[0001]
本发明涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法，尤其是涉及一种氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术：
[0002]
聚丙烯(pp)是世界上使用最广泛的通用塑料之一。其具有密度小、耐化学腐蚀性好、耐虫蛀、价位低、综合物理力学性能优异等优点。但是，目前市场上的聚丙烯成型收缩率大、脆性高、缺口冲击强度低,特别是在低温时尤为严重,这就大大限制了聚丙烯的进一步推广应用。因此,国内外对pp的增强增韧改性进行了广泛而深入的研究。但其性能仍有可改进的空间。
技术实现要素：
[0003]
本发明要解决的技术问题是，克服现有聚丙烯材料的不足，提供一种冲击强度高和韧性好的氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料及其制备方法。
[0004]
本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是：
[0005]
本发明之氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料由以下重量份数的原料制成：聚丙烯(pp)100份，氧化石墨烯5～6份，硫酸钙晶须5～6份，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(sbs)10～20份，乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)10～20份，二乙烯基苯(dvb)0.1～0.3份，苯甲酰肼0.5～2份，钛酸酯偶联剂0.5～1.5份。
[0006]
优选的重量配比为：聚丙烯(pp)100份，氧化石墨烯5份，硫酸钙晶须5份，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(sbs)10份，乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)15份，二乙烯基苯(dvb)0.1份，苯甲酰肼1份，钛酸酯偶联剂1份。
[0007]
本发明之氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0008]
(1)将硫酸钙晶须和钛酸酯偶联剂，加入到高速混合机中混合5～12min(优选10min)，得到改性硫酸钙晶须；改性硫酸钙晶须长径比10～30，平均直径0.5～4微米；
[0009]
(2)将所述氧化石墨烯、聚丙烯、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、二乙烯基苯、苯甲酰肼加入高速混合机中，于55～65℃(优选60℃)下混合15～18min(优选7min)；得氧化石墨烯、聚丙烯、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、二乙烯基苯、苯甲酰肼与改性硫酸钙晶须的混合物；
[0010]
(3)将步骤(2)所得混合物于双螺杆中挤出造粒，料筒温度范围190～200℃(优选195℃)，螺杆转速100～150转/分钟(优选120转/分钟)。
[0011]
硫酸钙晶须，又称石膏晶须，是一种硫酸钙的纤维状单晶体。研究表明，本发明使用之改性硫酸钙晶须具有均匀的横截面，完整的内部结构，这一特征赋予其接近晶体理论值-原子间价键的强度。由于其具有极高的强度，细微的尺寸，易与聚丙烯界面粘合，提高与基体的相容性和界面黏结力，当受外力强迫取向时，聚丙烯中的残余应力能很好地传递给硫酸钙晶须，从而提高复合材料的耐冲击强度，同时改善聚丙烯复合材料的韧性，尤其是低
温时的韧性；硫酸钙晶须为无机物，在基质中分散均匀，不易团聚，使复合材料性能稳定。
[0012]
氧化石墨烯(graphene)是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。氧化石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。
[0013]
研究表明，作为石墨烯材料一类重要的衍生物，尽管氧化过程破坏了石墨烯高度共轭结构，但是仍保持着特殊的表面性能与层状结构。含氧基团的引入不仅使得氧化石墨烯具有化学稳定性，而且改性材料提供表面修饰活性位置和较大的比表面积。氧化石墨烯作为合成石墨烯基复合材料的前驱物与支撑载体，易功能化与可控性高。在与金属、金属氧化物、高分子聚合物等材料复合过程中，可以提供大的比表面积有效分散附着材料，防止团聚，提高力学性能。
[0014]
氧化石墨烯是一种性能优异的新型碳材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团。氧化石墨烯复合材料包括聚合物类复合材料以及无机物类复合材料更是具有广泛的应用领域。
[0015]
本发明之氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料，由于结晶速率快、冲击强度高和韧性好，特别适于制作各种需求高强度的电器外壳。
[0016]
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
[0017]
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0018]
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
[0019]
实施例1：
[0020]
本实施例氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料由以下重量份数的原料制成：pp 100份，氧化石墨烯5份，硫酸钙晶须5份，sbs 20份，eva15份，dvb 0.1份，苯甲酰肼1份，钛酸酯偶联剂1份。
[0021]
制备方法：
[0022]
(1)将硫酸钙晶须和钛酸酯偶联剂加入到高速混合机中混合10min，得到改性硫酸钙晶须；改性硫酸钙晶须长径比24，平均直径2.8微米；
[0023]
(2)将所述氧化石墨烯、聚丙烯、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、二乙烯基苯、苯甲酰肼加入高速混合机中，于60℃下混合7min，得氧化石墨烯、聚丙烯、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、二乙烯基苯、苯甲酰肼与改性硫酸钙晶须的混合物；
[0024]
(3)将步骤(2)所得混合物于双螺杆中挤出造粒，料筒温度为200℃，螺杆转速为120转/分钟。
[0025]
本实施例产品力学性能测试按atsm标准规定方法进行，结果见表1。
[0026]
实施例2：
[0027]
本实施例氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料由以下重量份数的原料制成：pp 100份，氧化石墨烯5份、硫酸钙晶须5份，sbs 20份，eva20份，dvb 0.1份，苯甲酰肼1份，钛酸酯
偶联剂0.5份。
[0028]
制备方法：
[0029]
(1)将硫酸钙晶须和钛酸酯偶联剂加入到高速混合机中混合10min，得到改性硫酸钙晶须；改性硫酸钙晶须长径比25，平均直径2.8微米；
[0030]
(2)将所述氧化石墨烯、聚丙烯、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、二乙烯基苯、苯甲酰肼加入高速混合机中，于60℃下混合7min，得氧化石墨烯、聚丙烯、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、二乙烯基苯、苯甲酰肼与改性硫酸钙晶须的混合物；
[0031]
(3)将步骤(2)所得混合物于双螺杆中挤出造粒，料筒温度为200℃，螺杆转速为120转/分钟。
[0032]
本实施例产品力学性能测试按atsm规定方法进行，结果见表1。
[0033]
实施例3：
[0034]
本实施例氧化石墨烯改性聚丙烯复合材料由以下重量份数的原料制成：pp 100份，氧化石墨烯5份、硫酸钙晶须6份，sbs10份，eva15份，dvb 0.1份，苯甲酰肼1份，钛酸酯偶联剂1份。
[0035]
制备方法：
[0036]
(1)将硫酸钙晶须和钛酸酯偶联剂加入到高速混合机中混合10min，得到改性硫酸钙晶须；改性硫酸钙晶须长径比25，平均直径3微米；
[0037]
(2)将所述氧化石墨烯、聚丙烯、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、二乙烯基苯、苯甲酰肼加入高速混合机中，于60℃下混合7min，得氧化石墨烯、聚丙烯、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、二乙烯基苯、苯甲酰肼与改性硫酸钙晶须的混合物；
[0038]
(3)将步骤(2)所得混合物于双螺杆中挤出造粒，料筒温度为200℃，螺杆转速为120转/分钟。
[0039]
本实施例产品力学性能测试按atsm规定方法进行，结果见表1。
[0040]
对比例1
[0041]
本实施例除不加入氧化石墨烯以外，其他参数、步骤与实施例1相同。
[0042]
表1实施例1-3产品力学性能比较
[0043] 实施例1实施例2实施例3对比例1缺口冲击强度kj/m270727325拉伸强度mpa56545825断裂伸长率％480490495310弯曲强度mpa40424125
[0044]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。