一種高性能親水聚丙烯復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種高性能親水聚丙稀復合材料及其制備方法，尤其涉及一種兼具高 力學性能和親水性能的聚丙烯復合材料及其制備方法。屬于高分子材料技術領域。
【背景技術】
[0002] 聚丙烯(PP)是由丙烯聚合而得到的高分子化合物。原料來源豐富、價格便宜，合成 工藝比較簡單。聚丙烯具有相對密度小、價格低、加工性好以及綜合性能好等特點。因而在 生產中起著越來越重要的作用。但由于其沖擊韌性低、低溫易脆裂、制品容易變形等缺點， 極大地限制了其應用。因此，對PP進行增韌以拓寬其應用領域一直是人們研究的重點和熱 點。同時由于聚丙烯分子中不含極性基團而難以和金屬、玻璃粘結，與許多其他非烯烴類高 聚物不相容。
[0003] 聚丙烯的改性方法多種多樣，總體上可分為化學和物理兩類。化學改性主要是改 變聚丙烯的分子鏈結構，從而改進材料的性能，主要包括:共聚、接枝、交聯、氯化、氯磺化 等。物理改性主要是通過改變聚丙烯材料的高次結構，以達到改善材料性能的目的，主要包 括:共混改性、填充改性、復合增強、等離子表面改性等幾大類。
[0004] 改善聚丙烯的親水性主要有聚丙烯本體改性、表面處理改性和共混改性等，聚丙 烯本體改性主要為通過化學方法在聚丙烯大分子鏈接枝改極性基團，但不可避免地會對聚 丙烯的結構性能產生影響;其中共混改性主要是通過添加親水性小分子如乙醇或某些表面 活性劑使得聚丙烯獲得親水性能，這樣獲得的親水性較短暫，隨著使用時間的延長，小分子 將很快解吸，親水性下降直至消失;表面處理改性多涉及輻射處理法，通過紫外光、電子書、 等離子體等改變聚丙烯表面的化學構成，改善親水性，但過量輻射也會引起聚丙烯強度的 降低。
[0005] 近年來對聚丙烯進行增韌改性時人們常使用彈性體與無機剛性粒子協同增韌，制 成聚丙烯/彈性體/無機剛性粒子三元復合體系，使其在基本不降低強度的同時增強其韌 性。
[0006] 本發明使用聚丙烯和Ρ0Ε彈性體復合材料作為樹脂基體，利用熔融共混的方式加 入經過聚多巴胺改性后的納米二氧化硅無機粒子。改性后的納米二氧化硅無機粒子與Ρ0Ε 彈性體協同增韌聚丙烯的同時，其表面的聚多巴胺由于具有良好的親水性能，使得復合材 料親水性能得到大幅度改善。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的是為了提供一種具有高力學性能并兼具親水性能的聚丙烯復合材 料及其制備方法。
[0008] 本發明通過以下技術方案實現：
[0009] -種高性能親水聚丙烯復合材料，其特征在于，所述的復合材料主要由聚丙烯、 Ρ0Ε彈性體、親水無機顆粒（自制)組成，按重量百分比計算，包括如下組成和配比： 聚丙烯 60-85% POE(乙烯-辛烯共聚物）彈性體 10-30%
[0010] 親水無機粒子 0.1-5% 抗氧劑 0.2-5%
[0011] 其中，所述的聚丙烯為中國石油化工股份有限公司生產的M800E、LGM1600的一種 或幾種，
[0012] 所述的Ρ0Ε彈性體(乙烯-辛烯共聚物)為三井化學DF740，
[0013]所述的抗氧劑為巴斯夫公司的抗氧劑168、抗氧劑1010和抗氧劑PS800的一種或幾 種，
[0014] 所述的親水無機粒子為經多巴胺包覆后的納米二氧化硅無機顆粒，具體制備步驟 如下：
[0015] (1)將納米二氧化硅和分散劑六偏磷酸鈉溶于去離子水中，玻璃棒攪拌5min，超聲 分散lOmin后制成質量百分數為1.5%的二氧化娃懸浮液，
[00?6] (2)向二氧化娃懸浮液中加入1Ommo1的tris(三（輕甲基）氨基甲燒）試劑，滴入 0.lmol/L鹽酸將懸浮液的PH調至8.5，
[0017] (3)向懸浮液中加入懸浮液質量百分數0.1 %~1 %的鹽酸多巴胺單體，反應24小 時，
[0018] (4)將反應后的懸浮液進行高速離心分離并干燥后，制得親水無機粒子；
[0019] 所述的納米二氧化硅和鹽酸多巴胺單體均為上海阿拉丁生化科技股份有限公司 生產。
[0020] 本發明還提供一種上述復合材料的制備方法。
[0021] -種高性能親水聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步 驟：
[0022] (1)將聚丙烯、Ρ0Ε彈性體和親水無機顆粒在40-100°C下分別真空干燥1-10個小 時，按所述比例將它們與抗氧劑在高速混料機中混合2-10分鐘；
[0023] (2)將混勻的物料加入擠出機擠出、造粒。
[0024] 擠出機為單螺桿擠出機或雙螺桿擠出機。
[0025] 所制得物料通過注塑機注射成型制備樣品檢測親水性能和力學性能。
[0026]有益效果
[0027] 由本發明提供改性方法所制備的親水無機粒子和Ρ0Ε彈性體，能夠在添加量較少 的情況下，顯著提高無規共聚聚丙烯材料的韌性和親水性能，且剛性下降較少，使復合材料 具有優異的綜合性能。改性后的聚丙烯復合材料的沖擊強度由純聚丙烯材料4.87KJ/m2提 高到44.74KJ/m2，增韌效果明顯；拉伸強度由純聚丙烯材料31.13MPa下降到17.9MPa;水接 觸角由純聚丙烯材料的104.3°降低到52.82°，親水性能得到大幅改善。同時，此種制備方法 工藝簡單，適合工業化生產。
【附圖說明】
[0028] 圖1為空白對比例中聚丙烯復合材料的接觸角照片
[0029] 圖2為實施例1中聚丙烯復合材料的接觸角照片
[0030] 圖3為實施例2中聚丙烯復合材料的接觸角照片
【具體實施方式】
[0031] 下面實施例進一步描述本發明，在不違反本發明的宗旨下，本發明應不限于以下 實施例具體明示的內容。
[0032] 實施例所用原料如下：
[0033] 聚丙烯，M800E，中國石油化工股份有限公司（中國石化）
[0034]Ρ0Ε彈性體，DF740，新加坡三井化學公司
[0035]納米二氧化硅，上海阿拉丁生化科技股份有限公司
[0036]鹽酸多巴胺，上海阿拉丁生化科技股份有限公司
[0037] tris三(羥甲基)氨基甲烷，上海阿拉丁生化科技股份有限公