該發明涉及一種陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料及其制備方法。
背景技術：
：聚丙烯是五大通用塑料之一，具有密度小、耐撓曲、強度高、絕緣性好、耐腐蝕等優勢。不足之處是低溫沖擊性能較差、易老化、成型收縮率大。聚丙烯可用于汽車保險杠、包裝材料、管材、片材、棒材、日用品等多領域。目前，聚丙烯材料在耐磨性能和力學強度需要進一步提升。該發明采用聚丙烯、陶瓷聚合物、金屬合金粉、聚硫橡膠、環氧硬脂酸辛酯制備了陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料，通過擠出、注塑、模壓、吹塑等工藝制備成各種塑料制品，該方法制備的陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料具有優異的耐磨性能和力學強度。技術實現要素：該發明的目的在于提供一種陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料的制備方法，該方法通過改變反應物原料和工藝方式，制備的材料具有優異的耐磨性能和力學強度。為了實現上述目的，該發明的技術方案如下。一種陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料及其制備方法，具體包括以下步驟：(1)、將鉀粉、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽、十二烷基苯磺酸鈉和甲基丙烯酸甲酯按照質量份數比為30：55～70：4～6：10～17加入到反應器中，攪拌速度為90～110r/min，維持體系溫度20～26℃條件下反應0.5，得到改性鉀粉；(2)、將硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸銅、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽和改性鉀粉按照質量份數比35：25～40：52～65：135～170：45～65加入到反應器中，攪拌速度為70～80r/min，維持體系溫度20～25℃條件下反應0.3～1h，產物經過濾，80℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，在氮氣保護下，于600℃焙燒3h，產物經研磨、500ml乙醇洗滌3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，得到金屬合金粉；(3)、將硅酸、鈦酸、鎢酸、鉬酸、鎵酸、丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酰胺和安息香甲醚按照質量份數比100：10～18：7～12：3～8：1～3：70～105：15～20：0.3～0.9加入到反應釜中，反應溫度為30℃，反應0.5h，經1000w汞燈光照5s，在氮氣保護下，于600℃焙燒3h，產物經研磨、500ml乙醇洗滌3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，即得到陶瓷聚合物；(4)、將聚丙烯、陶瓷聚合物、金屬合金粉、聚硫橡膠、環氧硬脂酸辛酯、二亞磷酸季戊四醇酯二異葵酯、硬脂酸鋅按照質量份數比100：26～37：22～35：12～18：7～13：3～8：6～13加入到開煉機中，用開煉機在溫度186～220℃混合反應0.1～0.3h，用擠出機在溫度196～230℃擠出造粒，即得到陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料。該發明所述的陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料的制備方法，包括下列步驟：(1)、將鉀粉、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽、十二烷基苯磺酸鈉和甲基丙烯酸甲酯按照質量份數比為30：55～70：4～6：10～17加入到反應器中，攪拌速度為90～110r/min，維持體系溫度20～26℃條件下反應0.5，得到改性鉀粉；所述的1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽和甲基丙烯酸甲酯的目的為了降低鉀粉的化學活性，提高鉀粉儲存和使用過程中的安全性。(2)、將硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸銅、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽和改性鉀粉按照質量份數比35：25～40：52～65：135～170：45～65加入到反應器中，攪拌速度為70～80r/min，維持體系溫度20～25℃條件下反應0.3～1h，產物經過濾，80℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，在氮氣保護下，于600℃焙燒3h，產物經研磨、500ml乙醇洗滌3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，得到金屬合金粉；所述的硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸銅的目的為了提供鋅源、鈣源、銅源的同時，生成的硬脂酸鉀能提高生成的鋅、鈣、銅的分散性；所述的1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽的目的為了溶解硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸銅以及提供反應所需場所。(3)、將硅酸、鈦酸、鎢酸、鉬酸、鎵酸、丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酰胺和安息香甲醚按照質量份數比100：10～18：7～12：3～8：1～3：70～105：15～20：0.3～0.9加入到反應釜中，反應溫度為30℃，反應0.5h，經1000w汞燈光照5s，在氮氣保護下，于600℃焙燒3h，產物經研磨、500ml乙醇洗滌3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，即得到陶瓷聚合物；所述的丙烯酸二甲氨基乙酯和丙烯酰胺的目的為了提高原料的分散性和穩定性。(4)、將聚丙烯、陶瓷聚合物、金屬合金粉、聚硫橡膠、環氧硬脂酸辛酯、二亞磷酸季戊四醇酯二異葵酯、硬脂酸鋅按照質量份數比100：26～37：22～35：12～18：7～13：3～8：6～13加入到開煉機中，用開煉機在溫度186～220℃混合反應0.1～0.3h，用擠出機在溫度196～230℃擠出造粒，即得到陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料；所述的聚硫橡膠的目的為了提高聚丙烯的力學強度；所述的環氧硬脂酸辛酯的目的為了提高聚丙烯的耐磨性和力學強度。該發明的有益效果在于：1、鉀粉具有高化學活性，鉀粉在儲存和使用過程中，需要進行特殊處理；采用有機材料對鉀粉進行表面包覆，從而降低鉀粉的化學活性，提高了鉀粉儲存和使用的安全性；2、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽能溶解硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸銅，硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸銅經鉀粉還原后，生成的硬脂酸鉀能對鋅、鈣、銅表面進行乳化包覆，能提高鋅、鈣、銅的分散穩定性；經高溫處理后，乳化后的鋅、鈣、銅形成鋅鈣銅合金金屬粉，合金金屬粉在聚丙烯中具有優異分散穩定性的同時，合金金屬粉還能提高聚丙烯的耐磨性能；3、陶瓷聚合物具有優異的耐磨性，在光照條件下，丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酰胺逐步聚合，硅酸、鈦酸、鎢酸、鉬酸、鎵酸被固定在聚丙烯酸二甲氨基乙酯-丙烯酰胺結構中，從而提高硅酸、鈦酸、鎢酸、鉬酸、鎵酸在聚丙烯酸二甲氨基乙酯-丙烯酰胺中的分散性和穩定性，經高溫處理后，陶瓷聚合物能提高聚丙烯的分散性、耐磨性和力學強度；4、聚硫橡膠具有優異的韌性，能提高聚丙烯的力學強度；環氧硬脂酸辛酯具有優異的耐磨和力學強度，能提高聚丙烯的耐磨性和力學強度。具體實施方式下面結合實施例對該發明的具體實施方式進行描述，以便更好的理解該發明。實施例1一種陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料，其制備方法包括以下步驟：(1)、稱取30份鉀粉、63份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽、4.5份十二烷基苯磺酸鈉和13份甲基丙烯酸甲酯加入到反應器中，攪拌速度為100r/min，維持體系溫度23℃條件下反應0.5，得到改性鉀粉；(2)、稱取35份硬脂酸鋅、30份硬脂酸鈣、55份硬脂酸銅、150份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽和53份改性鉀粉加入到反應器中，攪拌速度為73r/min，維持體系溫度22℃條件下反應0.4h，產物經過濾，80℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，在氮氣保護下，于600℃焙燒3h，產物經研磨、500ml乙醇洗滌3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，得到金屬合金粉；(3)、稱取100份硅酸、13份鈦酸、9份鎢酸、6份鉬酸、2份鎵酸、85份丙烯酸二甲氨基乙酯、18份丙烯酰胺和0.5份安息香甲醚加入到反應釜中，反應溫度為30℃，反應0.5h，經1000w汞燈光照5s，在氮氣保護下，于600℃焙燒3h，產物經研磨、500ml乙醇洗滌3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，即得到陶瓷聚合物；(4)、稱取100份聚丙烯、35份陶瓷聚合物、29份金屬合金粉、15份聚硫橡膠、10份環氧硬脂酸辛酯、5份二亞磷酸季戊四醇酯二異葵酯、10份硬脂酸鋅加入到開煉機中，用開煉機在溫度190℃混合反應0.2h，用擠出機在溫度210℃擠出造粒，即得到陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料。實施例2一種陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料，其制備方法包括以下步驟：(1)、稱取30份鉀粉、55份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽、4份十二烷基苯磺酸鈉和10份甲基丙烯酸甲酯加入到反應器中，攪拌速度為90r/min，維持體系溫度20℃條件下反應0.5，得到改性鉀粉；(2)、稱取35份硬脂酸鋅、25份硬脂酸鈣、52份硬脂酸銅、135份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽和45份改性鉀粉加入到反應器中，攪拌速度為70r/min，維持體系溫度20℃條件下反應0.3h，產物經過濾，80℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，在氮氣保護下，于600℃焙燒3h，產物經研磨、500ml乙醇洗滌3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，得到金屬合金粉；(3)、稱取100份硅酸、10份鈦酸、7份鎢酸、3份鉬酸、1份鎵酸、70份丙烯酸二甲氨基乙酯、15份丙烯酰胺和0.3份安息香甲醚加入到反應釜中，反應溫度為30℃，反應0.5h，經1000w汞燈光照5s，在氮氣保護下，于600℃焙燒3h，產物經研磨、500ml乙醇洗滌3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，即得到陶瓷聚合物；(4)、稱取100份聚丙烯、26份陶瓷聚合物、22份金屬合金粉、12份聚硫橡膠、7份環氧硬脂酸辛酯、3份二亞磷酸季戊四醇酯二異葵酯、6份硬脂酸鋅加入到開煉機中，用開煉機在溫度186℃混合反應0.3h，用擠出機在溫度196℃擠出造粒，即得到陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料。實施例3一種陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料，其制備方法包括以下步驟：(1)、稱取30份鉀粉、70份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽、6份十二烷基苯磺酸鈉和17份甲基丙烯酸甲酯加入到反應器中，攪拌速度為110r/min，維持體系溫度26℃條件下反應0.5，得到改性鉀粉；(2)、稱取35份硬脂酸鋅、40份硬脂酸鈣、65份硬脂酸銅、170份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽和65份改性鉀粉加入到反應器中，攪拌速度為80r/min，維持體系溫度25℃條件下反應1h，產物經過濾，80℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，在氮氣保護下，于600℃焙燒3h，產物經研磨、500ml乙醇洗滌3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，得到金屬合金粉；(3)、稱取100份硅酸、18份鈦酸、12份鎢酸、8份鉬酸、3份鎵酸、105份丙烯酸二甲氨基乙酯、20份丙烯酰胺和0.9份安息香甲醚加入到反應釜中，反應溫度為30℃，反應0.5h，經1000w汞燈光照5s，在氮氣保護下，于600℃焙燒3h，產物經研磨、500ml乙醇洗滌3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，即得到陶瓷聚合物；(4)、稱取100份聚丙烯、37份陶瓷聚合物、35份金屬合金粉、18份聚硫橡膠、13份環氧硬脂酸辛酯、8份二亞磷酸季戊四醇酯二異葵酯、13份硬脂酸鋅加入到開煉機中，用開煉機在溫度220℃混合反應0.1h，用擠出機在溫度230℃擠出造粒，即得到陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料。實施例4一種陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料，其制備方法包括以下步驟：(1)、稱取30份鉀粉、63份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽、5份十二烷基苯磺酸鈉和13份甲基丙烯酸甲酯加入到反應器中，攪拌速度為98r/min，維持體系溫度23℃條件下反應0.5，得到改性鉀粉；(2)、稱取35份硬脂酸鋅、29份硬脂酸鈣、55份硬脂酸銅、155份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽和49份改性鉀粉加入到反應器中，攪拌速度為76r/min，維持體系溫度21℃條件下反應0.7h，產物經過濾，80℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，在氮氣保護下，于600℃焙燒3h，產物經研磨、500ml乙醇洗滌3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，得到金屬合金粉；(3)、稱取100份硅酸、14份鈦酸、9份鎢酸、6份鉬酸、2份鎵酸、85份丙烯酸二甲氨基乙酯、18份丙烯酰胺和0.6份安息香甲醚加入到反應釜中，反應溫度為30℃，反應0.5h，經1000w汞燈光照5s，在氮氣保護下，于600℃焙燒3h，產物經研磨、500ml乙醇洗滌3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，即得到陶瓷聚合物；(4)、稱取100份聚丙烯、34份陶瓷聚合物、32份金屬合金粉、15份聚硫橡膠、10份環氧硬脂酸辛酯、7份二亞磷酸季戊四醇酯二異葵酯、8份硬脂酸鋅加入到開煉機中，用開煉機在溫度190℃混合反應0.3h，用擠出機在溫度199℃擠出造粒，即得到陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料。實施例5一種陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料，其制備方法包括以下步驟：(1)、稱取30份鉀粉、67份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽、5.8份十二烷基苯磺酸鈉和16份甲基丙烯酸甲酯加入到反應器中，攪拌速度為97r/min，維持體系溫度23℃條件下反應0.5，得到改性鉀粉；(2)、稱取35份硬脂酸鋅、31份硬脂酸鈣、64份硬脂酸銅、160份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽和61份改性鉀粉加入到反應器中，攪拌速度為73r/min，維持體系溫度22℃條件下反應0.6h，產物經過濾，80℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，在氮氣保護下，于600℃焙燒3h，產物經研磨、500ml乙醇洗滌3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，得到金屬合金粉；(3)、稱取100份硅酸、13份鈦酸、9份鎢酸、5份鉬酸、2份鎵酸、95份丙烯酸二甲氨基乙酯、16份丙烯酰胺和0.7份安息香甲醚加入到反應釜中，反應溫度為30℃，反應0.5h，經1000w汞燈光照5s，在氮氣保護下，于600℃焙燒3h，產物經研磨、500ml乙醇洗滌3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，即得到陶瓷聚合物；(4)、稱取100份聚丙烯、31份陶瓷聚合物、26份金屬合金粉、15份聚硫橡膠、11份環氧硬脂酸辛酯、7份二亞磷酸季戊四醇酯二異葵酯、8份硬脂酸鋅加入到開煉機中，用開煉機在溫度195℃混合反應0.2h，用擠出機在溫度205℃擠出造粒，即得到陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料。實施例6一種陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料，其制備方法包括以下步驟：(1)、稱取30份鉀粉、58份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽、4.3份十二烷基苯磺酸鈉和13份甲基丙烯酸甲酯加入到反應器中，攪拌速度為109r/min，維持體系溫度23℃條件下反應0.5，得到改性鉀粉；(2)、稱取35份硬脂酸鋅、34份硬脂酸鈣、62份硬脂酸銅、166份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽和63份改性鉀粉加入到反應器中，攪拌速度為74r/min，維持體系溫度22℃條件下反應0.5h，產物經過濾，80℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，在氮氣保護下，于600℃焙燒3h，產物經研磨、500ml乙醇洗滌3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，得到金屬合金粉；(3)、稱取100份硅酸、11份鈦酸、10份鎢酸、7份鉬酸、1.5份鎵酸、95份丙烯酸二甲氨基乙酯、17份丙烯酰胺和0.8份安息香甲醚加入到反應釜中，反應溫度為30℃，反應0.5h，經1000w汞燈光照5s，在氮氣保護下，于600℃焙燒3h，產物經研磨、500ml乙醇洗滌3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，即得到陶瓷聚合物；(4)、稱取100份聚丙烯、28份陶瓷聚合物、25份金屬合金粉、14份聚硫橡膠、11份環氧硬脂酸辛酯、4份二亞磷酸季戊四醇酯二異葵酯、7份硬脂酸鋅加入到開煉機中，用開煉機在溫度196℃混合反應0.1h，用擠出機在溫度209℃擠出造粒，即得到陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料。實施例7一種陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料，其制備方法包括以下步驟：(1)、稱取30份鉀粉、60份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽、4.1份十二烷基苯磺酸鈉和13份甲基丙烯酸甲酯加入到反應器中，攪拌速度為99r/min，維持體系溫度24℃條件下反應0.5，得到改性鉀粉；(2)、稱取35份硬脂酸鋅、29份硬脂酸鈣、58份硬脂酸銅、160份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽和53份改性鉀粉加入到反應器中，攪拌速度為75r/min，維持體系溫度21℃條件下反應0.6h，產物經過濾，80℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，在氮氣保護下，于600℃焙燒3h，產物經研磨、500ml乙醇洗滌3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，得到金屬合金粉；(3)、稱取100份硅酸、16份鈦酸、10份鎢酸、7份鉬酸、2份鎵酸、95份丙烯酸二甲氨基乙酯、18份丙烯酰胺和0.4份安息香甲醚加入到反應釜中，反應溫度為30℃，反應0.5h，經1000w汞燈光照5s，在氮氣保護下，于600℃焙燒3h，產物經研磨、500ml乙醇洗滌3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，即得到陶瓷聚合物；(4)、稱取100份聚丙烯、33份陶瓷聚合物、27份金屬合金粉、16份聚硫橡膠、12份環氧硬脂酸辛酯、6份二亞磷酸季戊四醇酯二異葵酯、9份硬脂酸鋅加入到開煉機中，用開煉機在溫度200℃混合反應0.1h，用擠出機在溫度210℃擠出造粒，即得到陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料。實施例8一種陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料，其制備方法包括以下步驟：(1)、稱取30份鉀粉、61份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽、5份十二烷基苯磺酸鈉和14份甲基丙烯酸甲酯加入到反應器中，攪拌速度為98r/min，維持體系溫度23℃條件下反應0.5，得到改性鉀粉；(2)、稱取35份硬脂酸鋅、35份硬脂酸鈣、63份硬脂酸銅、160份1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯鹽和56份改性鉀粉加入到反應器中，攪拌速度為73r/min，維持體系溫度22℃條件下反應0.5h，產物經過濾，80℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，在氮氣保護下，于600℃焙燒3h，產物經研磨、500ml乙醇洗滌3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，得到金屬合金粉；(3)、稱取100份硅酸、13份鈦酸、8份鎢酸、6份鉬酸、2份鎵酸、93份丙烯酸二甲氨基乙酯、16份丙烯酰胺和0.6份安息香甲醚加入到反應釜中，反應溫度為30℃，反應0.5h，經1000w汞燈光照5s，在氮氣保護下，于600℃焙燒3h，產物經研磨、500ml乙醇洗滌3次，60℃、-0.08mpa真空干燥0.5h，即得到陶瓷聚合物；(4)、稱取100份聚丙烯、29份陶瓷聚合物、32份金屬合金粉、15份聚硫橡膠、9份環氧硬脂酸辛酯、4份二亞磷酸季戊四醇酯二異葵酯、11份硬脂酸鋅加入到開煉機中，用開煉機在溫度208℃混合反應0.1h，用擠出機在溫度216℃擠出造粒，即得到陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料。對照例1本對照例中，不添加改性鉀粉，其它組分與制備方法與實施例1相同。對照例2本對照例中，不添加金屬合金粉，其它組分與制備方法與實施例1相同。對照例3本對照例中，不添加陶瓷聚合物，其它組分與制備方法與實施例1相同。對照例4本對照例中，不添加聚硫橡膠，其它組分與制備方法與實施例1相同。對照例5本對照例中，不添加環氧硬脂酸辛酯，其它組分與制備方法與實施例1相同。對照例6本對照例中，配方中選用普通鉀粉替代實施例1中的改性鉀粉，其它組分與制備方法與實施例1相同。對照例7本對照例中，配方中選用普通金屬合金粉替代實施例1中的金屬合金粉，其它組分與制備方法與實施例1相同。對照例8本對照例中，配方中選用普通陶瓷聚合物替代實施例1中的陶瓷聚合物，其它組分與制備方法與實施例1相同。表1實施例1和對照例1～8制得的陶瓷聚合物耐磨聚丙烯復合材料的性能參數實施例1對照例1對照例2對照例3對照例4對照例5對照例6對照例7對照例8溫致變色溫度范圍/℃59583768310819754623413231252976967拉伸強度/mpa433736313537353329以上所述是該發明的優選實施方式，應當指出，對于本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離該發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為該發明的保護范圍。當前第1頁12