一种聚丙烯微发泡复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚丙烯微发泡复合材料及其制备方法，由以下重量份原料制成：聚丙烯85‑95份、碳纤维5‑10份和发泡母料3‑5份，所述的发泡母料按照重量份计，由以下原料制成：聚乙烯60‑70份、发泡剂20‑30份、成核剂3‑5份、氧化锌0.5‑1.5份、钛酸酯偶联剂NDZ‑201 0.5‑1份、PE蜡3‑5份和硬脂酸锌0.5‑1份。本发明专利技术所制备的聚丙烯微发泡复合材料力学性能优越，拉伸强度达到35.9MPa，冲击强度达到了56.1k J/m2，弯曲模量达到1620MPa。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚丙烯复合材料，尤其是一种聚丙烯微发泡复合材料及其制备方法。
技术介绍
二十一世纪的前十年，中国乃至全世界的各个经济体在全球范围内对新能源、新材料的研究和开发已经达到了新的更高的层面，大分子聚合物的蓬勃发展对于新材料领域的开发提供了新起点，新契机，对聚合物的要求要求也趋向多功能化，上个世纪八十年代由麻省理工学院提出的微发泡聚合物新技术，显著地提高了材料的力学性能，同时赋予聚合物优异的崭新的性能，成为了众多科研人员研究的新领域、新方向，微孔发泡材料一般而言，泡孔的直径比较小，约在1μm～100μm，泡孔分布均匀。泡孔的存在使得聚合物材料内部具有较大的韧性，类似于弹性颗粒增韧聚合物材料的作用，在受到单向外力或者多向外力的作用下，能够在泡孔附近产生大量的银纹和剪切带，吸收外力作用下产生的能量，达到增韧的效果。开辟了一条聚合物功能化、低成本化、高性能化的技术路线，当前美国、德国、日本等工业经济强国正在致力于替代传统发泡的高性能发泡材料，工业生产应用中,聚丙烯微发泡塑料被认为是PS和PE泡沫塑料的替代品。注塑成型工艺技术能够制备截面制品复杂，具有特定的花纹，形状的聚合物发泡材料，能够实现自动化的计算机控制，因而聚合物微孔发泡技术受到越来越多的关注，诸如美国、日本等都在加紧研发注塑发泡成型的工艺和设备，通过简单的物理或者化学的发泡方法将低分子气体，或者能够经过加热分解放出气体的发泡剂与熔融状态的树脂混合后进行注塑发泡或挤出发泡来制备聚烯烃微发泡材料。聚丙烯微发泡材料与微发泡材料相比，具有比强度高、密度低、吸收冲击功强、隔音隔热等特点，已经在汽车行业、包装工业、军事工业、日化用品等得到了广泛应用。聚丙烯发泡材料的最高使用温度达130℃、力学性能优异、微波适应性好，日趋成为发泡材料的研究的重点。为了制备聚丙烯微发泡材料，得到泡孔均匀的孔径尺寸，聚丙烯选择具有很重要的作用。聚丙烯结晶能力强，熔体强度低,很大程度上限制了聚丙烯发泡，选择熔体强度较高的聚丙烯材料，或者通过该性能提高聚丙烯熔体强度的复合材料来发泡，成为制备的重要步骤和方法，
能够有效地控制泡孔的聚集现象,防止泡孔结构的开裂。公开号CN102532720 A，专利技术名称：一种微发泡聚丙烯复合材料及其制备方法，微发泡聚丙烯复合材料由下述重量份数的组分组成：聚丙烯树脂100份、竹粉40-60份、发泡剂10-15份、发泡助剂1-5份、抗氧剂1-5份、成核剂1-3份、相容剂5-10份。该专利技术原料来源广泛，成本低廉，操作简单，可制得泡孔细小、均匀致密、质轻、冲击性能好且环保的微发泡聚丙烯复合材料，具有广阔的应用前景。CN101792554 B，专利技术名称：一种微发泡聚丙烯及其制备方法，该方法采用聚丙烯为主要原料，加入聚丙烯重量比0.1～10％的微胶囊发泡剂或微胶囊发泡母粒为发泡剂，通过挤出、注塑或模压成型制得聚丙烯发泡材料。该方法工艺简单，设备投入少，克服了化学发泡法和超临界发泡法工艺复杂、控制困难、设备投入高的缺点，可以制备高倍率的PP发泡材料，制得的微发泡聚丙烯密度为0.05～0.9g/cm3，性能优异。但是上述微发泡聚丙烯都存在生产工艺复杂，力学性能不好等问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种聚丙烯微发泡复合材料及其制备方法，解决了现有生产工艺复杂，力学性能不好的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案：一种聚丙烯微发泡复合材料，由以下重量份原料制成：聚丙烯85-95份、碳纤维5-10份和发泡母料3-5份，所述的发泡母料按照重量份计，由以下原料制成：聚乙烯60-70份、发泡剂20-30份、成核剂3-5份、氧化锌0.5-1.5份、钛酸酯偶联剂NDZ-201 0.5-1份、PE蜡3-5份和硬脂酸锌0.5-1份。进一步，本专利技术的一种优选方案为：所述的聚丙烯微发泡复合材料由以下重量份原料制成：聚丙烯90份、碳纤维6份和发泡母料4份。进一步，本专利技术的一种优选方案为：所述的碳纤维为经过表面处理的碳纤维，表面处理步骤如下：第一步，表面去油，取碳纤维放入容器中，加入丙酮将碳纤维浸没其中，制温度在50-60℃，回流处理40-60分钟后，取出碳纤维，放入80℃的烘箱烘干；第二步，表面氧化，第一步取的碳纤维放入容器中，加入浓硝酸将碳纤维浸没其中，110-120℃回流2-3小时后取出碳纤维，用去离子水浸泡、洗涤
并过滤，直至中性，最后放入80℃的烘箱烘干，备用。进一步，本专利技术的一种优选方案为：所述的发泡剂按照重量份计，包括发泡剂TA-220为60-70份；PP发泡多功能母料30-40份和TA1000发泡剂3-5份。进一步，本专利技术的一种优选方案为：所述的发泡剂按照重量份计，包括发泡剂TA-220为60份；PP发泡多功能母料35份和TA1000发泡剂5份。进一步，本专利技术的一种优选方案为：所述的成核剂，按照重量份计，包括滑石粉20-30份，柠檬酸钙10-20份和纳米碳酸钙60-70份。进一步，本专利技术的一种优选方案为：所述的成核剂，按照重量份计，包括滑石粉20份，柠檬酸钙15份和纳米碳酸钙65份。本专利技术的一种聚丙烯微发泡复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)碳纤维表面处理：(2)发泡剂活化：将发泡剂TA-220、PP发泡多功能母料、和TA1000发泡剂、氧化锌和硬脂酸锌在高速混合机中混合3～5min，混合温度为50～60℃，然后将所得的物料放出，制得活化的发泡剂；(3)成核剂改性：将钛酸酯偶联剂溶于适量的丙酮溶液中，用玻璃棒搅拌3～5min，丙酮的用量(体积)为成核剂的1.5倍，然后将所得的混合液加入成核剂中，在高速中药粉碎机中10～15min，放出物料储存备用，(4)发泡母料制备：照配方分别准确称量的各种原料，在高速混合机中混合5～8min,混合温度在60℃～80℃之间，然后将所得的混合物放入转矩流变仪中混合塑化制备母料，制得发泡母料‘(5)聚丙烯微发泡复合材料制备：将发泡母料、碳纤维与聚丙烯进行共混，常温下在高速混合机中混合10min，然后将制得的物料在注塑机制成样条，既得聚丙烯微发泡复合材料。进一步，本专利技术的一种优选方案为：所述的转矩流变仪的第一区、第二区和第三区温度分别为126℃、132℃、127℃，转速为40r/min，塑化时间为250S。本专利技术的有益效果：本专利技术所制备的聚丙烯微发泡复合材料力学性能优越，拉伸强度达到35.9MPa，冲击强度达到了56.1k J/m2，弯曲模量达到1620MPa。本专利技术采用对碳纤维的表面进行预处理以除去杂质并增加表面的粗糙度，从
而增强成核效率，提高聚丙烯微发泡复合材料力学性能。发泡剂TA-220：具有分解彻底，残留发泡剂少，有效发气量大等特点。PP发泡多功能母料：发泡效果更好，具有显著地促进均匀发泡、稳定泡孔、防止泡孔塌陷的作用，还具有强润滑、助分散、抗粘连、降低功耗等功能，达到简化发泡工艺，改善发泡成型条件和泡孔质量的目的。TA1000发泡剂分解气体为N2，CO2以及少量CO等。分解残留物为白色物质。分解气体成分稳定，能够获得泡孔结构良好的制品，发泡剂分解无诱导期，分解速度快，放气平缓无突发等特点，使得发泡过程易于控制。发泡剂要选择的热稳定性好、发气量大，在200℃之前分解率小于0.1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚丙烯微发泡复合材料，由以下重量份原料制成：聚丙烯85‑95份、碳纤维5‑10份和发泡母料3‑5份，所述的发泡母料按照重量份计，由以下原料制成：聚乙烯60‑70份、发泡剂20‑30份、成核剂3‑5份、氧化锌0.5‑1.5份、钛酸酯偶联剂NDZ‑2010.5‑1份、PE蜡3‑5份和硬脂酸锌0.5‑1份。

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯微发泡复合材料，由以下重量份原料制成：聚丙烯85-95份、碳纤维5-10份和发泡母料3-5份，所述的发泡母料按照重量份计，由以下原料制成：聚乙烯60-70份、发泡剂20-30份、成核剂3-5份、氧化锌0.5-1.5份、钛酸酯偶联剂NDZ-2010.5-1份、PE蜡3-5份和硬脂酸锌0.5-1份。2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯微发泡复合材料，其特征在于：所述的聚丙烯微发泡复合材料由以下重量份原料制成：聚丙烯90份、碳纤维6份和发泡母料4份。3.根据权利要求1或2所示的所述的一种聚丙烯微发泡复合材料，其特征在于：所述的碳纤维为经过表面处理的碳纤维，表面处理步骤如下：第一步，表面去油，取碳纤维放入容器中，加入丙酮将碳纤维浸没其中，制温度在50-60℃，回流处理40-60分钟后，取出碳纤维，放入80℃的烘箱烘干；第二步，表面氧化，第一步取的碳纤维放入容器中，加入浓硝酸将碳纤维浸没其中，110-120℃回流2-3小时后取出碳纤维，用去离子水浸泡、洗涤并过滤，直至中性，最后放入80℃的烘箱烘干，备用。4.根据权利要求1或2所示的所述的一种聚丙烯微发泡复合材料，其特征在于：所述的发泡剂按照重量份计，包括发泡剂TA-220为60-70份，PP发泡多功能母料30-40份和TA1000发泡剂3-5份。5.根据权利要求4所示的所述的一种聚丙烯微发泡复合材料，其特征在于：所述的发泡剂由发泡剂TA-220为60份，PP发泡多功能母料35份和TA1000发泡剂5份。6.根据权利要求1或2所示的所述的一种聚丙烯微发泡复合材...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：广州聚注专利研发有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44