本发明属于高分子材料技术领域，特别是涉及一种改性聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术：
聚丙烯树脂是由丙烯单体通过配合聚合而得。自从20世纪50年代工业化生产以来，聚丙烯以其优良的性价比和综合性能优势，获得了广泛的应用，是使用量最大的通用塑料之一。但是，聚丙烯树脂仍然存在成型收缩率大、缺口冲击强度低等缺陷，大大限制了其进一步应用。目前，通过在聚丙烯树脂中添加一定的助剂可以对其进行改性，从而可以更广泛地应用于电子、机械、汽车和纺织等行业中。
中国专利申请cn108892863a公开了一种聚丙烯树脂复合材料，其在聚丙烯树脂、酚醛树脂、环氧乙烯树脂的基础上，添加石墨烯、玻璃纤维等添加助剂，得到的复合材料具有耐高温、耐腐蚀、抗剪切的效果。
中国专利申请cn105199229a公开了一种氧化石墨烯和碳纤维增强聚丙烯复合材料，其在聚丙烯树脂中添加氧化石墨烯处理的碳纤维、氧化石墨烯等助剂，得到力学性能优异的复合材料。
然而，上述现有技术中的聚丙烯树脂复合材料的成型收缩率、抗冲击强度，特别是在低温环境下，仍然无法满足实际应用的需求。
综上，本发明开发了一种改性聚丙烯复合材料，其采用长玻璃纤维或碳纤维，以及改性氧化石墨烯对聚丙烯树脂进行改性，本发明获得的改性聚丙烯复合材料冲击强度相比现有技术可以提高25％。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种改性聚丙烯复合材料及其制备方法。本发明的改性聚丙烯复合材料具有拉伸强度大、抗冲击强度高等优点。
为了达到上述的目的，本发明采取以下技术方案：
一种改性聚丙烯复合材料，由物料混合物通过熔融法制备而成，所述物料混合物包含：
30wt％～60wt％的聚丙烯或改性氧化石墨烯改性的聚丙烯；
20wt％～35wt％的长玻璃纤维或碳纤维；
0.01wt％～4wt％的改性氧化石墨烯；
0.1wt％～5wt％的表面活性剂；
0.2wt％～1wt％的润滑剂。
根据玻璃纤维长短的不同，玻纤增强尼龙复合材料的粒料可以用长玻璃纤维(连续玻璃纤维)和短玻璃纤维(短切玻璃纤维)的方式进行生产。相比于短玻纤增强聚丙烯复合材料，长玻纤增强聚丙烯复合材料具有更高的强度、模量和耐冲击性能等特点。优选的，所述长玻璃纤维或碳纤维的长度为2-30mm。
更优选的，所述长玻璃纤维或碳纤维经过硅烷偶联剂处理。
进一步地，所述硅烷偶联剂处理方法为将硅烷偶联剂配置成10wt％的乙醇溶液后浸涂在玻璃纤维或者碳纤维的表面，晾置2小时后，120℃干燥30分钟后备用。
优选的，所述改性氧化石墨烯改性的聚丙烯通过以下方法制备得到将改性氧化石墨烯超声分散在水溶液中，超声45分钟，而后与聚丙烯熔融造粒后备用。
优选的，所述改性氧化石墨烯由二苯基甲烷二异氰酸酯和硬脂酸改性而得。二苯基甲烷二异氰酸酯和硬脂酸改性后的氧化石墨烯与聚丙烯或者氧化石墨烯改性的聚丙烯相容性好，不易团聚。
进一步地，所述改性氧化石墨烯的制备方法包括如下步骤：将氧化石墨烯与二苯基甲烷二异氰酸酯和硬脂酸，按照1:0.1:0.2的质量比例混合，超声2小时后，干燥备用。
优选的，所述表面活性剂为脂肪醇硫酸钠。
优选的，所述润滑剂为硅树脂润滑剂；更优选的，所述硅树脂润滑剂为聚二甲基硅氧烷。
本发明还提供上述改性聚丙烯复合材料的制备方法，包括：
将聚丙烯或改性氧化石墨烯改性的聚丙烯、改性氧化石墨烯、表面活性剂和润滑剂按照质量百分比混合后加热熔融挤出，得到熔体；
将熔体与长玻璃纤维或碳纤维进行浸渍，再经过冷却、切粒步骤得到所述复合材料。
优选的，所述浸渍温度为260-320℃。
本发明具有以下技术特点：
本发明通过改性氧化石墨烯以及长玻璃纤维或碳纤维对聚丙烯树脂进行改性，通过合理搭配各组分的重量百分比，解决了现有的聚丙烯复合材料成型收缩率大、缺口冲击强度低等缺点。本发明的改性聚丙烯复合材料的抗冲击强度相对于现有技术可提高25％。
具体实施方式
以下具体实施例是对本发明提供的方法与技术方案的进一步说明，但不应理解成对本发明的限制。
本发明改性聚丙烯复合材料，原材料包含：30wt％～60wt％的聚丙烯或改性氧化石墨烯改性的聚丙烯；20wt％～35wt％的长玻璃纤维或碳纤维；
0.01wt％～4wt％的改性氧化石墨烯；0.1wt％～5wt％的表面活性剂；0.2wt％～1wt％的润滑剂。
具体实施方式中，聚丙烯或改性氧化石墨烯改性的聚丙烯的含量可以为30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％。长玻璃纤维或碳纤维的含量可以为20wt％、25wt％、30wt％、35wt％。改性氧化石墨烯的含量可以为0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.5wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％。表面活性剂的含量可以为0.1wt％、0.5wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％。润滑剂的含量可以为0.2wt％、0.4wt％、0.6wt％、0.8wt％、1wt％。
本发明提供改性氧化石墨烯、硅烷偶联剂处理的长玻璃纤维和石墨烯改性的聚丙烯三种原料的制备方法如下：
1、改性氧化石墨烯的制备：
将氧化石墨烯与二苯基甲烷二异氰酸酯和硬脂酸，按照1:0.1:0.2的质量比例，超声2小时后，干燥备用。
2、硅烷偶联剂处理长玻璃纤维：
将硅烷偶联剂配置成10％的乙醇溶液后浸涂在玻璃纤维或者碳纤维的表面，凉置2小时后，120℃干燥30分钟后备用。本发明中使用的硅烷偶联剂没有限制，可以选择例如，3-氨丙基三乙氧基硅烷，乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷等。本发明使用的长玻璃纤维或碳纤维的长度为2-30mm。
3、改性氧化石墨烯改性的聚丙烯的制备：
将改性氧化石墨烯超声分散在水溶液中，超声45分钟，而后与聚丙烯熔融混合，采用造粒机造粒后备用。改性氧化石墨烯和聚丙烯的混合比例在0.01％-10％。
本发明改性聚丙烯复合材料的制备的具体实施例如下：
实施例1
将400g聚丙烯、5g改性的氧化石墨烯、4g脂肪醇硫酸钠、2g聚二甲基硅氧烷依次加入到高速混匀机中混合均匀，然后将上述混合物加热熔融，通过挤出机挤出，再在260℃下加入200g硅烷偶联剂处理过的长玻璃纤维浸渍，最后冷却，造粒机造粒，得到改性的聚丙烯复合材料。
实施例2
将400g改性氧化石墨烯改性的聚丙烯、20g改性的氧化石墨烯、10g脂肪醇硫酸钠、10g聚二甲基硅氧烷依次加入到高速混匀机中混合均匀，然后将上述混合物加热熔融，通过挤出机挤出，再在260℃下加入200g硅烷偶联剂处理过的长玻璃纤维浸渍，最后冷却，造粒机造粒，得到改性的聚丙烯复合材料。
对比例1
将400g聚丙烯、0.08g改性的氧化石墨烯、4g脂肪醇硫酸钠、2g聚二甲基硅氧烷依次加入到高速混匀机中混合均匀，然后将上述混合物加热熔融，通过挤出机挤出，再在260℃下加入200g硅烷偶联剂处理过的长玻璃纤维浸渍，最后冷却，造粒机造粒，得到改性的聚丙烯复合材料。
对比例2
将400g聚丙烯、5g改性的氧化石墨烯、4g脂肪醇硫酸钠、2g聚二甲基硅氧烷依次加入到高速混匀机中混合均匀，然后将上述混合物加热熔融，通过挤出机挤出，再在260℃下加入150g的长玻璃纤维，最后冷却，造粒机造粒，得到改性的聚丙烯复合材料。
实施例3
以上实施例1-2、对比例1-2得到的复合材料的性能测试结果参见表1。
表1改性的聚丙烯复合材料性能结果
由表1对比可知，改性氧化石墨烯和硅烷偶联剂处理过的改性长玻璃纤维能够有效提高聚丙烯复合材料的拉伸轻度、弯曲模量和冲击强度。本发明具有较高的抗拉伸强度和冲击强度，有利于扩大聚丙烯材料的应用市场。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护范围内。