一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于改性塑料领域，特别涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚丙烯简称pp，是一种综合性能良好的热塑性塑料。具有化学稳定性好、热、电绝缘性好、质轻价廉和成型加工性好等特点。随着近年来我国包装、家电、汽车等行业的迅速发展，聚丙烯产品也得到了极大的推广应用。但未经改性的聚丙烯也具有低温韧性差、收缩率较高、抗长期老化性能差、耐磨性不佳等诸多缺陷，极大限制了其进一步应用。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明提供一种聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。

2、本发明的一种聚丙烯复合材料，按重量分数，组分包括：

3、

4、其中，高密度聚乙烯的数均分子量5万-30万；

5、高密度聚乙烯的数均分子量采用凝胶渗透色谱(gpc)法测试，测试方法如下：制备抗氧剂bht质量分数为0.03％的1,2,4-三氯苯溶液，将聚乙烯加入溶液中在150℃溶解，配制聚乙烯质量浓度为1mg/ml的溶液，以1.0ml/min的速度在150℃下进行测试。

6、当高密度聚乙烯的分子量过低时，分子链段受到磨损后容易发生降解和软化，耐磨损性能较差；当分子量过高时，分子链运动能力下降，其自修复性较差。

7、所述改性剂由表面键合有硅烷的纳米fe3o4-1和表面键合有硅烷的纳米fe3o4-2组成，其中表面键合有硅烷的纳米fe3o4-1和表面键合有硅烷的纳米fe3o4-2的质量比为(3：7)～(7:3)；所述表面键合有硅烷的纳米fe3o4-1的d50粒径为400-500nm，表面键合有硅烷的纳米fe3o4-2的d50粒径为100-150nm。

8、硅烷偶联剂表面的硅羟基与fe3o4表面的羟基发生脱水缩合反应后，使得磁性纳米粒子表面键合有硅烷，可通过引发聚乙烯分子发生交联反应，使线性分子链之间形成网状结构，降低高分子因摩擦导致的降解和软化，提升材料的耐磨性。

9、所述表面键合有硅烷的纳米fe3o4的制备方法：将硅烷偶联剂、fe3o4纳米粒子以质量比为1:10-1:5的比例混合，加入甲苯作为反应溶剂，在氮气保护下磁力搅拌，80-110℃下反应12-24小时后停止加热，洗涤后真空干燥，得到表面键合有硅烷的纳米fe3o4。

10、优选地，所述硅烷偶联剂为mps。

11、优选地，所述高密度聚乙烯的数均分子量10-20万，此分子量范围内的高密度聚乙烯兼具良好的力学性能和成型加工性能。

12、所述高密度聚乙烯的密度为0.93-0.96g/cm3。

13、优选地，所述表面键合有硅烷的纳米fe3o4-1和表面键合有硅烷的纳米fe3o4-2的质量比(4:6)～(6:4)。

14、两种粒径纳米粒子在适宜比例下复配，可以同时起到增强分散和增加交联点的效果：小粒径纳米粒子比表面积大，可以提供更多的反应点，增加聚乙烯的交联程度；大粒径纳米粒子不易团聚，在高分子基体内的分散性更好。

15、优选地，所述加工助剂为抗氧剂、润滑剂中的一种或几种。

16、优选地，所述抗氧剂为受阻酚抗氧剂(如，抗氧剂1010或抗氧剂1076)、亚磷酸酯抗氧剂(如，抗氧剂168或抗氧剂pep-36)中的一种或几种；所述润滑剂为酰胺类润滑剂(如芥酸酰胺)。

17、优选地，按重量分数，组分包括：

18、

19、本发明的一种所述聚丙烯复合材料的制备方法，包括：

20、按重量配比，将均聚聚丙烯、高密度聚乙烯、改性剂、加工助剂混合后加入挤出机的主喂料口，进行熔融挤出，造粒干燥，得到聚丙烯复合材料。

21、本发明的一种所述聚丙烯复合材料在传动装置或转运托盘中的应用，如汽车变速箱转运托盘。

22、原理：添加改性剂后，一方面可通过引发聚乙烯分子交联反应，使线性分子链之间形成网络状结构，有效降低高分子因反复摩擦导致的降解和软化，起到提升耐磨性能的效果；另一方面，作为交联点的fe3o4纳米粒子在各分子链间还可以起到如下“牵引”作用：由于其具有一定的磁性，因此磨损造成大分子滑移后，随着时间推移，分子链能够以交联中心为支点借助磁力形成扩散运动，微观的高分子链段流动，在宏观上就形成了自修复效果。小粒径纳米粒子比表面积大，可以提供更多的反应交联点，增加聚乙烯的交联程度，从而提升耐磨性；大粒径纳米粒子不易团聚，在高分子基体内的分散性更好，整体磁性更强，可获得更好的自修复性。两种粒径纳米粒子的复配，使材料兼具良好的耐磨损性能和自修复效果。

23、有益效果

24、1.相对于现有技术，本发明所述的聚丙烯复合材料具有以下优势：由高分子材料的磨损机理出发，选择均聚聚丙烯和指定分子量聚乙烯，并辅以修饰有硅烷交联剂的纳米粒子作为改性剂，通过增加大分子交联程度，减少分子链降解和滑移，实现了材料耐磨性能的大幅提升；

25、2.在上述复合材料中，fe3o4纳米粒子作为高分子链段间的交联支点，可以借助磁力驱使高分子链段进行微扩散运动，弥补因磨损造成大分子滑移引发的表面缺陷，达到自修复效果。不同粒径磁性纳米粒子的复配，可同时起到增强分散和增加交联点位的效果，实现耐磨性和自修复性的双重提升。

26、3.上述产品无需添加其他特殊组分，也无需对现有生产工艺进行改动，在常规改性体系和生产流程下即可赋予材料良好的耐磨耗性能，可应用于传动装置零部件或大型转运托盘等对耐磨性能具有一定要求的产品。

1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量分数，组分包括：

2.根据权利要求1所述聚丙烯复合材料，其特征在于，所述高密度聚乙烯的数均分子量10-20万。

3.根据权利要求1所述聚丙烯复合材料，其特征在于，所述高密度聚乙烯的密度为0.93-0.96g/cm3。

4.根据权利要求1所述聚丙烯复合材料，其特征在于，所述表面键合有硅烷的纳米fe3o4-1和表面键合有硅烷的纳米fe3o4-2的质量比(4:6)～(6:4)。

5.根据权利要求1所述聚丙烯复合材料，其特征在于，所述加工助剂为抗氧剂、润滑剂中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量分数，组分包括：

7.一种权利要求1-6任一项所述聚丙烯复合材料的制备方法，包括：

8.一种权利要求1所述聚丙烯复合材料在传动装置或转运托盘中的应用。