一种流动性优异的PP聚丙烯复合材料及其制备工艺的制作方法

一种流动性优异的pp聚丙烯复合材料及其制备工艺
技术领域
1.本发明属于聚丙烯复合材料的技术领域，具体涉及一种流动性优异的pp聚丙烯复合材料及其制备工艺。


背景技术：

2.聚丙烯简称pp，是一种无色、无臭、无毒、半透明固体物质。聚丙烯是一种性能优良的热塑性合成树脂，为无色半透明的热塑性轻质通用塑料。具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等，这使得聚丙烯自问世以来，便迅速在机械、汽车、电子电器、食品工业等众多领域得到广泛的开发应用
3.通过一定的技术手段对聚丙烯进行改性，可具有优良的透明性和表面光泽度，由于透明pp的性能优势明显，近年来在全球都得以迅速发展，应用领域从家庭日用品到医疗器械，从包装用品到耐热器皿(微波炉加热用)，都在大量使用，为了提高聚丙烯的透明改性能力，扩展其应用，本技术提供一种适用于一次性耗材并且具有导电能力的聚丙烯聚合物。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种流动性优异的pp聚丙烯复合材料及其制备工艺，获得一种具有超高流动性能以及导电性能的聚丙烯复合材料。
5.本发明的技术内容如下：
6.本发明提供了一种流动性优异的pp聚丙烯复合材料的制备工艺，包括如下步骤：
7.s1.改性聚丙烯的制备：将聚丙烯树脂研磨成粉，加入马来酸酐预处理液，进行75～90hz的超声处理，之后加入铝掺杂氧化锌，停止超声处理，升温至135～160℃，搅拌90～120min，得到改性聚丙烯；
8.其中，按质量分数计，所述聚丙烯树脂占60～70％，马来酸酐预处理液占20～35％，铝掺杂氧化锌占8～15％；
9.所述马来酸酐预处理液的制备为：将马来酸酐中加入乙醇胺，加热至65～80℃，磁力搅拌均匀之后降温至35～40℃，加入甲壳素继续搅拌，得到接枝甲壳素的马来酸酐预处理液；
10.其中，乙醇胺占马来酸酐用量的30～40wt％，甲壳素占10～15wt％；
11.s2.纳米纤维素的制备：将羧甲基纤维素与竹木纤维、碳化硅纤维混合，加入柠檬酸钠、环氧基丙烷以及氯化铵的混合溶液，搅拌混合均匀，调节ph至9～10，升温至65～80℃搅拌100～130min，降温至50～55℃高速搅拌45～60min，得到纳米纤维素；
12.其中，按质量分数计，所述羧甲基纤维素占50～60％，竹木纤维占5～10％，碳化硅纤维占5～10％，混合溶液占20～30％；
13.所述混合溶液中，柠檬酸钠、环氧基丙烷以及氯化铵的使用质量比为(6～8)：(2～4)：(2～3)；
14.s3.聚丙烯复合材料的制备：在改性聚丙烯中加入三聚氰胺缩甲醛、3-氨丙基-3乙
氧基硅烷，在惰性气体的保护下升温至140～160℃，搅拌30～50min，之后加入纳米纤维素以及贝壳碎片预处理物质，升温至180～200℃，以300～400r/min的速度下搅拌90～120min，即得到pp聚丙烯复合材料；
15.按质量分数计，所述改性聚丙烯占48～55％，三聚氰胺缩甲醛占5～10％，3-氨丙基-3乙氧基硅烷占5～10％，纳米纤维素占10～15％，贝壳碎片预处理物质占10～20％；
16.所述贝壳碎片预处理物：将贝壳碎片研磨成粉末，加入醋酸溶液混合均匀进行超声处理，之后加入羟丙基变性淀粉与浓度为30～40％naoh溶液，置于真空下，升温至75～90℃，250～300r/min搅拌进行均质反应，冷却之后，过滤，得到的固体物即为贝壳碎片预处理物；
17.其中，醋酸溶液的用量占贝壳粉末的20～30wt％，羟丙基变形淀粉占15～20wt％，naoh溶液占10～15wt％。
18.本发明还提供了一种上述制备工艺制得pp聚丙烯复合材料。
19.本发明还提供了一种pp聚丙烯复合材料在制备封装包材、一次性医疗耗材的方面的应用。
20.本发明的有益效果如下：
21.本发明的pp聚丙烯复合材料的制备工艺中，首先通过对聚丙烯进行改性处理，引入具有导电性能的铝掺杂氧化锌，最后为改性聚丙烯形成接枝条件，引入纳米纤维素以及贝壳碎片预处理物，所述纳米纤维素为聚丙烯复合材料提供流动性能以及透明改性条件，贝壳碎片预处理为聚丙烯复合材料提供优异的耐化学以及热性能，最终所制备的pp聚丙烯复合材料具有超强流动性能，易于成型，以及机械性能好，能够用于制备医疗耗材、封装包材以及导电胶等一次性用品，并且所形成材料的透明度能够满足应用要求。
具体实施方式
22.以下通过具体的实施案例对本发明作进一步详细的描述，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本技术所附权利要求所限定。
23.若无特殊说明，本发明的所有原料和试剂均为常规市场的原料、试剂。
24.实施例1
25.一种流动性优异的pp聚丙烯复合材料的制备
26.s1.改性聚丙烯的制备：按质量分数计，将65％聚丙烯树脂研磨成粉，加入25％马来酸酐预处理液，进行85hz的超声处理，之后加入10％铝掺杂氧化锌，停止超声处理，升温至140℃，搅拌100min，得到改性聚丙烯；
27.所述马来酸酐预处理液的制备为：将马来酸酐中加入37wt％乙醇胺，加热至70℃，磁力搅拌均匀之后降温至35℃，加入13wt％甲壳素继续搅拌，得到接枝甲壳素的马来酸酐预处理液；
28.s2.纳米纤维素的制备：按质量分数计，将50％羧甲基纤维素与10％竹木纤维、10％碳化硅纤维混合，加入30％混合溶液，搅拌混合均匀，调节ph至10，升温至75℃搅拌120min，降温至55℃高速搅拌45min，得到纳米纤维素；
29.所述混合溶液为柠檬酸钠、环氧基丙烷以及氯化铵以质量比为6:3:2混合得到；
30.s3.聚丙烯复合材料的制备：按质量分数计，在50％改性聚丙烯中加入8％三聚氰胺缩甲醛、10％3-氨丙基-3乙氧基硅烷，在惰性气体的保护下升温至145℃，搅拌45min，之后加入15％纳米纤维素以及17％贝壳碎片预处理物质，升温至190℃，以370r/min的速度下搅拌110min，即得到pp聚丙烯复合材料；
31.所述贝壳碎片预处理物：将贝壳碎片研磨成粉末，加入27wt％醋酸溶液混合均匀进行超声处理，之后加入16wt％羟丙基变性淀粉与13wt％浓度为35％naoh溶液，置于真空下，升温至85℃，280r/min搅拌进行均质反应，冷却之后，过滤，得到的固体物即为贝壳碎片预处理物。
32.实施例2
33.一种流动性优异的pp聚丙烯复合材料的制备
34.s1.改性聚丙烯的制备：按质量分数计，将70％聚丙烯树脂研磨成粉，加入20％马来酸酐预处理液，进行85hz的超声处理，之后加入10％铝掺杂氧化锌，停止超声处理，升温至150℃，搅拌110min，得到改性聚丙烯；
35.所述马来酸酐预处理液的制备为：将马来酸酐中加入35wt％乙醇胺，加热至70℃，磁力搅拌均匀之后降温至37℃，加入12wt％甲壳素继续搅拌，得到接枝甲壳素的马来酸酐预处理液；
36.s2.纳米纤维素的制备：按质量分数计，将55％羧甲基纤维素与10％竹木纤维、10％碳化硅纤维混合，加入25％混合溶液，搅拌混合均匀，调节ph至9，升温至85℃搅拌120min，降温至53℃高速搅拌50min，得到纳米纤维素；
37.所述混合溶液为柠檬酸钠、环氧基丙烷以及氯化铵以质量比为7:4:3混合得到；
38.s3.聚丙烯复合材料的制备：按质量分数计，在48％改性聚丙烯中加入10％三聚氰胺缩甲醛、10％3-氨丙基-3乙氧基硅烷，在惰性气体的保护下升温至150℃，搅拌40min，之后加入12％纳米纤维素以及20％贝壳碎片预处理物质，升温至190℃，以350r/min的速度下搅拌100min，即得到pp聚丙烯复合材料；
39.所述贝壳碎片预处理物：将贝壳碎片研磨成粉末，加入25wt％醋酸溶液混合均匀进行超声处理，之后加入18wt％羟丙基变性淀粉与12wt％浓度为35％naoh溶液，置于真空下，升温至80℃，270r/min搅拌进行均质反应，冷却之后，过滤，得到的固体物即为贝壳碎片预处理物。
40.实施例3
41.一种流动性优异的pp聚丙烯复合材料的制备
42.s1.改性聚丙烯的制备：按质量分数计，将60％聚丙烯树脂研磨成粉，加入32％马来酸酐预处理液，进行90hz的超声处理，之后加入8％铝掺杂氧化锌，停止超声处理，升温至160℃，搅拌90min，得到改性聚丙烯；
43.所述马来酸酐预处理液的制备为：将马来酸酐中加入40wt％乙醇胺，加热至80℃，磁力搅拌均匀之后降温至40℃，加入15wt％甲壳素继续搅拌，得到接枝甲壳素的马来酸酐预处理液；
44.s2.纳米纤维素的制备：按质量分数计，将60％羧甲基纤维素与5％竹木纤维、5％碳化硅纤维混合，加入30％混合溶液，搅拌混合均匀，调节ph至10，升温至80℃搅拌100min，降温至55℃高速搅拌45min，得到纳米纤维素；
45.所述混合溶液为柠檬酸钠、环氧基丙烷以及氯化铵以质量比为6:2:3混合得到；
46.s3.聚丙烯复合材料的制备：按质量分数计，在55％改性聚丙烯中加入5％三聚氰胺缩甲醛、9％3-氨丙基-3乙氧基硅烷，在惰性气体的保护下升温至160℃，搅拌30min，之后加入10％纳米纤维素以及21％贝壳碎片预处理物质，升温至200℃，以300r/min的速度下搅拌90min，即得到pp聚丙烯复合材料；
47.所述贝壳碎片预处理物：将贝壳碎片研磨成粉末，加入30wt％醋酸溶液混合均匀进行超声处理，之后加入20wt％羟丙基变性淀粉与15wt％浓度为40％naoh溶液，置于真空下，升温至90℃，250r/min搅拌进行均质反应，冷却之后，过滤，得到的固体物即为贝壳碎片预处理物。
48.实施例4
49.一种流动性优异的pp聚丙烯复合材料的制备
50.s1.改性聚丙烯的制备：按质量分数计，将67％聚丙烯树脂研磨成粉，加入21％马来酸酐预处理液，进行75hz的超声处理，之后加入12％铝掺杂氧化锌，停止超声处理，升温至135℃，搅拌120min，得到改性聚丙烯；
51.所述马来酸酐预处理液的制备为：将马来酸酐中加入30wt％乙醇胺，加热至65℃，磁力搅拌均匀之后降温至35℃，加入10wt％甲壳素继续搅拌，得到接枝甲壳素的马来酸酐预处理液；
52.s2.纳米纤维素的制备：按质量分数计，将57％羧甲基纤维素与10％竹木纤维、10％碳化硅纤维混合，加入23％混合溶液，搅拌混合均匀，调节ph至9，升温至65℃搅拌130min，降温至50℃高速搅拌60min，得到纳米纤维素；
53.所述混合溶液为柠檬酸钠、环氧基丙烷以及氯化铵以质量比为8:4:3混合得到；
54.s3.聚丙烯复合材料的制备：按质量分数计，在52％改性聚丙烯中加入8％三聚氰胺缩甲醛、8％3-氨丙基-3乙氧基硅烷，在惰性气体的保护下升温至140℃，搅拌50min，之后加入12％纳米纤维素以及20％贝壳碎片预处理物质，升温至180℃，以400r/min的速度下搅拌90min，即得到pp聚丙烯复合材料；
55.所述贝壳碎片预处理物：将贝壳碎片研磨成粉末，加入20wt％醋酸溶液混合均匀进行超声处理，之后加入15wt％羟丙基变性淀粉与10wt％浓度为30％naoh溶液，置于真空下，升温至75℃，300r/min搅拌进行均质反应，冷却之后，过滤，得到的固体物即为贝壳碎片预处理物。
56.对比例1
57.一种流动性优异的pp聚丙烯复合材料的制备，作为实施例1的对照组，对比例1的s1中，不对聚丙烯进行改性处理。
58.对比例2
59.一种流动性优异的pp聚丙烯复合材料的制备，作为实施例1的对照组，对比例2的s2中，不制备纳米纤维素，直接采用羧甲基纤维素。
60.对比例3
61.种流动性优异的pp聚丙烯复合材料的制备，作为实施例1的对照组，对比例3的s3中，不采用贝壳碎片预处理物。
62.将实施例以及对比例所制备的pp聚丙烯复合材料进行相关的性能测试，测试标准
以及结果如下表所示：
63.表1 pp聚丙烯复合材料的物化性能
[0064][0065][0066]
由表1可见，本发明的实施例所制得pp聚丙烯复合材料的物质流动性较高，收缩率可控制在1％以下，热变形温度较高，不易产生热变形，以及具有一定的导电性能；
[0067]
对比例1中，由于没有对聚丙烯进行初步改性，所形成的复合材料的流动性能以及导电性有所下降；
[0068]
对比例2中，由于没有采用纳米纤维素，所形成的复合材料的流动性能、收缩性能以及热变形性能有所下降；
[0069]
对比例3中，由于没有采用贝壳碎片预处理物，其耐热能力有所下降，以及收缩率较大。
[0070]
表2 pp聚丙烯复合材料的机械性能
[0071][0072]
由表2可见，本发明实施例所制备的pp聚丙烯复合材料，所具有的机械性能以及抗冲击性能能够满足一次性耗材的应用，满足生产要求。