本发明提供了一种耐磨耐热聚烯烃复合材料及其制备方法，属于工程塑料改性领域。
背景技术：
：聚烯烃材料作为最常用的工程塑料，在终端应用中的特殊需求日渐增加。共混改性是聚烯烃材料常用的改性方法之一，通常以某种物质为改性材料，通过熔融、共混和分散过程，赋予聚烯烃基体材料一定的特殊特性。目前聚烯烃材料的改性工作在材料耐磨和耐热方面都存在一定的不足，尤其是作为功能件的产品应用，耐磨特性的需求尤为强烈。此外在某些需要承受瞬时高温的使用环境下，聚烯烃改性复合材料还存在不足之处。技术实现要素：本发明提供了一种耐磨耐热聚烯烃复合材料及其制备方法。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种耐磨耐热聚烯烃复合材料及其制备方法，包含以下组分及重量份含量：树脂基体100份，硅藻土5～45份，偶联剂0.1～0.5份，抗氧剂0.1～0.5份，热稳定剂0.2～1份，润滑剂0.2～1份。所述的树脂基体优选为高密度聚乙烯和均聚聚丙烯。所述的硅藻土细度为500～1500目，比表面积为40～80m2/g。所述的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或马来酸酐接枝聚丙烯。所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯或三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。所述的热稳定剂为硬脂酸钙或硬脂酸钡。所述的润滑剂为乙烯-丙烯酸共聚物或季戊四醇硬脂酸酯。一种耐磨耐热聚烯烃复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按以下比例配备原料：树脂基体100份、硅藻土5～45份、偶联剂0.1～0.5份、抗氧剂0.1～0.5份、热稳定剂0.2～1份以及润滑剂0.2～1份；(2)将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散10～30min；(3)将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得硅藻土改性聚烯烃复合材料。本发明创新性地以硅藻土为改性原料，优选高密度聚乙烯和均聚聚丙烯为改性基体，制备了一种耐磨耐热聚烯烃复合材料。硅藻土是一种具有微孔结构、且比表面积较大的颗粒结构，在共混改性过程中聚烯烃基体的分子链可以在微孔结构中相互穿插，形成锁链状结构，可以赋予复合材料优异的性能。本发明制备的聚烯烃复合材料具有耐磨、耐热以及尺寸稳定等特点，在传统工程塑料改性的基础上赋予了材料一定的功能性。具体有益效果如下：1、在熔融共混的过程中，硅藻土颗粒经过有效地分散，会在复合材料表面形成一层均一结构，大幅提高了复合材料的耐磨性；2、硅藻土的引入在复合材料中形成了聚烯烃分子链与微孔硅藻土的锁链结构，在复合材料受热时可以有效地抵抗复合材料的蠕变过程，提高了整体的耐热性；3、复合材料中锁链结构的产生可以有效缓解聚烯烃分子链的取向运动，增加了体系内部的无序性，在一定程度上降低了复合材料的收缩率，提高了尺寸稳定性。因此本发明制备的聚烯烃复合材料具有耐磨、耐热以及尺寸稳定等特点，在传统工程塑料改性的基础上赋予了材料一定的功能性。此外本发明所涉及的复合材料制备所需设备及工艺简单，可直接规模化生产。具体实施方法下面结合具体实例对本
发明内容进行进一步的说明，但所述实施例并非是对本发明实质精神的简单限定，任何基于本发明实质精神所作出的简单变化或等同替换均应属于本发明所要求保护的范围之内。如无特别说明，各实例中所述份数均为重量份。制备的样品在23℃、50％湿度环境下调节后，分别采用astmd648、astmd1242和astmd955检测复合材料的热变形温度、耐磨性和收缩率。本发明的具体实施例如下：实施例1(1)按以下比例配备原料：高密度聚乙烯树脂基体100份，硅藻土5份，偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.1份，抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.04份，抗氧剂三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.06份，热稳定剂硬脂酸钙0.2份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.2份。(2)将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散10min；(3)将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得硅藻土改性聚烯烃复合材料。所制得的耐磨耐热聚烯烃复合材料性能见表一。实施例2(1)按以下比例配备原料：高密度聚乙烯树脂基体100份，硅藻土15份，偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.2份，抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.08份，抗氧剂三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.12份，热稳定剂硬脂酸钙0.4份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.4份。(2)将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散15min；(3)将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得硅藻土改性聚烯烃复合材料。所制得的耐磨耐热聚烯烃复合材料性能见表一。实施例3(1)按以下比例配备原料：高密度聚乙烯树脂基体100份，硅藻土25份，偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.3份，抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.12份，抗氧剂三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.18份，热稳定剂硬脂酸钙0.6份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.6份。(2)将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散20min；(3)将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得硅藻土改性聚烯烃复合材料。所制得的耐磨耐热聚烯烃复合材料性能见表一。实施例4(1)按以下比例配备原料：高密度聚乙烯树脂基体100份，硅藻土35份，偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.4份，抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.18份，抗氧剂三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.22份，热稳定剂硬脂酸钙0.8份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.8份。(2)将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散25min；(3)将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得硅藻土改性聚烯烃复合材料。所制得的耐磨耐热聚烯烃复合材料性能见表一。实施例5(1)按以下比例配备原料：高密度聚乙烯树脂基体100份，硅藻土45份，偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5份，抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.2份，抗氧剂三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.3份，热稳定剂硬脂酸钙1份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物1份。(2)将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散30min；(3)将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得硅藻土改性聚烯烃复合材料。所制得的耐磨耐热聚烯烃复合材料性能见表一。实施例6(1)按以下比例配备原料：均聚聚丙烯树脂基体100份，硅藻土5份，偶联剂马来酸酐接枝聚丙烯0.1份，抗氧剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.04份，抗氧剂三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.06份，热稳定剂硬脂酸钡0.2份，润滑剂季戊四醇硬脂酸酯0.2份。(2)将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散10min；(3)将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得硅藻土改性聚烯烃复合材料。所制得的耐磨耐热聚烯烃复合材料性能见表一。实施例7(1)按以下比例配备原料：均聚聚丙烯树脂基体100份，硅藻土15份，偶联剂马来酸酐接枝聚丙烯0.2份，抗氧剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.08份，抗氧剂三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.12份，热稳定剂硬脂酸钡0.4份，润滑剂季戊四醇硬脂酸酯0.4份。(2)将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散15min；(3)将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得硅藻土改性聚烯烃复合材料。所制得的耐磨耐热聚烯烃复合材料性能见表一。实施例8(1)按以下比例配备原料：均聚聚丙烯树脂基体100份，硅藻土25份，偶联剂马来酸酐接枝聚丙烯0.3份，抗氧剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.12份，抗氧剂三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.18份，热稳定剂硬脂酸钡0.6份，润滑剂季戊四醇硬脂酸酯0.6份。(2)将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散20min；(3)将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得硅藻土改性聚烯烃复合材料。所制得的耐磨耐热聚烯烃复合材料性能见表一。实施例9(1)按以下比例配备原料：均聚聚丙烯树脂基体100份，硅藻土35份，偶联剂马来酸酐接枝聚丙烯0.4份，抗氧剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.18份，抗氧剂三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.22份，热稳定剂硬脂酸钡0.8份，润滑剂季戊四醇硬脂酸酯0.8份。(2)将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散25min；(3)将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得硅藻土改性聚烯烃复合材料。所制得的耐磨耐热聚烯烃复合材料性能见表一。实施例10(1)按以下比例配备原料：均聚聚丙烯树脂基体100份，硅藻土45份，偶联剂马来酸酐接枝聚丙烯0.5份，抗氧剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.2份，抗氧剂三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.3份，热稳定剂硬脂酸钡1份，润滑剂季戊四醇硬脂酸酯1份。(2)将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散30min；(3)将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得硅藻土改性聚烯烃复合材料。所制得的耐磨耐热聚烯烃复合材料性能见表一。对比例1(1)按以下比例配备原料：高密度聚乙烯树脂基体100份，抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.04份，抗氧剂三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.06份，热稳定剂硬脂酸钙0.2份，润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.2份。(2)将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散10min；(3)将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得硅藻土改性聚烯烃复合材料。所制得的高密度聚乙烯复合材料性能见表一。对比例2(1)按以下比例配备原料：均聚聚丙烯树脂基体100份，抗氧剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.04份，抗氧剂三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.06份，热稳定剂硬脂酸钡0.2份，润滑剂季戊四醇硬脂酸酯0.2份。(2)将上述原料一起置于高速混合机搅拌分散10min；(3)将分散后的原料通过挤出机，经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得硅藻土改性聚烯烃复合材料。所制得的均聚聚丙烯复合材料性能见表一。表一：性能热变形温度(℃)泰伯磨耗(mg/1000次)收缩率(％)实施例185851.13实施例288801.09实施例390771.07实施例492751.04实施例591761.06实施例693710.89实施例7100660.85实施例8103620.82实施例9102630.83实施例10101630.83对比例1751271.63对比例2841131.42本发明制备的一种耐磨耐热聚烯烃复合材料，具有耐磨、耐热以及尺寸稳定等特点，在传统工程塑料改性的基础上赋予了材料一定的功能性。由表一中数据可知，本发明制备的硅藻土改性高密度聚乙烯复合材料，热变形温度最高为92℃，较改性前(对比例1)提高了22.67％；泰伯磨耗最小为75mg/1000次，较改性前降低了40.94％；收缩率最小为1.04％，较改性前降低了36.20％。本发明制备的硅藻土改性均聚聚丙烯复合材料，热变形温度最高为103℃，较改性前(对比例2)提高了22.62％；泰伯磨耗最小为62mg/1000次，较改性前降低了45.13％；收缩率最小为0.82％，较改性前降低了42.25％。此外本发明所涉及的复合材料制备所需设备及工艺简单，可直接规模化生产。上述的对实施例的描述是为便于该
技术领域：
的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。当前第1页12