一種高耐磨性多壁碳納米管增強(qiáng)聚丙烯樹(shù)脂及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高耐磨性多壁碳納米管增強(qiáng)聚丙烯樹(shù)脂及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在聚烯烴中引入納米粒子(如蒙脫土、碳納米管和氧化石墨烯)已成為聚烯烴改性和高性能化的重要途徑。以納米尺度分散于聚烯烴基體中的無(wú)機(jī)剛性粒子在填充量很少(通常小于5% (W?的情況下就可顯著改善或提高聚烯烴的力學(xué)性能、熱性能及阻性能，而具有極強(qiáng)導(dǎo)電導(dǎo)熱等功能性的納米粒子(如還原氧化石墨烯等)還可賦予聚烯烴一定的導(dǎo)電導(dǎo)熱性。因此，聚烯烴納米復(fù)合材料的進(jìn)一步得到提升，應(yīng)用領(lǐng)域可大幅擴(kuò)展。
[0003]在制備碳納米管復(fù)合聚丙烯眾多方法中，原位聚合技術(shù)被認(rèn)為是最行之有效的方法之一。該技術(shù)是通過(guò)碳納米管負(fù)載過(guò)渡金屬催化劑的催化活性中心催化丙烯單體聚合反應(yīng)，在一定程度上避免了由聚丙烯和碳納米管極性差異而導(dǎo)致的熱力學(xué)的苛刻要求，進(jìn)而制備了性能優(yōu)異的碳納米管增強(qiáng)聚丙烯樹(shù)脂。然而碳納米管與聚丙烯仍然存在極性差異，需要改進(jìn)工藝，進(jìn)一步改進(jìn)碳納米管增強(qiáng)聚丙烯的性能。還可以通過(guò)改進(jìn)聚丙烯的成分來(lái)改善聚丙烯的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種高耐磨性多壁碳納米管增強(qiáng)聚丙烯樹(shù)脂，該樹(shù)脂的耐磨性、耐沖擊性和耐熱性?xún)?yōu)異。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種高耐磨性多壁碳納米管增強(qiáng)聚丙烯樹(shù)脂，其特征在于由下列重量份的原料制成:液態(tài)丙烯350-380、多壁碳納米管負(fù)載T1-Zr催化劑2.5-3.5、液態(tài)乙烯110-130、三乙基鋁7-9、二苯基二甲氧基硅烷5.4-6.2、碳化硼3-3.5、正庚烷50-60、氫氣適量、六氟硅酸銨0.1-0.2、1-辛烯 9-12、硅烷偶聯(lián)劑 kh-550 0.1-0.2、水 8-12。
[0006]所述的高耐磨性多壁碳納米管增強(qiáng)聚丙烯樹(shù)脂，其特征在于:所述多壁碳納米管負(fù)載T1-Zr催化劑含有Ti質(zhì)量百分比為5.5%，Zr為2%。
[0007]所述的高耐磨性多壁碳納米管增強(qiáng)聚丙烯樹(shù)脂的生產(chǎn)方法，其特征在于:
Cl)將六氟硅酸銨、硅烷偶聯(lián)劑kh-550加入水中，再加入多壁碳納米管負(fù)載T1-Zr催化劑、碳化硼，加熱至60-70°C，攪拌反應(yīng)20-30分鐘，干燥，得到改性的多壁碳納米管負(fù)載T1-Zr催化劑；
(2)向反應(yīng)釜中加入4/5的正庚烷，加入1/5的液態(tài)丙烯、改性的多壁碳納米管負(fù)載T1-Zr催化劑、1/5的三乙基鋁、1/5的二苯基二甲氧基硅烷，混合均勻，再通入液態(tài)丙烯質(zhì)量的0.02-0.08%的氫氣，在50-80°C，2_3MPa條件下進(jìn)行淤漿聚合反應(yīng)7_9個(gè)小時(shí)，再加入1/5的液態(tài)乙烯和1/2的1-辛烯，繼續(xù)反應(yīng)7-9個(gè)小時(shí)，得到負(fù)載多壁碳納米管的聚丙烯；
(3)在常溫、常壓下，將高壓反應(yīng)釜充滿(mǎn)丙烯氣體，再通入剩余液態(tài)丙烯質(zhì)量的0.02-0.08%的氫氣，加入1/2的剩余液態(tài)丙?。粚⑹Ｓ嗟娜一X、二苯基二甲氧基硅烷加入剩余的正庚烷中攪拌均勻，加入反應(yīng)釜中，再加入負(fù)載多壁碳納米管的聚丙烯，再加入剩余的液態(tài)丙烯，升溫至50-80°C，壓力升至2-3MPa，反應(yīng)5_8個(gè)小時(shí)，將反應(yīng)釜溫度降至室溫，放空丙烯，然后將剩余的乙烯氣化通入反應(yīng)釜，再加入其它剩余成分，升溫至50-80°C，壓力升至2-3MPa，反應(yīng)8-10個(gè)小時(shí)，放空氣體，真空干燥，即得。
[0008]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明聚丙烯添加了碳化硼，增加了聚丙烯的耐磨性、耐沖擊性和耐熱性，同時(shí)能夠增加催化劑的儲(chǔ)備氫的性能，提高催化效率；通過(guò)對(duì)多壁碳納米管負(fù)載T1-Zr催化劑進(jìn)行改性，提高了催化劑的活性，降低了極性差異，增加了多壁碳納米管與高分子之間的結(jié)合力。本發(fā)明的生產(chǎn)工藝實(shí)現(xiàn)了納米粒子的有效分散和聚合物顆粒形態(tài)的有效控制，使得該樹(shù)脂具有較高的沖擊韌性，同時(shí)保持良好的強(qiáng)度和剛性。
【具體實(shí)施方式】
[0009]一種高耐磨性多壁碳納米管增強(qiáng)聚丙烯樹(shù)脂，由下列重量份(公斤)的原料制成:液態(tài)丙烯360、多壁碳納米管負(fù)載T1-Zr催化劑3、液態(tài)乙烯120、三乙基鋁8、二苯基二甲氧基硅烷5.8、碳化硼3.3、正庚烷55、氫氣適量、六氟硅酸銨0.Ul-辛烯10、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 0.1、水 10。
[0010]所述的高耐磨性多壁碳納米管增強(qiáng)聚丙烯樹(shù)脂，其特征在于:所述多壁碳納米管負(fù)載T1-Zr催化劑含有Ti質(zhì)量百分比為5.5%，Zr為2%。
[0011]所述的高耐磨性多壁碳納米管增強(qiáng)聚丙烯樹(shù)脂的生產(chǎn)方法，其特征在于:
(1)將六氟硅酸銨、硅烷偶聯(lián)劑kh-550加入水中，再加入多壁碳納米管負(fù)載T1-Zr催化劑、碳化硼，加熱至65°C，攪拌反應(yīng)25分鐘，干燥，得到改性的多壁碳納米管負(fù)載T1-Zr催化劑；
(2)向反應(yīng)釜中加入4/5的正庚烷，加入1/5的液態(tài)丙烯、改性的多壁碳納米管負(fù)載T1-Zr催化劑、1/5的三乙基鋁、1/5的二苯基二甲氧基硅烷，混合均勻，再通入液態(tài)丙烯質(zhì)量的0.05%的氫氣，在60°C，2MPa條件下進(jìn)行淤漿聚合反應(yīng)8個(gè)小時(shí)，再加入1/5的液態(tài)乙烯和1/2的1-辛烯，繼續(xù)反應(yīng)8個(gè)小時(shí)，得到負(fù)載多壁碳納米管的聚丙烯；
(3)在常溫、常壓下，將高壓反應(yīng)釜充滿(mǎn)丙烯氣體，再通入剩余液態(tài)丙烯質(zhì)量的0.05%的氫氣，加入1/2的剩余液態(tài)丙?。粚⑹Ｓ嗟娜一X、二苯基二甲氧基硅烷加入剩余的正庚烷中攪拌均勻，加入反應(yīng)釜中，再加入負(fù)載多壁碳納米管的聚丙烯，再加入剩余的液態(tài)丙烯，升溫至60°C，壓力升至2.5MPa，反應(yīng)6個(gè)小時(shí)，將反應(yīng)釜溫度降至室溫，放空丙烯，然后將剩余的乙烯氣化通入反應(yīng)釜，再加入其它剩余成分，升溫至60°C，壓力升至2.5MPa，反應(yīng)9個(gè)小時(shí)，放空氣體，真空干燥，即得。
[0012]實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):
該實(shí)施例的聚丙烯經(jīng)擠出成型，經(jīng)測(cè)試，拉伸強(qiáng)度為33MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為890%，常溫下缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)36.5kJ/ m2，彎曲模量為700Mpa。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高耐磨性多壁碳納米管增強(qiáng)聚丙烯樹(shù)脂，其特征在于由下列重量份的原料制成:液態(tài)丙烯350-380、多壁碳納米管負(fù)載T1-Zr催化劑2.5-3.5、液態(tài)乙烯110-130、三乙基鋁7-9、二苯基二甲氧基硅烷5.4-6.2、碳化硼3-3.5、正庚烷50-60、氫氣適量、六氟硅酸銨 0.1-0.2、1-辛烯 9-12、硅烷偶聯(lián)劑 kh-550 0.1-0.2、水 8-12。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐磨性多壁碳納米管增強(qiáng)聚丙烯樹(shù)脂，其特征在于:所述多壁碳納米管負(fù)載T1-Zr催化劑含有Ti質(zhì)量百分比為5.5%，Zr為2%。3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的高耐磨性多壁碳納米管增強(qiáng)聚丙烯樹(shù)脂的生產(chǎn)方法，其特征在于: (1)將六氟硅酸銨、硅烷偶聯(lián)劑kh-550加入水中，再加入多壁碳納米管負(fù)載T1-Zr催化劑、碳化硼，加熱至60-70°C，攪拌反應(yīng)20-30分鐘，干燥，得到改性的多壁碳納米管負(fù)載T1-Zr催化劑； (2)向反應(yīng)釜中加入4/5的正庚烷，加入1/5的液態(tài)丙烯、改性的多壁碳納米管負(fù)載T1-Zr催化劑、1/5的三乙基鋁、1/5的二苯基二甲氧基硅烷，混合均勻，再通入液態(tài)丙烯質(zhì)量的0.02-0.08%的氫氣，在50-80 °C，2_3MPa條件下進(jìn)行淤漿聚合反應(yīng)7_9個(gè)小時(shí)，再加入.1/5的液態(tài)乙烯和1/2的1-辛烯，繼續(xù)反應(yīng)7-9個(gè)小時(shí)，得到負(fù)載多壁碳納米管的聚丙烯； (3)在常溫、常壓下，將高壓反應(yīng)釜充滿(mǎn)丙烯氣體，再通入剩余液態(tài)丙烯質(zhì)量的.0.02-0.08%的氫氣，加入1/2的剩余液態(tài)丙??；將剩余的三乙基鋁、二苯基二甲氧基硅烷加入剩余的正庚烷中攪拌均勻，加入反應(yīng)釜中，再加入負(fù)載多壁碳納米管的聚丙烯，再加入剩余的液態(tài)丙烯，升溫至50-80°C，壓力升至2-3MPa，反應(yīng)5_8個(gè)小時(shí)，將反應(yīng)釜溫度降至室溫，放空丙烯，然后將剩余的乙烯氣化通入反應(yīng)釜，再加入其它剩余成分，升溫至50-80°C，壓力升至2-3MPa，反應(yīng)8-10個(gè)小時(shí)，放空氣體，真空干燥，即得。
【專(zhuān)利摘要】一種高耐磨性多壁碳納米管增強(qiáng)聚丙烯樹(shù)脂，由下列重量份的原料制成：液態(tài)丙烯350-380、多壁碳納米管負(fù)載Ti-Zr催化劑2.5-3.5、液態(tài)乙烯110-130、三乙基鋁7-9、二苯基二甲氧基硅烷5.4-6.2、碳化硼3-3.5、正庚烷50-60、氫氣適量、六氟硅酸銨0.1-0.2、1-辛烯9-12、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 0.1-0.2、水8-12。本發(fā)明聚丙烯添加了碳化硼，增加了聚丙烯的耐磨性、耐沖擊性和耐熱性，同時(shí)能夠增加催化劑的儲(chǔ)備氫的性能，提高催化效率；通過(guò)對(duì)多壁碳納米管負(fù)載Ti-Zr催化劑進(jìn)行改性，提高了催化劑的活性，降低了極性差異，增加了多壁碳納米管與高分子之間的結(jié)合力。
【IPC分類(lèi)】C08F4/646, C08K3/38, C08F210/02, C08F210/06, C08L23/14
【公開(kāi)號(hào)】CN104987449
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510355080
【發(fā)明人】吳春云
【申請(qǐng)人】合肥藍(lán)科新材料有限公司
【公開(kāi)日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年6月24日