【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料，尤其是涉及一种多尺度结构分散相的聚丙烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、聚丙烯由于其分子链结构惰性且具有半结晶的特性，具有优良的力学性能，耐热性能以及耐化学腐蚀性能，在日常生活中被广泛应用。然而，尽管理论上聚丙烯材料的屈服过程先于断裂，由于聚丙烯材料抗裂纹扩展的能力并不理想，具有一定尺寸的聚丙烯制件的韧性较差，这限制了聚丙烯材料在更广泛条件下的应用。尤其是在低温或者高速的场景中，由于分子链的运动被进一步限制，聚丙烯材料的韧性下降极为显著。如何高效提升聚丙烯材料的低温韧性且兼顾材料的强度，是研究者们迫切需要解决的问题。
2、物理共混是改性聚丙烯材料最简单有效的方法，传统物理增韧方法一般采用添加橡胶、无机粒子、β-成核剂或者将这些手段多重组合。然而，这些方法得到的效果较为单一，往往依赖于增韧剂添加的含量，同时，增韧伴随严重的性能损失(如模量，强度等)。叠加这些手段可以得到更佳的室温增韧效果，然而其对于低温韧性的提升效果并不显著。
3、一些新兴的物理方法，通过设计分散相的结构，能够有效地对聚丙烯进行低温增韧。如专利号为cn113912948a的专利技术专利，报道了一种含有弹性体与纳米粒子协同作用的聚丙烯纳米复合材料，该类聚丙烯复合材料通过进行结构设计，使纳米刚性粒子定向地分散在分散相周围，形成壳层，有效增加界面损耗，吸收能量，从而实现低温增韧。专利号为cn116355312a的专利技术专利，创新性地报道了一种添加塑料(高密度聚乙烯)，结合复合橡胶策略的聚丙烯复合材料，高密度聚乙烯(
4、综上所述，通过构建特殊的分散相结构，如创建“核-壳”分散相结构，能够有效地提升聚丙烯材料的低温抗冲击性能，然而，要构建这种特殊的分散相需要筛选所用材料，使其具有相匹配界面性质，以便形成有序而稳定的分散相结构，因此相关研究的进展仍较缓慢，增韧理论的完善有待更多的有利于低温增韧的新型结构或方法的报道。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种多尺度结构分散相的聚丙烯复合材料及其制备方法，用简单的物理共混方法解决了通用聚丙烯复合材料低温韧性差的问题，以求满足当前业界需求。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种多尺度结构分散相的聚丙烯复合材料，所述聚丙烯复合材料的分散相为复合分散相，且为亚微米或微米级尺度，同时具有聚苯乙烯纳米相区和纳米级二氧化硅相区，包括以下重量份的各组分：
3、聚丙烯：60-80份；
4、嵌段共聚物弹性体：5-15份；
5、二元乙丙橡胶：15-30份；
6、纳米刚性粒子：5-15份；
7、抗氧剂：1-2份。
8、优选的，所述嵌段共聚物弹性体为苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物或苯乙烯-乙烯-丙烯共聚物，且苯乙烯含量为30％。
9、优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076中的一种或几种。
10、优选的，所述纳米刚性粒子为纳米级气相二氧化硅，尺寸为10-15nm。
11、一种多尺度结构分散相的聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
12、s1：先将嵌段共聚物弹性体、二元乙丙橡胶、纳米刚性粒子、部分抗氧剂加入密炼机混合10-20分钟，温度为160℃，转速为50rpm，得到具有多尺度纳米级微结构的复合橡胶；
13、s2：然后将聚丙烯、s1步骤中得到的复合橡胶、剩余部分抗氧剂加入密炼机中混合10-15分钟，温度为180-200℃，转速为50-80rpm，得到母料；
14、s3：将s2步骤所得到的母料进行造粒；
15、s4：将s3步骤中的粒料加入到注塑机中注塑成型，注塑机温度设定为：一段190-210℃；二段190-210℃，三段190-210℃，机头190-210℃；获得多尺度结构分散相的聚丙烯复合材料。
16、优选的，步骤s1中，复合橡胶具有如下纳米级微结构：嵌段共聚物弹性体自身发生相分离形成的聚苯乙烯纳米相区，其尺寸为30-50nm和纳米刚性粒子均匀分散形成的纳米级二氧化硅相区，其尺寸为10-15nm。
17、本专利技术采用上述一种多尺度结构分散相的聚丙烯复合材料及其制备方法的优点和有益效果是：
18、1、本专利技术利用简单的物理共混方法，利用了嵌段共聚物弹性体自身的微相分离以及其与乙丙橡胶优异的相容性，调控嵌段共聚物弹性体在乙丙橡胶中形成均匀的聚苯乙烯相区。同时，在共混过程制备复合橡胶的过程中，上述聚苯乙烯相区促进了纳米二氧化硅的均匀分散，形成了聚苯乙烯微相网络与纳米二氧化硅粒子网络的多尺度“双网络”结构，这种结构具有独特的稳定性，因而在后续的复合橡胶与聚丙烯的二次共混后，分散相具备多尺度的相结构，在冲击过程中，这种分散相结构由于存在乙丙橡胶分子链，可以有效发生空化，产生微裂纹，但是微裂纹的跨尺度发展受到多尺度的结构的多重限制。这个过程保证了大量的能量的吸收且更有效地诱导了聚丙烯基体的剪切屈服，大幅度提升了聚丙烯复合材料的低温韧性。
19、2、本专利技术使二氧化硅在复合橡胶相中均匀分散，通过多尺度“双网络”结构使其锚定在分散相区内，并限制了纳米二氧化硅向相界面处的聚集，以物理手段实现了类似“化学交联”的作用。均匀分布的二氧化硅纳米粒子能够更好地起到抑制微裂纹扩展和分散应力的作用。此外，本专利技术与同类型通过物理共混制备的聚丙烯纳米复合材料相比，具有更高的增韧效率，纳米二氧化硅实现有效低温增韧的用量更低。
20、3、本专利技术所提出的这种分散相结构具有很好的稳定性，具有可重复加工的优势。
21、4、本专利技术可以在不增加橡胶含量的基础上实现聚丙烯复合材料低温韧性的调控，可以实现聚丙烯复合材料在较低橡胶成分含量与较低纳米粒子含量下的低温增韧。
22、5、本专利技术可以保持聚丙烯复合材料拉伸强度在20mpa左右。
23、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.一种多尺度结构分散相的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯复合材料的分散相为复合分散相，且为亚微米或微米级尺度，同时具有聚苯乙烯纳米相区和纳米级二氧化硅相区，包括以下重量份的各组分：
2.根据权利要求1所述的一种多尺度结构分散相的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述嵌段共聚物弹性体为苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物或苯乙烯-乙烯-丙烯共聚物，且苯乙烯含量为30％。
3.根据权利要求1所述的一种多尺度结构分散相的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种多尺度结构分散相的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述纳米刚性粒子为纳米级气相二氧化硅，尺寸为10-15nm。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种多尺度结构分散相的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种多尺度结构分散相的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，复合橡胶具有如下纳米级微结构：嵌段共聚物弹性体自身发生相分离形成的聚苯乙烯纳
...【技术特征摘要】
1.一种多尺度结构分散相的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯复合材料的分散相为复合分散相，且为亚微米或微米级尺度，同时具有聚苯乙烯纳米相区和纳米级二氧化硅相区，包括以下重量份的各组分：
2.根据权利要求1所述的一种多尺度结构分散相的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述嵌段共聚物弹性体为苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物或苯乙烯-乙烯-丙烯共聚物，且苯乙烯含量为30％。
3.根据权利要求1所述的一种多尺度结构分散相的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076中的一种或几种。
...【专利技术属性】
技术研发人员：郑强，沈佳豪，余雯雯，张志毅，上官勇刚，陈锋，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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