本發(fā)明涉及高分子材料，具體地說，涉及一種高剛度高韌性座椅pp復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、聚丙烯（pp），是一種由丙烯聚合而制得的熱塑性樹脂，它具有無毒、無味、密度小、強(qiáng)度、剛度、硬度以及耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯的特性，可在100℃左右使用，此外，聚丙烯還具有良好的介電性能和高頻絕緣性，且不受濕度影響，這些特性使得聚丙烯在座椅制造中具有廣泛的應(yīng)用前景，例如聚丙烯是制備座椅的常用原材料，而在制備一種保護(hù)性座椅時(shí)，既需要有一定的剛度，挺度及回彈度，又要產(chǎn)品有抗跌落斷裂，抗重力斷裂的雙重特性，使得對(duì)pp復(fù)合材料既要有較高的剛性，強(qiáng)度，回彈性，然而，純聚丙烯在剛度和韌性方面仍存在不足，鑒于此，我們提出一種高剛度高韌性座椅pp復(fù)合材料及其制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種高剛度高韌性座椅pp復(fù)合材料及其制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提供了一種高剛度高韌性座椅pp復(fù)合材料，包括以下組分：聚丙烯30-50重量份、高密度聚乙烯10-25重量份、線性低密度聚乙烯接枝物3-6重量份、無機(jī)填料10-20重量份、無堿玻璃纖維5-10重量份、偶聯(lián)劑0.3-0.6重量份、大分子分散劑1-2重量份和抗氧劑0.2-0.5重量份；

3、其中，線性低密度聚乙烯接枝物由線性低密度聚乙烯、3-(乙烯基氧基)丙-1-胺和介酸按質(zhì)量比為10：0.1～0.5：2～3混合制備得到；

4、大分子分散劑為馬來酸酐接枝聚丙烯與3-(脲氨基)丙基三乙氧基硅烷按質(zhì)量比為1：1.5～1.7混合得到。

5、通過馬來酸酐接枝聚丙烯上的羧基與3-(脲氨基)丙基三乙氧基硅烷上的氨基反應(yīng)形成酰胺鍵，使得大分子分散劑上，既含有能與無機(jī)材料相容的硅氧烷基，馬來酸酐上的羧基，還含有3-(脲氨基)丙基三乙氧基硅烷上的氨基，同時(shí)是以聚丙烯為基礎(chǔ)大分子，因此與聚丙烯復(fù)合材料具有良好的相容性。

6、大分子分散劑能夠更好地促進(jìn)無機(jī)填料、無堿玻璃纖維與聚丙烯基材的偶合和結(jié)合，提高微觀相容性，使制備的聚丙烯復(fù)合材料具有高剛性，高韌性的實(shí)現(xiàn)；對(duì)無機(jī)填料具有極強(qiáng)的親和性，使其得到充分的活化改性，破壞并阻止無機(jī)物的團(tuán)聚，從而更加均勻分散到聚合物中，因而可以提高填料的加入量，同時(shí)依賴較強(qiáng)的界面鍵合作用，達(dá)到增韌補(bǔ)強(qiáng)的效果；應(yīng)用于高分子復(fù)合材料的加工中，能夠很好地改善體系各組分的相容性，促進(jìn)塑化、降低熔體粘度，改善加工流動(dòng)性，降低加工設(shè)備的扭矩，降低了加工能耗，提高了生產(chǎn)效率，并能夠提高制品的抗沖強(qiáng)度和斷裂伸長率等機(jī)械性能，同時(shí)明顯改善制品的表面光澤性能；具有高活性錨固基團(tuán)的多官能團(tuán)結(jié)構(gòu)，通過“錨”基團(tuán)的多點(diǎn)吸附，同時(shí)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)對(duì)填料粒子表面進(jìn)行改性，達(dá)到完全的表面化學(xué)反應(yīng)包覆，使填料表面有機(jī)化，從而有效地降低填料的表面能，另外，產(chǎn)品大分子中的聚合物長鏈對(duì)基體高分子材料具有很強(qiáng)的親和性和相容性，使復(fù)合材料體系加工性能大大提高，而物理性能不受影響。

7、作為優(yōu)選，所述無機(jī)填料為碳酸鈣、滑石粉、云母粉、硅灰石、高嶺土、氫氧化鎂和氫氧化鋁的一種或多種組合。

8、作為優(yōu)選，所述偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和雙(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸二異丙酯的一種或多種組合。

9、作為優(yōu)選，所述抗氧劑為3,5-二叔丁基-4-羥基苯丙酸正十八碳醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯和雙十二烷基硫代二丙酸酯的一種或多種組合。

10、作為優(yōu)選，所述線性低密度聚乙烯接枝物的制備方法如下：

11、將線性低密度聚乙烯、3-(乙烯基氧基)丙-1-胺和過氧化二異丙苯放入高速混合器中，在室溫下混合均勻，確保各組分分布均勻，將混合好的物料加入到內(nèi)混機(jī)中，設(shè)定溫度160-190℃，轉(zhuǎn)速為40-50rpm，混煉時(shí)間15-20min，混煉完成后，立即將產(chǎn)物取出并迅速冷卻，得到初步改性的線性低密度聚乙烯；將初步改性的線性低密度聚乙烯、芥酸、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽、4-二甲基氨基吡啶和三乙胺再次放入內(nèi)混機(jī)中，設(shè)定反應(yīng)溫度150-170℃，保持時(shí)間1-2h，反應(yīng)完成后，立即取出并快速冷卻，再將產(chǎn)物制成粒料，得到線性低密度聚乙烯接枝物。

12、采用3-(乙烯基氧基)丙-1-胺與線性低密度聚乙烯接枝，引入的氨基能夠給線性低密度聚乙烯提供極性，通過形成氫鍵，增強(qiáng)線性低密度聚乙烯分子間的相互作用，提高線性低密度聚乙烯材料的抗沖擊性和斷裂伸長率，進(jìn)而提高聚丙烯復(fù)合材料的抗沖擊性和斷裂伸長率，同時(shí)，氨基的極性特征還可以提高線性低密度聚乙烯與無堿玻璃纖維和無機(jī)填料之間的相互作用力，通過氨基與無機(jī)填料表面形成氫鍵，從而改善線性低密度聚乙烯與無堿玻璃纖維和無機(jī)填料之間的相容性問題，避免出現(xiàn)與無堿玻璃纖維不兼容的問題，但是氫鍵的作用力較小，尤其是在高溫或應(yīng)力條件下，為了進(jìn)一步增強(qiáng)與無堿玻璃纖維之間的作用力，引入芥酸延長支鏈長度，通過形成纏繞包覆作用，將無堿玻璃纖維包覆起來，從而進(jìn)一步增強(qiáng)復(fù)合材料的機(jī)械性能，使聚丙烯復(fù)合材料具有更好的斷裂伸長率和回彈特性。

13、作為優(yōu)選，所述過氧化二異丙苯占線性低密度聚乙烯質(zhì)量的0.5-2%；所述1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽、4-二甲基氨基吡啶、三乙胺與芥酸的摩爾比為1～1.5：0.1～0.5：1：1。

14、作為優(yōu)選，所述大分子分散劑的制備方法如下：

15、將馬來酸酐接枝聚丙烯溶解在二氯甲烷中，制備成3-8%w/v的溶液，添加4-二甲氨基吡啶，得到混合溶液，其中，二甲氨基吡啶的添加量為馬來酸酐接枝聚丙烯質(zhì)量的0.1-5%，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將3-(脲氨基)丙基三乙氧基硅烷滴加到混合溶液中，同時(shí)保持?jǐn)嚢瑁瑢⒎磻?yīng)混合物加熱至60-80℃，反應(yīng)時(shí)間4-6h，反應(yīng)完成后，通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去溶劑，得到大分子分散劑。

16、另一方面，本發(fā)明提供了一種高剛度高韌性座椅pp復(fù)合材料的制備方法，用于制備上述的高剛度高韌性座椅pp復(fù)合材料，包括如下步驟：

17、將聚丙烯、高密度聚乙烯和線性低密度聚乙烯接枝物加入高速混合器中，然后加入偶聯(lián)劑、無機(jī)填料、大分子分散劑和抗氧劑，并充分混合，最后添加無堿玻璃纖維，繼續(xù)混合直至均勻，使用雙螺桿擠出機(jī)將混合好的物料進(jìn)行熔融共混，設(shè)定溫度曲線，控制剪切速率和停留時(shí)間，最后將復(fù)合材料通過注塑機(jī)擠出，得到高剛度高韌性座椅pp復(fù)合材料。

18、無堿玻璃纖維含有較低的氧化鈉和氧化鈣含量，這使得它具有更好的抗水解性和耐化學(xué)腐蝕性，特別是在潮濕或酸性環(huán)境中表現(xiàn)出更佳的穩(wěn)定性，無堿玻璃纖維的拉伸強(qiáng)度和彈性模量相對(duì)普通的玻纖具有更好的及機(jī)械性能，能夠提供更強(qiáng)的增強(qiáng)效果，并且無堿玻璃纖維具有較好的耐熱性能，能夠在較寬的溫度范圍內(nèi)保持其物理和機(jī)械性能不變，穩(wěn)定性更好；而保護(hù)性座椅既需要有一定的剛度，挺度及回彈度，又要產(chǎn)品有抗跌落斷裂，抗重力斷裂的雙重特性，使得對(duì)聚丙烯復(fù)合材料既要有較高的剛性，強(qiáng)度，回彈性，又要有較高韌性和斷裂伸長率，然而一般的玻纖增強(qiáng)聚丙烯，雖然能在一定程度上提高座椅的機(jī)械性能，但是其斷裂伸長率低，使得到的座椅容易跌落摔斷，因此采用無堿玻璃纖維，并在帶支鏈線性低密度聚乙烯接枝物作用下，得到纏繞包覆作用，使得所制備聚丙烯復(fù)合材料在高剛性同時(shí)，也具有較高斷裂伸長率，從而有較好韌性和抗跌落性。

19、作為優(yōu)選，所述溫度曲線分為進(jìn)料區(qū)、塑化區(qū)、均化區(qū)和出口區(qū)4個(gè)部分，進(jìn)料區(qū)溫度控制在160-180℃，塑化區(qū)溫度控制在190-210℃，均化區(qū)溫度控制在200-220℃，出口區(qū)溫度控制在205-225℃。

20、作為優(yōu)選，所述剪切速率300-600s-1，停留時(shí)間1-5min。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

22、該高剛度高韌性座椅pp復(fù)合材料及其制備方法中，采用線性低密度聚乙烯接枝物，能夠增強(qiáng)聚丙烯與線性低密度聚乙烯之間的界面相互作用，提高兩者的相容性，從而提高了材料的斷裂伸長率，增強(qiáng)了復(fù)合材料的剛度，具有更好的韌性和抗跌落性，除此之外，采用無堿玻璃纖維替代普通玻璃纖維，能夠提供更強(qiáng)的增強(qiáng)效果，同時(shí)能夠通過線性低密度聚乙烯接枝物的長支鏈對(duì)無堿玻璃纖維產(chǎn)生纏繞包覆作用，進(jìn)而增強(qiáng)了復(fù)合材料的相互作用，提高座椅的機(jī)械性能，另外使用的大分子分散劑，能夠更好地促進(jìn)無機(jī)填料，無堿玻纖與聚丙烯基材的耦合和結(jié)合，提高微觀相容性，使制備的聚丙烯復(fù)合材料具有高剛性和高韌性，滿足了制備的保護(hù)性座椅既具有優(yōu)異的剛性，也具體良好的回彈性和不易變形的要求。