一种提高相容性的聚丙烯/聚酰胺复合材料的制备方法与流程

本发明涉及高分子材料，尤其是一种提高相容性的聚丙烯/聚酰胺复合材料的制备方法。

背景技术：

1、聚酰胺是一种强极性的结晶性聚合物，具有优良的力学性能、耐磨性和较好的加工成型性，但强极性的特点使其吸水率大、尺寸稳定性差，因此限制了其在工程塑料领域中的应用。聚丙烯具有拉伸性能优异、不吸水、易加工和成本低等优点，但也存在成型收缩率大和低温易脆裂的缺点。若将聚丙烯与聚酰胺共混可克服单一聚合物的缺点，但两者的极性和晶体结构相差较大导致共混物不相容，影响混料的性能。

2、中国专利cn112538260a：公开了一种玻纤增强聚丙烯/聚酰胺复合材料及其制备方法，属于聚丙烯/聚酰胺复合材料领域。该玻纤增强聚丙烯/聚酰胺复合材料按重量份计，包括以下组分：聚丙烯20-25份、聚酰胺65-70份、短玻璃纤维30-35份、相容剂10-20份、固化剂0.2-0.4份和抗氧剂0.2-0.4份；所述相容剂包括pp-g-mah、环氧树脂和恶唑啉；所述的固化剂是二乙基四甲基咪唑、环氧-咪唑复合物中的一种或两种。

3、中国专利cn104194147a：公开了一种多尺度纤维增强聚丙烯/聚酰胺复合材料，包括以下重量百分比计的原料：5～95％的长纤维增强聚丙烯树脂母粒和5～95％的短纤维增强聚丙烯/聚酰胺稀释树脂掺混而成。

4、中国专利cn107987453a：涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种注塑级聚丙烯/聚酰胺微发泡复合材料及其制备方法，所述注塑级聚丙烯/聚酰胺微发泡复合材料由原料组合物制成，所述原料组合物包括：聚丙烯49～78重量份、聚酰胺15～30重量份、化学发泡剂1～3重量份、相容剂5～15重量份、氧化镁2～6重量份、异氰酸酯2～12重量份、氨基硅烷偶联剂0.1～0.38重量份、抗氧剂0.2～0.4重量份、润滑剂0.5～1重量份、可选择的助剂0～2重量份。

5、现有技术不仅相容剂添加量大，增容效果不明显，而且难以同时增强增韧复合材料。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种提高相容性的聚丙烯/聚酰胺复合材料的制备方法，其操作步骤为：

2、s1：按质量份，将35-45份聚酰胺、15-20份聚丙烯、1-5份相容剂、0.1-0.5份抗氧剂、0.01-0.1份阻燃剂、0.01-0.1份抗静电剂、0.01-0.1份紫外线吸收剂，加入至搅拌釜中，混合5-15min，得到混合物料；

3、s2：将混合物料经过双螺杆机挤出、造粒，得到聚丙烯/聚酰胺复合材料；

4、所述的双螺杆机挤出温度为220-240℃，螺杆转速为300-500r/min，真空度为-0.06～-0.08mpa。

5、所述的聚酰胺为聚酰胺6(pa6)、聚酰胺66(pa66)、聚酰胺11(pa11)、聚酰胺12(pa12)、聚酰胺610(pa610)中的一种。

6、所述的聚丙烯为均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯中的一种。

7、所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂264、抗氧剂2246、抗氧剂702、抗氧剂300、抗氧剂dnp中的一种。

8、所述的阻燃剂为四溴双酚a、‌六溴环十二烷、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(2-氯丙基)酯、磷酸三(2，3-二氯丙基)酯中的一种。

9、所述的抗静电剂为十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐、乙氧基化烷基胺、乙氧基月桂酷胺、甘油一硬脂酸酯中的一种。

10、所述的紫外线吸收剂为邻羟基苯甲酸苯酯、2-（2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基）苯并三氮唑、2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的一种。

11、所述的相容剂的制备方法为：

12、a1等离子体处理：将聚丙烯接枝马来酸酐进行等离子体处理，抽真空至100-150pa后，通入巯基乙醇蒸汽，在50-100kw的功率和380v的电压下处理60-120秒；

13、a2浸渍处理：将步骤a1处理后的含巯基聚丙烯接枝马来酸酐浸泡在浸渍液中，加入光引发剂，并在60-80℃下搅拌50-100分钟，之后蒸馏除去dmf；

14、a3紫外辐照处理：对产物进行紫外辐照处理，波长为300nm，功率为500-1000w，时间为10-30min，最后干燥得到改性聚丙烯接枝马来酸酐。

15、所述的浸渍液的制备方法为：

16、按重量份，将0.08-0.16份烯丙基(环戊二烯基)镍cas：12107-46-9、11-23份4-乙烯苯硼酸频呢醇酯cas：870004-04-9、100-140份dmf，于40-50℃搅拌1-3h，得到浸渍液。

17、所述的光引发剂为光引发剂1173、光引发剂tpo、光引发剂819、光引发剂二苯甲酮、光引发剂itx中的一种。

18、反应机理

19、相容剂由含巯基聚丙烯接枝马来酸酐与烯丙基(环戊二烯基)镍和4-乙烯苯硼酸频呢醇酯发生反应制备而成。

20、1、巯基点击化学加成反应

21、巯基（-sh）是一种高度活性的官能团，可以与多种化合物发生加成反应。在本发明中，巯基与烯丙基(环戊二烯基)镍和4-乙烯苯硼酸频呢醇酯的烯烃发生点击化学反应，形成稳定的硫醚键。这种反应具有高选择性和高效率，能够在温和条件下快速进行。

22、巯基与烯丙基(环戊二烯基)镍反应，通过加成反应形成含二茂镍结构的聚丙烯接枝马来酸酐。二茂镍是一种有机金属配合物，其结构中的环戊二烯基与镍形成稳定的配位键，这种结构能够增强聚合物链间的相互作用力。

23、巯基与4-乙烯苯硼酸频呢醇酯反应，生成含硼酸酯结构的聚丙烯接枝马来酸酐。硼酸酯是一种极性较强的官能团，能够显著改善聚合物的极性和亲水性。

24、2、提高相容性的机制

25、增强界面相互作用：二茂镍和硼酸酯的引入，使得聚丙烯分子链上具备了更多的极性官能团。这些极性官能团能够与聚酰胺分子链上的极性基团形成更强的氢键或偶极相互作用，从而增强两种聚合物之间的界面相互作用力。

26、改善分散性：由于二茂镍和硼酸酯的存在，聚丙烯分子链的空间构型和极性得到优化，使其在聚酰胺基体中更容易分散。均匀分散的聚丙烯相能够更有效地传递应力，提高复合材料的力学性能。

27、降低相分离：通过引入二茂镍和硼酸酯，聚丙烯和聚酰胺之间的相容性显著提高，减少了相分离现象。这有助于形成均一的复合材料，提高其综合性能。

28、技术效果

29、本发明的一种提高相容性的聚丙烯/聚酰胺复合材料的制备方法，本发明与现有技术相比，具有以下显著效果：

30、1、热稳定性改善：改性后的复合材料在高温环境下表现出更好的热稳定性，热变形温度有所提高，适用于更广泛的工业应用。

31、2、加工性能优化：改性材料的流动性和加工性能也得到了改善，使其在注塑、挤出等加工工艺中表现更为优异。

32、3、本发明制备的相容剂，可有效改善聚丙烯/聚酰胺复合材料的力学性能和耐热性。