【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功能塑胶领域，具体涉及一种微纳米无机颗粒pp复合材料的制备方法。
技术介绍
1、聚丙烯(pp)材料因具有密度低、耐化学腐蚀性好、性价比高、加工工艺简单等特点，在水泥道路、汽车配件、塑料日用品、体育用品和安全防护等领域得到广泛的应用。然而，作为热塑性纤维，pp材料的力学性能不稳定，容易出现拉伸强度和弹性模量降低、抗冲击性能变差等问题，这限制了pp纤维应用领域的进一步拓展。为此，研究者们开展了一系列pp材料的改性研究。如：miao等通过对复合材料中增容剂的种类和数量进行调控，研究增容剂对氧化石墨烯/聚丙烯复合纤维的界面结合力的影响；tambe等制备了胺基功能化多壁碳纳米管填充聚丙烯的复合材料，并研究了其结构与性能之间的关系；迟文仲等通过改变添加的矿渣粉体的尺寸和比例来增强聚丙烯复合材料的力学性能，同时改善了矿渣增强聚丙烯复合纤维在水泥基砂浆中的分散均匀性。然而，以上方式总结下来，微米级填料的添加可明显增加复合材料的拉伸强度，但弯曲强度相对较低。相比于微米级填料，纳米级填料具有表面缺陷少、与基体之间结合质量高和流动能力强的优点，但是不可避免地导致基体内部发生团聚。因此，如何实现共同的优势，达到力学性能全面提升是亟待解决的问题。
技术实现思路
1、要解决的技术问题：本专利技术针对目前pp材料力学性能欠佳的技术问题，通过采用微纳米无机颗粒来增强pp材料的力学性能，微纳米无机颗粒基体为淀粉碳化获得的由微凝胶颗粒通过物理作用力相互连接而成的微交联结构，再通过掺杂螺旋纤维，形成网络互
2、技术方案：一种微纳米无机颗粒pp复合材料，以重量份计，包括以下成分：pp 100份、微纳米无机颗粒8-10份和分散剂2份；
3、所述微纳米无机颗粒的粒径为≤75μm。
4、进一步的，所述微纳米无机颗粒的制备方法如下，以重量份计：
5、步骤1：取10份羧甲基淀粉溶解于50份水中，搅拌使其充分溶解；
6、步骤2：加入2-3份三偏磷酸钠和0.8-1份氢氧化钠，充分搅拌混合均匀；
7、步骤3：加入3-6份螺旋纤维，继续搅拌均匀，放入40℃的水浴锅中加热1-1.5h形成掺杂螺旋纤维的微凝胶；
8、步骤4：放入4℃冰箱，过夜，取出进行粉碎，过200目筛；
9、步骤5：依次用水和乙醇对其进行清洗，烘干；
10、步骤6：浸渍于硅铝溶胶中，搅拌10-20min后取出干燥，继续研磨粉碎过200目的筛；
11、步骤7：置于氩气保护的管式炉中，以1℃/min的升温速率从室温升至850-950℃，并在此温度保温3-4h；
12、步骤8：降温至室温后取出，用水洗涤后干燥，过200目筛网，即得微纳米无机颗粒。
13、进一步的，所述螺旋纤维的直径为0.4-3.6μm，长径比为60-130。
14、进一步的，所述螺旋纤维的制备方法为：
15、(1)取废弃的椰壳纤维，开松后加水进行蒸煮，洗涤后干燥获得洁净椰壳纤维；
16、(2)加入浓度为15-20g/l的naoh溶液，固液重量比为1:(10-20)，在60-90℃下预浸20-60min，搅拌并同步超声波震荡2-3h后，循环进行挤压脱水和用水洗涤1-3次，得到椰壳纤维絮网；(3)将椰壳纤维絮网进行挤压脱液和多级牵伸处理，形成螺旋纤维，干燥即得。
17、进一步的，所述硅铝溶胶中硅溶胶浓度为2.5-3.5％，铝溶胶浓度为3.0-3.5％。
18、进一步的，所述硅铝溶胶通过sol-gel法将na2sio3和al2(so4)3水溶液配制而成。
19、进一步的，所述分散剂包括聚乙烯蜡、十二烷基硫酸钠、氧化聚乙烯蜡和乙烯基双硬脂酰胺。上述微纳米无机颗粒pp复合材料的制备方法，包括以下步骤：
20、(1)取pp粒料、微纳米无机颗粒和分散剂混合；
21、(2)加入双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出造粒，获得粒料，挤出机加料段、熔融塑化段和计量段温度分别设置为160℃、190℃和190℃；
22、(3)将粒料进行干燥后，采用注塑机注塑成型即得。
23、进一步的，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，螺杆转速为35rpm。
24、进一步的，所述注塑条件为：熔体温度为200℃，螺杆转速为35rpm，模具温度为90℃，注射压力为80mpa。
25、有益效果：
26、1.本专利技术通过采用微纳米无机颗粒来增强pp材料的力学性能，微纳米无机颗粒基体为淀粉碳化获得的由微凝胶颗粒通过物理作用力相互连接而成的微交联结构，再通过掺杂螺旋纤维，形成网络互穿的三维结构，进一步增强微交联结构的稳定性，当材料受到载荷时，应力首先由三维结构承担，继而传播至碳化的螺旋纤维，最后均匀的分布于微凝胶颗粒，从而减少应力的集中，同时，微凝胶颗粒还可以阻碍裂纹的扩展，当材料中出现裂纹时，颗粒可以作为裂纹扩展的障碍物，增加裂纹扩展的路径，提高材料的抗断裂能力。
27、2.本专利技术中由于微凝胶颗粒是以在微纳米无机颗粒形式中存在的，因此能够在pp材料中分散更均匀，更有助于减少应力集中，提高pp材料的整体性能。
28、3.本专利技术中微纳米无机颗粒通过其独特的表面形貌--颗粒、纤维和网络的同时存在(点、线、面)和物理化学性质，能够与pp基体之间增加接触面积，形成更强的界面结合力，从而有效传递和分散应力。
29、4.本专利技术碳化后的微凝胶结构和纤维韧性较差，采用硅铝溶胶对微凝胶结构进行增韧，硅铝溶胶在凝胶过程中，逐渐在纤维表面聚合形成纳米级的三维网络结构，阻断断裂纹，同时进一步的分散应力，提高材料的力学性能。
30、5.本专利技术采用螺旋纤维，由于其螺旋结构，与微交联结构之间的接触面积更大，形成更加紧密的网络结构，其与基体材料之间的接触面积也更大，能够提高界面粘结力，从而提高复合材料的整体性能；同时，螺旋形状也更有助于分散和吸收力量，阻碍裂纹的扩展路径，增加裂纹扩展的难度，从而提高pp材料的抗拉强度和韧性。
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1.一种微纳米无机颗粒PP复合材料，其特征在于，以重量份计，包括以下成分：PP 100份、微纳米无机颗粒8-10份和分散剂2份；
2.根据权利要求1所述的一种微纳米无机颗粒PP复合材料，其特征在于，所述微纳米无机颗粒的制备方法如下，以重量份计：
3.根据权利要求2所述的一种微纳米无机颗粒PP复合材料，其特征在于，所述螺旋纤维的直径为0.4-3.6μm，长径比为60-130。
4.根据权利要求2所述的一种微纳米无机颗粒PP复合材料，其特征在于，所述硅铝溶胶中硅溶胶浓度为2.5-3.5％，铝溶胶浓度为3.0-3.5％。
5.根据权利要求2所述的一种微纳米无机颗粒PP复合材料，其特征在于，所述硅铝溶胶通过Sol-Gel法将Na2SiO3和Al2(SO4)3水溶液配制而成。
6.根据权利要求2所述的一种微纳米无机颗粒PP复合材料，其特征在于，所述分散剂包括聚乙烯蜡、十二烷基硫酸钠、氧化聚乙烯蜡和乙烯基双硬脂酰胺。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种微纳米无机颗粒PP复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：<...
【技术特征摘要】
1.一种微纳米无机颗粒pp复合材料，其特征在于，以重量份计，包括以下成分：pp 100份、微纳米无机颗粒8-10份和分散剂2份；
2.根据权利要求1所述的一种微纳米无机颗粒pp复合材料，其特征在于，所述微纳米无机颗粒的制备方法如下，以重量份计：
3.根据权利要求2所述的一种微纳米无机颗粒pp复合材料，其特征在于，所述螺旋纤维的直径为0.4-3.6μm，长径比为60-130。
4.根据权利要求2所述的一种微纳米无机颗粒pp复合材料，其特征在于，所述硅铝溶胶中硅溶胶浓度为2.5-3.5％，铝溶胶浓度为3.0-3.5％。
5.根据权利要求2所述的一种微纳米无机颗粒pp复合材料，其特征在于，所述硅铝溶胶通过sol-gel...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐赞，周松虎，
申请(专利权)人：苏州市安美材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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