本發明涉及材料科學技術領域，具體而言，涉及一種復合材料及其制備方法與應用。
背景技術：
雙壁波紋管是采用高強度波形設計和加工工藝制造的新型結構壁管材料，具有結構新穎，耐壓強度高、施工快速、方便；耐高溫、阻燃、抗震、使用壽命長等一系列優點。在二十世紀中期，隨著工業生產的高速發展以及高分子材料的迅速推廣應用。一方面，一些電阻率很高的高分子材料如塑料、橡膠等的制品的廣泛應用以及現代生產過程的高速化，使得靜電能積累到很高的程度，另一方面，靜電敏感材料的生產和使用，如輕質油品、火藥、固態電子器件等，工礦企業部門受靜電的危害也越來越突出，靜電危害造成了相當嚴重的后果和損失。
相關技術中所制備的雙壁波紋管阻燃性能、抗靜電性、力學性能和加工性能差，不能滿足實際應用需求。
有鑒于此，特提出本發明。
技術實現要素：
本發明的第一目的在于提供一種復合材料，所述的復合材料加工性能、阻燃性能、抗靜電性和力學性能優異。
本發明的第二目的在于提供一種所述的復合材料的制備方法，該方法工藝簡單，操作方便，效益高，適于大規模工業化生產。
本發明的第三目的在于提供一種所述的復合材料的應用，所述的復合材料能夠用于制備雙壁波紋管，能夠有效改善其加工性能、阻燃性能、抗靜電性和力學性能。
為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：
一種復合材料，主要由以下質量份數的原料制備得到：
聚丙烯40-70份、三元乙丙橡膠5-30份、阻燃劑12-22份、無機粉體5-25份、抗靜電劑3-6份、相容劑2-8份、交聯劑0.2-0.6份、耐磨劑0.5-3份、熱穩定劑0.4-0.6份和紫外光吸收劑0.4-0.6份。
本發明復合材料采用特定用量配比的聚丙烯、三元乙丙橡膠、阻燃劑、無機粉體、抗靜電劑、相容劑、交聯劑、耐磨劑、熱穩定劑和紫外光吸收劑制備得到，能夠有效改善所得制品的加工性能、耐磨性能、阻燃性能和力學性能。
優選地，主要由以下質量份數的原料制備得到：
聚丙烯40-50份、三元乙丙橡膠10-30份、阻燃劑14-22份、無機粉體5-10份、抗靜電劑4-6份、相容劑2-8份、交聯劑0.2-0.6份、耐磨劑1-3份、熱穩定劑0.4-0.6份和紫外光吸收劑0.4-0.6份。
進一步優選地，主要由以下質量份數的原料制備得到：
聚丙烯45份、三元乙丙橡膠20份、阻燃劑18份、無機粉體5份、抗靜電劑5份、相容劑5份、交聯劑0.4份、耐磨劑2份、熱穩定劑0.5份和紫外光吸收劑0.5份。
可選地，所述聚丙烯包括均聚聚丙烯。
可選地，所述聚丙烯在190℃，2.16kg條件下的熔融流動速率為2-25g/10min。
可選地，所述阻燃劑包括含有雙鍵反應基團的有鹵阻燃劑中的一種或多種，優選包括丙烯酸五溴芐酯、2,4,6-丙烯酸三溴苯酯和2,4,6-甲基丙烯酸三溴苯酯中的一種或多種。
可選地，所述無機粉體包括滑石粉、碳酸鈣和云母中的一種或多種。
可選地，所述無機粉體通過乙烯基三甲氧硅烷處理。
可選地，所述抗靜電劑包括內混型抗靜電劑中的一種或多種，優選包括銨鹽類化合物、烷基咪唑啉類化合物、磷鹽類和硫鹽類化合物一種或多種。
可選地，所述相容劑包括聚丙烯接枝馬來酸酐。
可選地，所述相容劑在190℃，2.16kg條件下的熔融流動速率為50-130g/10min。
可選地，所述交聯劑包括外交聯劑中的一種或多種，優選包括二-(叔丁基過氧化異丙基)苯和三烯丙基異氰脲酸酯中的一種或多種，進一步優選包括二-(叔丁基過氧化異丙基)苯和三烯丙基異氰脲酸酯。
優選地，所述二-(叔丁基過氧化異丙基)苯和三烯丙基異氰脲酸酯的質量比為2-4：1，優選為3：1。
可選地，所述耐磨劑包括聚四氟乙烯。
可選地，所述熱穩定劑包括抗氧劑中的一種或多種，優選包括2,6-叔丁基-4-甲基苯酚、四(4-羥基-3，5-二叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯、3，5-二叔丁基-4-羥基苯丙酸十八酯、亞磷酸三苯酯和亞磷酸三壬基苯酯中的一種或多種。
可選地，所述紫外光吸收劑包括二苯甲酮類紫外光吸收劑、苯并三唑類紫外光吸收劑和哌啶類紫外光吸收劑中的一種或多種，優選包括2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2，2’-二羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2(2-羥基-3’，5’-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑和雙(2，2，6，6-四甲基哌啶)癸二酸酯中的一種或多種。
上述的一種復合材料的制備方法，按比例將聚丙烯、三元乙丙橡膠、阻燃劑、無機粉體、抗靜電劑、相容劑、交聯劑、耐磨劑、熱穩定劑和紫外光吸收劑共混擠出，得到一種復合材料。
本發明一種復合材料的制備方法工藝簡單，操作方便，效益高，適于大規模工業化生產。
可選地，所述擠出采用雙螺桿擠出機進行。
可選地，所述擠出的溫度為175-215℃。
上述的一種復合材料的應用，所述復合材料用于制備雙壁波紋管。
本發明復合材料能夠用于制備雙壁波紋管，能夠有效改善其加工性能、阻燃性能、抗靜電性和力學性能。
可選地，所述雙壁波紋管為方形雙壁波紋管。
與現有技術相比，本發明的有益效果為：
本發明復合材料采用特定用量配比的聚丙烯、三元乙丙橡膠、阻燃劑、無機粉體、抗靜電劑、相容劑、交聯劑、耐磨劑、熱穩定劑和紫外光吸收劑制備得到，可用于制備雙壁波紋管，能夠有效改善所得制品的加工性能、耐磨性能、阻燃性能和力學性能。本發明一種復合材料的制備方法工藝簡單，操作方便，效益高，適于大規模工業化生產。
具體實施方式
下面將結合具體實施方式對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，但是本領域技術人員將會理解，下列所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例，僅用于說明本發明，而不應視為限制本發明的范圍。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。實施例中未注明具體條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。
本發明具體實施方式提供了一種復合材料，主要由以下質量份數的原料制備得到：
聚丙烯(pp)40-70份、三元乙丙橡膠(epdm)5-30份、阻燃劑12-22份、無機粉體5-25份、抗靜電劑3-6份、相容劑2-8份、交聯劑0.2-0.6份、耐磨劑0.5-3份、熱穩定劑0.4-0.6份和紫外光吸收劑0.4-0.6份。
本發明復合材料采用特定用量配比的聚丙烯、三元乙丙橡膠、阻燃劑、無機粉體、抗靜電劑、相容劑、交聯劑、耐磨劑、熱穩定劑和紫外光吸收劑制備得到，能夠有效改善所得復合材料的加工性能、耐磨性能、阻燃性能和力學性能。
優選地，主要由以下質量份數的原料制備得到：
聚丙烯(pp)40-50份、三元乙丙橡膠(epdm)10-30份、阻燃劑14-22份、無機粉體5-10份、抗靜電劑4-6份、相容劑2-8份、交聯劑0.2-0.6份、耐磨劑1-3份、熱穩定劑0.4-0.6份和紫外光吸收劑0.4-0.6份。
進一步優選地，主要由以下質量份數的原料制備得到：
聚丙烯(pp)45份、三元乙丙橡膠(epdm)20份、阻燃劑18份、無機粉體5份、抗靜電劑5份、相容劑5份、交聯劑0.4份、耐磨劑2份、熱穩定劑0.5份和紫外光吸收劑0.5份。
采用特定用量配比的聚丙烯、三元乙丙橡膠、阻燃劑、無機粉體、抗靜電劑、相容劑、交聯劑、耐磨劑、熱穩定劑和紫外光吸收劑，有助于進一步提高所得復合材料的加工性能、耐磨性能、阻燃性能和力學性能。
本發明一種優選的具體實施方式中，所述聚丙烯(pp)包括均聚聚丙烯。
本發明一種優選的具體實施方式中，所述聚丙烯(pp)在190℃，2.16kg條件下的熔融流動速率為2-25g/10min。
采用特定聚丙烯，有助于改善所得復合材料的強度。
本發明一種優選的具體實施方式中，所述阻燃劑包括含有雙鍵反應基團的有鹵阻燃劑中的一種或多種，優選包括丙烯酸五溴芐酯、2,4,6-丙烯酸三溴苯酯和2,4,6-甲基丙烯酸三溴苯酯中的一種或多種。
采用特定含有雙鍵反應基團的阻燃劑，有助于使其與三元乙丙橡膠實現共交聯，來克服阻燃劑本身很難進入到完全交聯的橡膠分散相中的困難，從而解決阻燃劑不易分散和易降解的問題。
本發明一種優選的具體實施方式中，所述無機粉體包括滑石粉、碳酸鈣和云母中的一種或多種。
本發明一種優選的具體實施方式中，所述無機粉體通過乙烯基三甲氧硅烷處理。
可選地，所述通過乙烯基三甲氧硅烷處理可采用常規方法進行，本發明具體實施方式中采用高混機，將無機粉體攪拌加熱至70℃，再加入無機粉體重量2％的乙烯基三甲氧硅烷，保溫攪拌30min，冷卻得到經過乙烯基三甲氧硅烷處理的無機粉體。
采用通過含有雙鍵反應基團的乙烯基三甲氧硅烷處理的特定無機粉體，有助于使其與三元乙丙橡膠實現共交聯，來克服無機粉體本身很難進入到完全交聯的橡膠分散相中的困難，從而充分提高所得復合材料的強度。
本發明一種優選的具體實施方式中，所述抗靜電劑包括內混型抗靜電劑中的一種或多種，優選包括銨鹽類化合物、烷基咪唑啉類化合物、磷鹽類和硫鹽類化合物一種或多種。
采用特定抗靜電劑，有助于進一步提高所得復合材料的抗靜電性能。
本發明一種優選的具體實施方式中，所述相容劑包括聚丙烯接枝馬來酸酐。
本發明一種優選的具體實施方式中，所述相容劑在190℃，2.16kg條件下的熔融流動速率為50-130g/10min。
采用特定相容劑，有助于提高物料流動性，改善加工性能。
本發明一種優選的具體實施方式中，所述交聯劑包括外交聯劑中的一種或多種，優選包括二-(叔丁基過氧化異丙基)苯(無味dcp)和三烯丙基異氰脲酸酯(taic)中的一種或多種，進一步優選包括二-(叔丁基過氧化異丙基)苯(無味dcp)和三烯丙基異氰脲酸酯(taic)。
優選地，所述二-(叔丁基過氧化異丙基)苯(無味dcp)和三烯丙基異氰脲酸酯(taic)的質量比為2-4：1，優選為3：1。
采用特定的交聯劑，有助于促進交聯反應的進行，提高所得復合材料的機械性能。
本發明一種優選的具體實施方式中，所述耐磨劑包括聚四氟乙烯。
采用特定耐磨劑，有助于進一步降低所得復合材料的摩擦系數，改善所得復合材料的耐磨性能。
本發明一種優選的具體實施方式中，所述熱穩定劑包括抗氧劑中的一種或多種，優選包括2,6-叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧劑-264)、四(4-羥基-3，5-二叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯(抗氧劑-1010)、3，5-二叔丁基-4-羥基苯丙酸十八酯(抗氧劑-1076)、亞磷酸三苯酯(tpp)、亞磷酸三壬基苯酯(tnp)中的一種或多種。
采用特定熱穩定劑，能夠有效延緩或抑制所得復合材料的氧化過程的進行，從而阻止所得復合材料的老化并延長其使用壽命。
本發明一種優選的具體實施方式中，所述紫外光吸收劑包括二苯甲酮類紫外光吸收劑、苯并三唑類紫外光吸收劑和哌啶類紫外光吸收劑中的一種或多種，優選包括2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮(uv-9)、2，2’-二羥基-4-甲氧基二苯甲酮(uv-24)、2(2-羥基-3’，5’-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑(uv-328)、雙(2，2，6，6-四甲基哌啶)癸二酸酯中的一種或多種。
采用特定紫外光吸收劑，能夠有效吸收陽光及熒光光源中的紫外線部分，防止紫外線對所得復合材料產生破壞，提高所得復合材料在長時間光照下的穩定性。
本發明具體實施方式提供了上述的一種復合材料的制備方法，按比例將聚丙烯、三元乙丙橡膠、阻燃劑、無機粉體、抗靜電劑、相容劑、交聯劑、耐磨劑、熱穩定劑和紫外光吸收劑共混擠出，得到一種復合材料。
本發明一種復合材料的制備方法工藝簡單，操作方便，效益高，適于大規模工業化生產。
本發明一種優選的具體實施方式中，所述擠出采用雙螺桿擠出機進行。
本發明一種優選的具體實施方式中，所述擠出的溫度為175-215℃。
采用特定擠出溫度，有助于改善物料的流動性，提高加工性能。
本發明具體實施方式提供了上述的一種復合材料的應用，所述復合材料用于制備雙壁波紋管。
本發明復合材料能夠用于制備雙壁波紋管，能夠有效改善其加工性能、阻燃性能、抗靜電性和力學性能。
可選地，所述雙壁波紋管為方形雙壁波紋管。
實施例1
一種復合材料的制備方法，包括：
(1)分別稱量均聚聚丙烯(牌號為hp602n，生產商為利安德巴塞爾工業公司)40kg、三元乙丙橡膠(牌號為4785，生產商為陶氏化學公司)5kg、丙烯酸五溴芐酯12kg、通過乙烯基三甲氧硅烷處理的滑石粉5kg、2-烷基-1-羥乙基咪唑啉硫酸酯3kg、聚丙烯接枝馬來酸酐(牌號為350k，生產商為利安德巴塞爾工業公司)2kg、二-(叔丁基過氧化異丙基)苯0.4kg、三烯丙基異氰脲酸酯0.2kg、聚四氟乙烯(牌號為6c，生產商為杜邦公司)0.5kg、2,6-叔丁基-4-甲基苯酚0.4kg和2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮0.4kg；
(2)將上述原料加入雙螺桿擠出機，在175℃共混擠出，得到復合材料，可用于制備方形電力雙壁波紋管。
實施例2
一種復合材料的制備方法，包括：
(1)分別稱量均聚聚丙烯(牌號為hp602n，生產商為利安德巴塞爾工業公司)70kg、三元乙丙橡膠(牌號為4785，生產商為陶氏化學公司)30kg、2,4,6-丙烯酸三溴苯酯22kg、通過乙烯基三甲氧硅烷處理的碳酸鈣25kg、十四烷基三甲基氯化銨6kg、聚丙烯接枝馬來酸酐(牌號為350k，生產商為利安德巴塞爾工業公司)8kg、二-(叔丁基過氧化異丙基)苯0.16kg、三烯丙基異氰脲酸酯0.04kg、聚四氟乙烯(牌號為6c，生產商為杜邦公司)3kg、四(4-羥基-3，5-二叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯0.6kg和2，2’-二羥基-4-甲氧基二苯甲酮0.6kg；
(2)將上述原料加入雙螺桿擠出機，在215℃共混擠出，得到復合材料，可用于制備方形電力雙壁波紋管。
實施例3
一種復合材料的制備方法，包括：
(1)分別稱量均聚聚丙烯(牌號為hp602n，生產商為利安德巴塞爾工業公司)50kg、三元乙丙橡膠(牌號為4785，生產商為陶氏化學公司)10kg、2,4,6-甲基丙烯酸三溴苯酯14kg、通過乙烯基三甲氧硅烷處理的云母10kg、2-烷基1,1-二羥乙基咪唑啉高氯酸鹽4kg、聚丙烯接枝馬來酸酐(牌號為350k，生產商為利安德巴塞爾工業公司)4kg、二-(叔丁基過氧化異丙基)苯0.2kg、三烯丙基異氰脲酸酯0.1kg、聚四氟乙烯(牌號為6c，生產商為杜邦公司)1kg、3，5-二叔丁基-4-羥基苯丙酸十八酯0.5kg和2(2-羥基-3’，5’-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑0.5kg；
(2)將上述原料加入雙螺桿擠出機，在190℃共混擠出，得到復合材料，可用于制備方形電力雙壁波紋管。
實施例4
一種復合材料的制備方法，包括：
(1)分別稱量均聚聚丙烯(牌號為hp602n，生產商為利安德巴塞爾工業公司)45kg、三元乙丙橡膠(牌號為4785，生產商為陶氏化學公司)20kg、丙烯酸五溴芐酯18kg、通過乙烯基三甲氧硅烷處理的滑石粉5kg、十六烷基三甲基氯化銨5kg、聚丙烯接枝馬來酸酐(牌號為350k，生產商為利安德巴塞爾工業公司)5kg、二-(叔丁基過氧化異丙基)苯0.3kg、三烯丙基異氰脲酸酯0.1kg、聚四氟乙烯(牌號為6c，生產商為杜邦公司)2kg、亞磷酸三苯酯0.5kg和雙(2，2，6，6-四甲基哌啶)癸二酸酯)0.5kg；
(2)將上述原料加入雙螺桿擠出機，在200℃共混擠出，得到復合材料，可用于制備方形電力雙壁波紋管。
對比例1
采用與實施例1相同的方法，區別在于，不使用丙烯酸五溴芐酯、2-烷基-1-羥乙基咪唑啉硫酸酯、聚丙烯接枝馬來酸酐和聚四氟乙烯，制備得到復合材料。
對比例2
采用與實施例2相同的方法，區別在于，不使用十四烷基三甲基氯化銨、聚丙烯接枝馬來酸酐和聚四氟乙烯，制備得到復合材料。
對比例3
采用與實施例3相同的方法，區別在于，不使用2-烷基1,1-二羥乙基咪唑啉高氯酸鹽和聚丙烯接枝馬來酸酐，制備得到復合材料。
對比例4
采用與實施例4相同的方法，區別在于，不使用聚丙烯接枝馬來酸酐和聚四氟乙烯，制備得到復合材料。
分別將本發明各實施例和對比例所得復合材料分別按照對應標準(拉伸強度gb/t1040.2-2006/1a/50、懸臂梁缺口沖擊強度gb/t1843-2008/a、表面電阻gb/t1410-2006、極限氧指數gb/t2406.1-2008、燃燒等級gb/t2408-2008)制備成標準測試樣條，進行性能測試，所得結果如表1所示：
表1本發明復合材料性能測試結果
通過表1可以看出，本發明所得復合材料與簡單的聚丙烯、三元乙丙橡膠和無機粉體體系相比，拉伸輕度略有降低，但抗沖擊性能、抗靜電性能、阻燃性能和加工性能均全面提高；采用特定相容劑和耐磨劑配合使用，有效改善了物料的加工性能，使其更易加工成型，有效解決了加工過程中阻燃劑、無機粉體不易分散的問題。
盡管已用具體實施例來說明和描述了本發明，然而應意識到，以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；本領域的普通技術人員應當理解：在不背離本發明的精神和范圍的情況下，可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍；因此，這意味著在所附權利要求中包括屬于本發明范圍內的所有這些替換和修改。