衰减，回收料的再次造粒过程中，聚丙烯链段会再次破坏和降解，故由聚丙烯回料直接制得的产品普遍具有表面粗糙，透明度低，抗冲击性差的问题。因此为了更好的利用回收料，一般会对聚丙烯回料进行改性，如果通过改性获得的新型聚丙烯材料能够很好的克服上述问题，那么就可以将回收及再生聚丙烯材料重新应用于常规市场需求方面，从而大幅减少向环境输入的聚烯烃总量，不仅能降低生产成本，而且科学环保。
因此，这个问题越来越得到大家的关注，很多企业开始进行聚丙烯回料的再改性研究。例如，中国发明专利申请公开了一种玻纤增强聚丙烯回收料及其制备方法[申请号：201510367074.3]，该申请通过在聚丙烯回料中添加一定份数的中碱玻璃纤维以增强聚丙烯材料的强度。
该申请虽然很好的解决了聚丙烯回料的强度问题，但还有其他问题如表面粗糙、透明度低等问题并没有得到很好的解决。
技术实现要素：
本发明的目的是针对上述问题，提供一种高光高强聚丙烯回料改性复合材料及制备方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种高光高强聚丙烯回料改性复合材料，包括主料和辅料，所述主料为聚丙烯回料，聚丙烯回料与辅料加热混溶后得所述聚丙烯复合材料。
在上述的高光高强聚丙烯回料改性复合材料中，所述辅料为uhmwpe和/或α-烯烃的均聚物。
在上述的高光高强聚丙烯回料改性复合材料中，所述聚丙烯回料的纯度大于等于90％，密度为0.92-1.00g/cm3。
在上述的高光高强聚丙烯回料改性复合材料中，所述α-烯烃为1-丁烯。
在上述的高光高强聚丙烯回料改性复合材料中，包括质量份数分别为68-80份的聚丙烯回料和7-16份的辅料；所述辅料包括质量份数分别为3-8份的uhmwpe和4-8份的α-烯烃的均聚物。
在上述的高光高强聚丙烯回料改性复合材料中，包括质量份数分别为74份的聚丙烯回料和12份的辅料；所述辅料包括质量份数分别为6份的uhmwpe和6份的α-烯烃的均聚物。
在上述的高光高强聚丙烯回料改性复合材料中，还包括有玻璃纤维，所述玻璃纤维在聚丙烯复合材料中的重量百分比为10％-30％。
在上述的高光高强聚丙烯回料改性复合材料中，还包括有成核剂，所述成核剂为1，3，5－苯三酰胺类成核剂，其在聚丙烯复合材料中的重量百分比为0.1％-0.2％。
在上述的高光高强聚丙烯回料改性复合材料中，所述聚丙烯复合材料还包括有少量卤素吸收剂和少量抗氧剂，所述卤素吸收剂为硬脂酸钙和/或水合滑石粉；所述抗氧剂为抗氧剂1010。
在上述的高光高强聚丙烯回料改性复合材料中，所述聚丙烯复合材料的熔融指数为25±5g/10min。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1、本聚丙烯复合材料表面光滑，光泽度好，强度高，故所制作的产品美观耐用，在产品制作成模的过程中，也不会因粗糙而损毁模具。
2、本聚丙烯复合材料具有较大的熔融指数，故具有较好的流动性和可加工性，能够满足不同种产品的加工需求。
3、本发明所用的主料为聚丙烯回料，实现了对聚丙烯废料的回收再利用，这不仅能降低生产成本，而且对环境保护也具有重大意义。
具体实施方式
下述实施例中所用的试剂，如无特殊说明，可以从常规生化试剂商店购买得到。
实施例1
本实施例提供一种聚丙烯复合材料组分，具体的说，聚丙烯复合材料组分包括质量份数分别为80份的主料和7份的辅料。
其中，主料为纯度为90％，密度为1.00g/cm3的聚丙烯回料；辅料为质量份数为7份的uhmwpe。
uhmwpe即为超高分子量聚乙烯，是一种分子具有线型结构的综合性能优异能的热塑性工程塑料，其平均分子量高达150万以上。uhmwpe具有较低的表面硬度和热变形温度，pp回料(即聚丙烯回料)与其混合后，uhmwpe能与一部分pp长链分子形成双连续相的共混体系，共同构成一种共混网络。其余的pp分子构成一个pp网络，二个网络交织为一种“线性互穿网络”，其中共混网络在材料中起到骨架作用，为材料提供机械强度，受外力冲击时会发生较大形变以吸收外界的能量，起到增韧的作用。
uhmwpe具有极低的摩擦因数，其摩擦因数一般为0.05-0.11，故其具有优异的自润滑性，向pp回料中添加一定量的uhmwpe能使所得的聚丙烯复合材料表面更加光滑。
虽然uhmwpe具有上述的若干优点，但由于其超高的分子量，所以uhmwpe添加入聚丙烯复合材料中，尤其是当其含量较高时，会导致材料熔融时的粘度增加，流动性降低，即熔融指数减小，这会降低材料的可加工性，使加工难度、加工成本升高。
实施例2
本实施例提供一种聚丙烯复合材料组分，具体的说，聚丙烯复合材料组分包括质量份数分别为68份的主料和16份的辅料。
其中，主料为纯度为98％，密度为0.92g/cm3的聚丙烯回料；辅料为质量份数分别为8份的uhmwpe和8份的1-丁烯的均聚物。
α-烯烃是指双键在分子链端部的单烯烃，分子式r-ch＝ch2，其中r为烷基。丙烯和1-丁烯同属于α-烯烃的范畴，故pp回料和α-烯烃均聚物两者具有更好的相容性。向pp回料中添加一定量的α-烯烃均聚物能降低聚丙烯的结晶度，在一定程度上提高聚丙烯复合材料的透明度和流动性。
实施例3
本实施例提供一种聚丙烯复合材料组分，具体的说，聚丙烯复合材料组分包括质量份数分别为74份的主料和12份的辅料。
其中，主料为纯度为95％，密度为0.96g/cm3的聚丙烯回料；辅料为质量份数分别为6份的uhmwpe和6份的1-己烯的均聚物。
实施例4
本实施例提供一种聚丙烯复合材料，包括实施例1-3任意一项的聚丙烯复合材料组分。
其中，聚丙烯复合材料还包括有玻璃纤维。玻璃纤维可以是已经商品化的普通玻璃纤维，其长度可以是几个毫米，例如2-10mm，其在聚丙烯复合材料中的重量百分比为10％。
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，其具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高等众多优点，但缺点是性脆，耐磨性较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几个微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。
玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，并且玻璃纤维对塑料的增强作用非常明显，这是因为玻璃纤维本身的模量很高，且玻璃纤维沿机体内部生长，受到外力时外力扩散与整个材料，抗冲击及弯曲性能提高。
具体的说，当复合材料受到外界力的作用时，无论是横向力还是纵向力，无论是拉伸力还是挤压力，复合材料内部都会产生一个应力。当复合材料中添加有玻璃纤维时，应力借助复合材料基体相与玻璃纤维间优良的界面结合力得以很好地分散，使性能优异的纤维承担了大部分应力，从而改善了复合材料的综合性能。已有实验结果可以表明，当复合材料受到沿玻璃纤维纵向的力时，应力集中产生在玻璃纤维的两端，且在玻璃纤维周围存在应力低于平均应力的椭圆形区域，这样玻璃纤维通过降低复合材料基体相的平均应力从而达到了增强效果；当复合材料受到沿玻璃纤维横向的力时，复合材料基体由于外力的影响发生形变，基体的模量比玻璃纤维的模量要小，而两者又结合较为紧密，因而玻璃纤维制约了基体形变并且将载荷传至玻璃纤维上，这样载荷就由基体和玻璃纤维共同承担，由于玻璃纤维的刚度和强度都远高于基体，因此玻璃纤维的加入改善了材料的力学性能。
实施例5
本实施例提供一种聚丙烯复合材料，包括实施例1-3任意一项的聚丙烯复合材料组分。
其中，聚丙烯复合材料还包括有玻璃纤维。玻璃纤维可以是已经商品化的普通玻璃纤维，其长度可以是几个毫米，例如2-10mm，玻璃纤维在聚丙烯复合材料中的重量百分比为30％。
实施例6
本实施例提供一种聚丙烯复合材料，包括实施例1-3任意一项的聚丙烯复合材料组分。
其中，聚丙烯复合材料还包括有玻璃纤维。玻璃纤维可以是已经商品化的普通玻璃纤维，其长度可以是几个毫米，例如2-10mm，玻璃纤维在聚丙烯复合材料中的重量百分比为20％。
实施例7
本实施例提供一种聚丙烯复合材料，包括实施例1-3任意一项的聚丙烯复合材料组分。
其中，聚丙烯复合材料还包括有1，3，5-三叔丁酰胺基苯，1，3，5-三叔丁酰胺基苯在聚丙烯复合材料中的重量百分比为0.1％。
聚丙烯的结晶速度相对较慢，易形成大的球晶，使制品透光性差，外观缺乏美感。1，3，5-三叔丁酰胺基苯是成核剂的一种，成核剂可以通过改变聚丙烯的结晶行为，加快结晶速率、增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化，达到缩短成型周期、提高制品的透明性的功能。
添加有1，3，5-三叔丁酰胺基苯的聚丙烯复合材料，由于1，3，5-三叔丁酰胺基苯可溶解在熔融聚丙烯中，形成均相溶液，故聚丙烯在冷却时，透明剂先结晶形成纤维状网络，该网络不仅分散均匀，且其中的纤维直径仅有100埃，小于可见光的波长。该网络的表面即形成结晶成核中心，由于(1)这个纤维状网络具有极大的表面积，可提供极高的成核密度；(2)纤维的直径与聚丙烯结晶厚度相匹配，还能促进成核；(3)纤维很细，不能散射可见光；故1，3，5-三叔丁酰胺基苯作为异相晶核提高了聚丙烯的成核密度，使聚丙烯形成均一细化的球晶，减少了对光的折射和散射，透明性增大。
实施例8
本实施例提供一种聚丙烯复合材料，包括实施例1-3任意一项的聚丙烯复合材料组分。
其中，聚丙烯复合材料还包括有均苯三甲酸三叔丁酰胺，均苯三甲酸三叔丁酰胺在聚丙烯复合材料中的重量百分比为0.2％。
均苯三甲酸三叔丁酰胺也是成核剂的一种，其提高聚丙烯材料透明度的机理与1，3，5-三叔丁酰胺基苯的完全相同，故在此不再做赘述。
实施例9
本实施例提供一种聚丙烯复合材料，包括实施例1-3任意一项的聚丙烯复合材料组分。
其中，聚丙烯复合材料还包括有山梨醇缩醛，山梨醇缩醛在聚丙烯复合材料中的重量百分比为0.15％。
山梨醇缩醛也是成核剂的一种，其提高聚丙烯材料透明度的机理与1，3，5-三叔丁酰胺基苯的完全相同，故在此不再做赘述。
实施例10
本实施例提供一种聚丙烯复合材料，包括实施例1-3任意一项的聚丙烯复合材料组分。
其中，聚丙烯复合材料还包括有硬脂酸钙，硬脂酸钙在聚丙烯复合材料中的重量百分比为0.05％。
硬脂酸钙作为一种卤素吸收剂添加入聚丙烯材料中，卤素吸收剂的主要作用是用于中和聚合物中残留的氯，防止其在加工过程中腐蚀设备。硬脂酸钙对氯离子长期吸收性好，其与氯离子反应生成氯化钙和硬脂酸，反应方程式如下：
ca(c17h35coo)2+2hcl→cacl2+2c17h35cooh
实施例11
本实施例提供一种聚丙烯复合材料，包括实施例1-3任意一项的聚丙烯复合材料组分。
其中，聚丙烯复合材料还包括有硬脂酸钙和水合滑石粉，硬脂酸钙和水合滑石粉在聚丙烯复合材料中的总重量百分比为0.05％。
水合滑石粉作为一种卤素吸收剂添加入聚丙烯材料中，水合滑石粉有显著的阴离子交换特性，其中的碳酸根离子很容易与氯离子交换，使氯离子被吸附并固定在稳定的晶体结构中，反应方程式如下：
mg4.5al2(oh)13co3·3.5h2o+2hcl→mg4.5al2(oh)13cl2·3.5h2o+h2o+co2
实施例12
本实施例提供一种聚丙烯复合材料，包括实施例1-3任意一项的聚丙烯复合材料组分。
其中，聚丙烯复合材料还包括有抗氧剂1010，抗氧剂1010在聚丙烯复合材料中的重量百分比为0.2％。
抗氧剂1010即为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，能有效地防止聚合物材料在长期使用过程中热氧化降解，同时也是一种高效的加工稳定剂，能改善聚合物材料在高温加工条件下的耐变色性。
实施例13
本实施例提供一种聚丙烯复合材料，包括实施例1-3任意一项的聚丙烯复合材料组分。
其中，聚丙烯复合材料还包括有抗氧剂1076，抗氧剂1076在聚丙烯复合材料中的重量百分比为0.2％。
抗氧剂1076即为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，可有效抑制聚合物的热降解和氧化降解。
实施例14
本实施例提供一种聚丙烯复合材料，包括实施例1-3任意一项的聚丙烯复合材料组分。
其中，聚丙烯复合材料还包括有一定量的聚丙烯塑料流动剂，通过对聚丙烯塑料流动剂加入量的调节，使得制成的聚丙烯材料的熔融指数约为25g/10min。
聚丙烯塑料流动剂是针对聚丙烯塑料的化学成分特点而合成制造的化工助剂，可以用来提高聚丙烯分子间的流动能力，从而增大聚丙烯材料的熔融指数。
实施例15
本实施例提供一种聚丙烯复合材料，包括实施例1-3任意一项的聚丙烯复合材料组分。
其中，聚丙烯复合材料还包括有一定量的聚丙烯塑料流动剂，通过对聚丙烯塑料流动剂加入量的调节，使得制成的聚丙烯材料的熔融指数约为20g/10min。
实施例16
本实施例提供一种聚丙烯复合材料，包括实施例1-3任意一项的聚丙烯复合材料组分。
其中，聚丙烯复合材料还包括有一定量的聚丙烯塑料流动剂，通过对聚丙烯塑料流动剂加入量的调节，使得制成的聚丙烯材料的熔融指数约为30g/10min。
应用例1
按实施例3中记载的聚丙烯复合材料组分，再添加重量百分比为10％的玻璃纤维、重量百分比为0.1％的1，3，5-三叔丁酰胺基苯、重量百分比为0.05％的硬脂酸钙、重量百分比为0.2％的抗氧剂1010和重量百分比为0.8％的聚丙烯塑料流动剂，制得复合材料1。
按实施例3中记载的聚丙烯复合材料组分，再添加重量百分比为20％的玻璃纤维、重量百分比为0.15％的1，3，5-三叔丁酰胺基苯、重量百分比为0.05％的硬脂酸钙、重量百分比为0.2％的抗氧剂1010和重量百分比为0.6％的聚丙烯塑料流动剂，制得复合材料2。
按实施例3中记载的聚丙烯复合材料组分，再添加重量百分比为30％的玻璃纤维、重量百分比为0.2％的1，3，5-三叔丁酰胺基苯、重量百分比为0.05％的硬脂酸钙、重量百分比为0.2％的抗氧剂1010和重量百分比为0.5％的聚丙烯塑料流动剂，制得复合材料3。
分别对复合材料1、2和3的透光率、雾度、拉伸屈服强度和熔融指数进行测定，结果如下表所示：
结果分析：通过以上实验数据可以看出，制得的聚丙烯复合材料，具有较高的透明度、强度和流动性，达到了本发明预期的目的。
透光率和雾度检测数据来自上海第三光学仪器厂生产的光电雾度计wgw；拉伸屈服强度检测数据来自上海松顿仪器制造有限公司生产的万能材料试验机；熔融指数检测数据来自承德市科承试验机有限公司生产的xnr-400gm熔体流动速率测定仪。
以上实验数值，均通过利用所述仪器，平行三次实验取平均值。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。