聚丙烯复合材料及其制备方法

(10)申请公布号 CN 102212229 A

(43)申请公布日 2011.10.12C N 102212229 A *CN102212229A*

(21)申请号 201110127293.6

(22)申请日 2011.05.17

C08L 23/12(2006.01)

C08K 13/06(2006.01)

C08K 9/06(2006.01)

C08K 9/04(2006.01)

B29C 47/92(2006.01)

(71)申请人深圳市科聚新材料有限公司

地址518103 广东省深圳市宝安区福永街道

桥头富桥第三工业区二期C2、A19栋

(72)发明人徐东徐永马旭辉

(74)专利代理机构深圳中一专利商标事务所

44237

代理人

张全文

(54)发明名称

聚丙烯复合材料及其制备方法

(57)摘要

本发明适用于塑料技术领域，提供了一种聚

丙烯复合材料及其制备方法。该聚丙烯复合材料

包括如下质量百分含量的组分：聚丙烯90-96％；

无机纳米填料0.5-1％；硅烷偶联剂和钛酸酯偶

联剂复合物1-2％；分散剂1-2％；抗氧剂1-2％。

本发明聚丙烯复合材料，通过将硅烷偶联剂和钛

酸酯偶联剂复配使用，使得该无机纳米填料在聚

丙烯复合材料中均匀分散，有效的防止了无机纳

米填料之间的团聚，实现了聚丙烯复合材料的韧

性和刚性的均衡。本发明聚丙烯复合材料制备方

法，操作简单、成本低廉，生产效益高，非常适于工

业化生产。(51)Int.Cl.

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请

权利要求书 1 页说明书 6 页附图 1 页

1.一种聚丙烯复合材料，包括如下质量百分含量的组分：

2.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯的质量百分含量为92-95％。

3.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述无机纳米填料的粒径为50-90纳米。

4.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述无机纳米填料的质量百分含量为0.6-0.9％。

5.如权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复合物中硅烷偶联剂的质量百分含量为30-70％，余量为钛酸酯偶联剂。

6.一种聚丙烯复合材料制备方法，包括如下步骤：

将质量百分含量为0.5-1％的无机纳米填料，以及质量百分含量为1-2％的硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复合物混合，在温度为70-120℃条件下搅拌0.5-1小时；

加入质量百分含量为90-96％的聚丙烯、质量百分含量为1-2％分散剂及质量百分含量为1-2％的抗氧剂，在温度为50-90℃条件下搅拌0.5-1小时，得到聚丙烯复合材料前体；

将所述聚丙烯复合材料前体挤出处理，得到聚丙烯复合材料。

7.如权利要求6所述的聚丙烯复合材料制备方法，其特征在于，所述将无机纳米填料，以及硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复合物混合步骤中，搅拌温度为50-80℃，时间为5-30分钟。

8.如权利要求6所述的聚丙烯复合材料制备方法，其特征在于，所述加入聚丙烯、分散剂及抗氧剂的步骤中，搅拌温度为50-70℃，时间为5-30分钟。

9.如权利要求6所述的聚丙烯复合材料制备方法，其特征在于，所述挤出处理的条件为：

一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头温度：140～150℃；停留时间：1～2min；熔体压力3.0～4.0MPa，真空度-0.03～-0.06MPa。

聚丙烯复合材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于塑料技术领域，尤其涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 纳米塑料是一种新型材料，是无机填充物以纳米尺寸分散在塑料基体中形成的有机/无机纳米复合材料。它利用高分子的复合稳定作用将纳米粒子复合于塑料中，复合物具有长期的稳定性。纳米粒子与塑料基体相结合，不仅可以控制颗粒的尺寸和稳定性，而且纳米材料与塑料基体有机复合后，由于纳米材料与基体的相互作用而产生新的效应，实现二者的优势互补。

[0003] 纳米塑料的制备工艺有两种，机械共混法和插层复合法。机械共混法是制备聚丙烯纳米复合材料的常用方法。共混法的关键在于填料能否达到纳米级分散。由于纳米粒子高的表面能，容易团聚在一起，在聚丙烯基体中难以分散。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明实施例提供一种聚丙烯复合材料，解决现有技术中无机纳米填料分散不均匀的技术问题。

[0005] 本发明是这样实现的，

[0006] 一种聚丙烯复合材料，包括如下质量百分含量的组分：

[0007]

[0008] 以及，

[0009] 上述聚丙烯复合材料制备方法，包括如下步骤：

[0010] 将质量百分含量为0.5-1％的无机纳米填料，以及质量百分含量为1-2％的硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复合物混合，在温度为70-120℃条件下搅拌0.5-1小时；[0011] 加入质量百分含量为90-96％的聚丙烯、质量百分含量为1-2％分散剂及质量百分含量为1-2％的抗氧剂，在温度为50-90℃条件下搅拌0.5-1小时，得到聚丙烯复合材料前体；

[0012] 将该聚丙烯复合材料前体挤出处理，得到聚丙烯复合材料。

[0013] 本发明实施例聚丙烯复合材料，通过将硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复配使用；使得该无机纳米填料在聚丙烯复合材料中均匀分散，有效的防止了无机纳米填料之间的团

聚，实现了聚丙烯复合材料的韧性和刚性的均衡。本发明实施例聚丙烯复合材料制备方法，操作简单、成本低廉，生产效益高，非常适于工业化生产。

附图说明

[0014] 图1本发明实施例聚丙烯复合材料制备方法流程图。

具体实施方式

[0015] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0016] 本发明实施例提供一种聚丙烯复合材料，包括如下质量百分含量的组分：[0017]

[0018]

具体地，该聚丙烯(PP)为高流动性聚丙烯，在230℃，2.16公斤的测试条件下，其

熔体流动速率在15g/10min 以上，该聚丙烯的质量百分含量为90-96％，优选为92-95％。

[0019] 具体地，该无机纳米填料具有片状或层状的微观结构，利于提高复合材料的强度和韧性，例如，纳米碳酸钙(CaCO 3)、纳米二氧化硅(SiO 2)、纳米蒙脱土、纳米水滑石、纳米硅灰石、纳米氧化锆、纳米硫酸镁晶须等。该无机纳米填料的粒径为50-90纳米；本发明实施例聚丙烯复合材料中，无机纳米填料的质量百分含量为0.5-1％。

[0020] 具体地，该硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复合物是指，由硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂组成的混合物，硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂之间的质量比没有限制，优选为硅烷偶联剂在该复合物中质量百分含量为30-70％，钛酸酯偶联剂在该复合物中质量百分含量为30-70％，两者之和为100％，例如，该复合物由质量百分含量分别为50％的硅烷偶联剂和50％的钛酸酯偶联剂组成。该硅烷偶联剂没有限制，例如，该硅烷偶联剂例如KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171；优选γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)，例如，美国联合碳化物公司生产，商品牌号A-174；或日本信越化学公司生产，商品牌号KBM-503；或美国道康宁化学公司生产，商品牌号SH-6030。该钛酸酯偶联剂也没有限制，主要以南京向前化工厂产品为主，牌号如101、102、105、201、401等。

[0021] 本发明实施例聚丙烯复合材料中，该无机纳米填料和该偶联剂复合物(上述硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂的复合物)相结合，具体是，该偶联剂复合物包覆在无机纳米填料的外表面。通过将硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复配使用；该偶联剂复合物的包覆，使得该无机纳米填料在聚丙烯复合材料中均匀分散，有效的防止了无机纳米填料之间的团聚，实现了聚丙烯复合材料的韧性和刚性的均衡。

[0022] 具体地，该分散剂为乙烯基双硬脂酰胺、改性乙烯基双硬脂酰胺、PE蜡、OP蜡、EVA 蜡中的一种，或二种以上的混合物。该分散剂的质量百分含量为1-2％。

[0023] 具体地，该抗氧剂由四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯主抗氧剂和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)辅抗氧剂以1∶1-1∶3复配而成。该抗氧剂的质量百分含量为1-2％。该四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯主抗氧剂和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)由Ciba公司生产，商品牌号分别为Irganox1010和Irganox168

[0024] 请参阅图1，图1显示本发明实施例聚丙烯复合材料制备方法流程图，包括如下步骤：

[0025] 步骤S01，将质量百分含量为0.5-1％的无机纳米填料，以及质量百分含量为1-2％的硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复合物混合，在温度为70-120℃条件下搅拌0.5-1小时；

[0026] 步骤S02，加入质量百分含量为90-96％的聚丙烯、质量百分含量为1-2％分散剂及质量百分含量为1-2％的抗氧剂，在温度为50-90℃条件下搅拌0.5-1小时，得到聚丙烯复合材料前体；

[0027] 步骤S03，将该聚丙烯复合材料前体挤出处理，得到聚丙烯复合材料。

[0028] 具体地，该聚丙烯、无机纳米填料、硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复合物、分散剂及抗氧剂和前述相同，在此不重复阐述。

[0029] 具体地，步骤S01中，混合步骤的温度为70-120℃，优选为50-80℃，搅拌的时间为0.5-1小时，优选为5-30分钟。通过将无机纳米填料和偶联剂复合物在上述温度下搅拌混合，使偶联剂复合物对无机纳米填料进行表面处理，使得无机纳米填料具有优异的流动性，能够有效地防止无机纳米填料之间的团聚，实现了无机纳米填料的均匀分散，使得聚丙烯复合材料的韧性和刚性的均衡。

[0030] 步骤S02中，混合步骤的温度50-90℃，优选为50-70℃，搅拌的时间为0.5-1小时，优选为5-30分钟。

[0031] 步骤S03中，挤出处理的条件为：

[0032] 一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头温度：140～150℃；停留时间：1～2min。熔体压力3.0～4.0MPa，真空度-0.03～-0.06MPa。挤出处理的设备没有限制，例如单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。

[0033] 本发明实施例聚丙烯复合材料制备方法，操作简单、成本低廉，生产效益高，非常适于工业化生产。

[0034] 以下结合具体实施例对上述聚丙烯复合材料制备方法进行详细阐述。

[0035] 实施例一

[0036] 将质量百分含量为0.5％的纳米碳酸钙，质量百分含量为1％的偶联剂(30％硅烷偶联剂和70％钛酸酯偶联剂)放在高速搅拌机中混合，在温度为90℃条件下搅拌5分钟；[0037] 加入质量百分含量为90％的PP(熔体流动速率18g/10min)、质量百分含量为1.5％的分散剂，质量百分含量为2％的抗氧剂，在温度为50℃条件下搅拌3分钟，得到聚丙

烯复合材料前体；

[0038] 将该聚丙烯复合材料前体加入到双螺杆挤出机的料斗中，在一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头温度：140～150℃；停留时间：1～2min。熔体压力3.0～4.0MPa，真空度-0.03～-0.06Mpa 的条件下挤出处理，得到聚丙烯复合材料。

[0039] 实施例二

[0040] 将质量百分含量为0.7％的纳米二氧化硅，质量百分含量为1.3％的偶联剂(50％硅烷偶联剂和50％钛酸酯偶联剂)放在高速搅拌机中混合，在温度为100℃条件下搅拌8分钟；

[0041] 加入质量百分含量为96％的PP(熔体流动速率18g/10min)、质量百分含量为1.5％的分散剂，质量百分含量为2％的抗氧剂，在温度为80℃条件下搅拌4分钟，得到聚丙烯复合材料前体；

[0042] 将该聚丙烯复合材料前体加入到双螺杆挤出机的料斗中，在一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头温度：140～150℃；停留时间：1～2min。熔体压力3.0～4.0MPa，真空度-0.03～-0.06Mpa 的条件下挤出处理，得到聚丙烯复合材料。

[0043] 实施例三

[0044] 将质量百分含量为0.9％的纳米蒙脱土，质量百分含量为1.5％的偶联剂(60％硅烷偶联剂和40％钛酸酯偶联剂)放在高速搅拌机中混合，在温度为70℃条件下搅拌10分钟；

[0045] 加入质量百分含量为94.5％的PP(熔体流动速率18g/10min)、质量百分含量为1.1％的分散剂，质量百分含量为2％的抗氧剂，在温度为70℃条件下搅拌3分钟，得到聚丙烯复合材料前体；

[0046] 将该聚丙烯复合材料前体加入到双螺杆挤出机的料斗中，在一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头温度：140～150℃；停留时间：1～2min。熔体压力3.0～4.0MPa，真空度-0.03～-0.06Mpa 的条件下挤出处理，得到聚丙烯复合材料。

[0047] 实施例四

[0048] 将质量百分含量为1.0％的纳米碳酸钙，质量百分含量为2％的偶联剂(70％硅烷偶联剂和30％钛酸酯偶联剂)放在高速搅拌机中混合，在温度为120℃条件下搅拌9分钟；[0049] 加入质量百分含量为94％的PP(熔体流动速率18g/10min)、质量百分含量为1％的分散剂，质量百分含量为2％的抗氧剂，在温度为90℃条件下搅拌5分钟，得到聚丙烯复合材料前体；

[0050] 将该聚丙烯复合材料前体加入到双螺杆挤出机的料斗中，在一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头

温度：140～150℃；停留时间：1～2min。熔体压力3.0～4.0MPa，真空度-0.03～-0.06Mpa 的条件下挤出处理，得到聚丙烯复合材料。

[0051] 对比例

[0052] 将该聚丙烯复合材料前体加入到双螺杆挤出机的料斗中，在一区温度：120～130℃；二区温度：130～140℃；三区温度：140～150℃；四区温度：140～170℃；五区温度：140～170℃；六区温度：140～170℃；七区温度：140～170℃；八区温度：150～160℃；机头温度：140～150℃；停留时间：1～2min。熔体压力3.0～4.0MPa，真空度-0.03～-0.06Mpa 的条件下挤出处理，得到聚丙烯材料。

[0053] 性能评价

[0054] 将按上述方法完成造粒的纳米填充聚丙烯复合材料在80～90℃的烘箱下干燥2小时，控制水分≤0.2％，然后将干燥好的粒子材料在注塑成型机上注塑出标准测试样条。[0055] 拉伸性能按ASTM D-638进行，试样尺寸为180×12.7×3.2mm，拉伸速度为50mm/min；悬臂梁缺口冲击强度按ASTM D-256进行，试样尺寸为64×12.7×3.2mm，缺口深度为试样厚度的1/3；弯曲强度按ASTM D-790标准进行检验，试样类型为试样尺寸：128×12.67×3.11mm，弯曲速度为20mm/min。

[0056] 材料的综合性能通过测试所得的拉伸强度、弯曲强度和IZOD缺口冲击强度来衡量。

[0057] 下表是实施例一至四的各组分配比及性能测试表，空白为纯PP原料的力学性能：

[0058]

[0059] 通过上表可以得出，与纯PP树脂相比，纳米填料的加入使得复合材料的强度和韧

性同时得以提高。避免了常规填料加入后，材料的强度提高而韧性降低的缺点。如表所示，纳米填料的加入可以明显的提高材料的力学性能，随着纳米填料(纳米碳酸钙)含量的增加，力学性能呈增加趋势，说明纳米碳酸钙很好的分散在PP基体中，克服了纳米粒子难分散、易团聚的缺点。

[0060] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

图1

木塑复合材料概述汇总

木塑复合材料摘要：木塑复合材料具有比单独的木质材料和塑料产品更优异的品质，是实木的理想替代品，它的出现可以减少废弃木料和塑料对环境的污染，也适应现代材料复合化发展的规律。本文介绍了木塑复合材料的定义、特点、加工工艺、分类和应用以及未来发展的趋势，并对木塑复合材料的优缺点进行了分析，充分肯定了发展木塑复合材料的必要性和可行性。关键词：木塑；性能；加工工艺；分类；应用；发展趋势随着森林资源的减少，木材供应量逐渐下降，已不能满足人们的生产生活需要。同时，塑料制品废旧物的处理也日益成为一个急待解决的环境问题。一种新型材料——木塑复合材料成为木材的理想代用品。木塑复合材料系使用木粉或植物纤维超高份额填充热塑性塑料树脂或热塑性塑料再生料，添加部分相关改性剂，经挤出成型为板材、型材、管材而成。此类产品可替代相应木制品，人们由此可节约大量的森林资源，处理掉大量的废旧塑料及木材加工中产生的废弃木粉，故可大大有利于保护并改善生态环境，是符合2l世纪发展方向的环保型化工新材料。 1 木塑复合材料定义及特点 1.1 木塑复合材料的定义木塑复合材料是以锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、谷糠、大豆皮、花生壳、甘蔗渣、棉秸杆等初级生物质材料为主原料，利用高分子界面化学原理和塑料填充改性的特点，配混一定比例的塑料基料，经特殊工艺处理后加工成型的一种可逆性循环利用、涵盖面广、产品种类多、形态结构多样的基础性材料，目前国内外对此称谓不一，也有将其称之为：塑木、环保木、科技木、再生木、聚合木、聚保木、塑美木或保利木，英文名称：Wood-Plastic Composites,缩写为WPC。一般说来，以生物质材料为基添加一定比例的塑料原料制成的材料，或以塑料原料为基添加一定比例的生物质材料制成的材料，均可称为木塑复合材料。 1.2 木塑复合材料的特点： (1)原料资源化，其生物质材料部分基本分为废弃物利用，来源广泛，价值低廉；塑料组分要求不高，新、旧料或混合料均可，充分体现了资源的综合利用和有效利用； (2)产品可塑化，木塑产品为人工整体合成制品，可根据使用要求随机调整产品工艺和配方，从而生产出不同性能和形状的材料，其型材利用率接近100%； (3)应用环保化，木塑材料的木/塑基料及其常用助剂均环保安全，无毒无害，其生产加工过程中也不会产生副作用，故对人体和环境均不构成任何危害； (4)成本经济化，即木塑制品实现了低价值材料向高附加值产品的转移，不仅维护费用极低，而且产品寿命数倍于普通天然木材，综合比较具有明显的经济优势； (5)回收再生化，即木塑材料的报废产品及回收废品均可100%的再生利用，且不会影响产品使用性能，能够真正实现“减量化、再生化、资源化”的循环经济模式。

(整理)CC复合材料的制备及方法.

C/C复合材料的制备及方法地点：山西大同大学炭研究所时间：5.31——6.3 学习内容：一、C/C复合材料简述 C/C复合材料是以碳纤维及其织物为增强材料，以碳为基体，通过加工处理和碳化处理制成的全碳质复合材料。优点：抗热冲击和抗热诱导能力极强，具有一定的化学惰性，高温形状稳定，升华温度高，烧蚀凹陷低，在高温条件下的强度和刚度可保持不变，抗辐射，易加工和制造，重量轻。缺点：非轴向力学性能差，破坏应变低，空洞含量高，纤维与基体结合差，抗氧化性能差，制造加工周期长，设计方法复杂。二、C/C复合材料的成型技术化学气相沉积法气相沉积法（CVD法）：将碳氢化合物，如甲烷、丙烷、液化天然气等通入预制体，并使其分解，析出的碳沉积在预制体中。技术关键：热分解的碳均匀沉积到预制体中。影响因素：预制体的性质、气源和载气、温度和压力都将影响过程的效率、沉积碳基体的性能及均匀性。工艺方法：温度梯度法温度梯度法工艺方法：将感应线圈和感应器的几何形状做得与预制体相同。接近

感应器的预制体外表面是温度最高的区域，碳的沉积由此开始，向径向发展。温度梯度法的设备如下图：

三、预制体的制备碳纤维预制体是根据结构工况和形状要求，编织而成的具有大量空隙的织物。二维编织物：面内各向性能好，但层间和垂直面方向性能差；如制备的氧化石墨烯和石墨烯三维编织物：改善层间和垂直面方向性能；如热解炭四、C/C的基体的获得 C/C的基体材料主要有热解碳和浸渍碳两种。热解碳的前驱体：主要有甲烷、乙烷、丙烷、丙烯和乙烯以及低分子芳烃等；大同大学炭研究所使用的是液化天燃气。浸渍碳的前驱体：主要有沥青和树脂五、预制体和碳基体的复合碳纤维编织预制体是空虚的，需向内渗碳使其致密化，以实现预制体和碳基体的复合。渗碳方法：化学气相沉积法。基本要求：基体的先驱体与预制体的特性相一致，以确保得到高致密和高强度的C/C复合材料。化学气相沉积法制备工艺流程：碳纤维预制体→通入C、H化合物气体→加热分解、沉积→C/C复合材料。六、碳碳复合材料的机械加工和检测可以用一般石墨材料的机械加工方法，对C/C制品进行加工。对C/C

纤维增强聚丙烯复合材料应用

纤维增强聚丙烯复合材料及其在汽车中的应用玻璃纤维毡增强热塑性片材（Glass Mat Reinforced Thermoplastics，简称GMT）作为先期研发应用成功的一种热塑性复合材料，曾对汽车工业采用新材料产生了积极而又深远的影响，至今仍方兴未艾。近年来，车用纤维增强聚丙烯复合材料的研究和应用又有了新的发展——自增强聚丙烯（SR-PP）和长玻纤增强聚丙烯（LGFPP）的开发应用成功使其成为汽车工业中的新宠。1 N# H* U$ H9 Z 在汽车塑料件所用塑料材料中，聚丙烯是用量最大、发展最快的塑料品种，其原因不仅是由于聚丙烯材料本身具有密度小、成本低、产量大、性价比高、化学稳定性好、易于加工成型和可回收利用等突出特点，而且还因为该种材料可通过共聚、共混、填充增强等方法得到改性，因而可适合不同的汽车零件的使用性能要求。目前可用于汽车零部件的聚丙烯材料已有多个牌号的品种，可分别作为汽车保险杠、仪表板、方向盘、车门护板、发动机冷却风扇以及车身暖风组件等多种零部件的材料。尽管如此，为了提供高性能品种以满足高品质汽车在美观、舒适、安全、防腐以及轻量化方面提出的更高要求，人们仍然在不断地进行着聚丙烯材料的改性和应用方面的研究。自增强聚丙烯复合材料8 N" g: f: K+ E- N% T0 o/ d 自增强聚丙烯复合材料(Self-Reinforced Polypropylene Composite，简称SR-PP)是一种由高定向性的聚丙烯纤维和各向同性的聚丙烯基材组成的100%聚丙烯片材。SR-PP是继GMT之后国外最新开发应用的一种热塑性复合材料，它由英国Leads大学研制成功。2002年初，Amoco纤维有限公司在德国Gronau建立了第一条年产5000t SR-PP的生产线，其生产的产品目前主要用作车底遮护板。自增强聚丙烯片材加工制备工艺的要素可概述为：将高模量的聚丙烯带排列起来，在适宜的温度和压力条件下，使每条带的薄层表皮熔融在一起，在冷却过程中，这种熔融的材料凝固或重结晶，从而粘合成为一个整体结构。由于生成的热压实片材由同一种聚合物材料所组成，再加上物相之间分子的连续性，使片材中纤维/基材间有着优异的粘合性。此外，由于每条定向带表面膜层的熔融效应，从而克服了GMT材料中增强玻璃纤维需要浸润处理的问题。自增强聚丙烯片材热压实制备工艺如图1所示。国外有关专家在对自增强聚丙烯复合材料的性能进行研究后指出，SR-PP片材的刚性和强度与GMT材料很接近（弹性模量均在5GPa左右），但较GMT材料轻20%～30%。此外，与随意纤维方向排布的GMT片材和NMT（天然纤维增强聚丙烯）片材不同的是，SR-PP片材生产中使用的编织纤维结构使整个零件具有均匀一致的机械性能，可将加工零件的厚度进一步减薄20%～30%，这样就可以使成品的总重量减轻50%左右。表1列出了SR-PP、GMT和均聚PP三种材料的性能对比。

金属基复合材料的制备方法

金属基复合材料的制备技术摘要：现代科学技术的发展和工业生产对材料的要求日益提高，使普通的单一材料越来越难以满足实际需要。复合材料是多种材料的统计优化，集优点于一身，具有高强度、高模量和轻比重等一系列特点。尤其是金属基复合材料(MMCs)具有较高工作温度和层间剪切强度，且有导电、导热、耐磨损、不吸湿、不放气、尺寸稳定、不老化等一系列的金属特性，是一种优良的结构材料。 Abstract: The development of modern science and technology and industrial production of materials requirements increasing, the ordinary single material is more and more difficult to meet the actual needs. Composite material is a variety of statistical optimization, set merit in a body, has the advantages of high strength, high modulus and light specific gravity and a series of characteristics. Especially the metal matrix composite ( MMCs ) has the high working temperature and interlaminar shear strength, and a conductive, thermal conductivity, wear resistance, moisture, do not bleed, dimensional stability, aging and a series of metal properties, is a kind of structural material. 关键词：复合材料(Composite material)、发展概况(Development situation)、金属基复合材料(Metal base composite materia l)、发展前景(Development prospect) 正文：一：复合材料简介复合材料是由两种或两种以上不同物理、化学性质的物质以微观或宏观的形式复合而成的多相材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为：①纤维复合材料。②夹层复合材料。③细粒复合材料。④混杂复合材料。[1] 二：金属基复合材料简介 (1)定义：金属基复合材料是以金属或合金为基体，以高性能的第二相为增强体的复合材料。它是一类以金属或合金为基体, 以金属或非金属线、丝、纤维、晶须或颗粒状组分为增强相的非均质混合物, 其共同点是具有连续的金属基体。 (2)分类：按增强体类型分为：1.颗粒增强复合材料；2.层状复合材料；3.纤维增强复合材料按基体类型分为：1.铝基复合材料；2.镍基复合材料；3.钛基复合材料；4.镁基复合材料按用途分为：1.结构复合材料；2.功能复合材料（3）性能特征：金属基复合材料的性能取决于所选用金属或合金基体和增强物的特性、含量、分布等。综合归纳金属基复合材料有以下性能特点。 A．高比强度、比模量 B. 良好的导热、导电性能 C．热膨胀系数小、尺寸稳定性好 D．良好的高温性能和耐磨性

玻璃纤维增强聚丙烯复合材料

玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备及性能研究一．原材料 1．聚丙烯（polypropylene简称PP） PP是一种热塑性树脂基体，为白色蜡状材料。聚丙烯的生产均采用齐格勒—纳塔催化剂，以Al(C2H5)3+TiCl4体系在烷烃（汽油）中的浆状液为催化剂，在压力为1.3MPa，温度为100℃的条件下按离子聚合机理反应制得。聚丙烯的结晶度为70％以上，密度为0.98，透明度大，软化点在165℃左右，脆点—10~20℃，具有优异的介电性能。热变形温度超过100℃，其强度及刚度均优于聚乙烯，具有突出的耐弯曲疲劳性能、耐化学药品性和力学性能都比较好，吸水率也很低。因此应用十分广泛，主要用于制造薄膜，电绝缘体，容器等，还可用作机械零件如法兰，接头，汽车零部件等。 2．玻璃纤维(glass fiber简称GF) GF是一种性能优异的无机非金属材料。成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺，最后形成各类产品。玻璃纤维单丝的直径从几个微米到十几米个微米，相当于一根头发丝的1／20—1／5，每束纤维原丝都有数百根甚至上千根单丝组成，通常作为复材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等，广泛应用于国民经济各个领域。玻璃一般人的观念为质硬易碎物体，并不适于作为结构用材，但如其抽成丝后，则其强度大为增加且具有柔软性，故配合树脂赋予形状以后终于可以成为优良的结构用材。玻璃纤维随其直径变小其强度高。作为增强材料的玻璃纤维具有以下的特点，这些特点使玻璃纤维的使用远较其他种类纤维来得广泛，发展速度亦遥遥领先，其特性列举如下：1)拉伸强度高，伸长小(茎3％)。 2)弹性系数高，刚性佳。3)弹性限度内伸长量大且拉伸强度高，故吸收冲击能量大。 4)为无机纤维，具不燃性，耐化学性佳。5)吸水性小。6)尺度安定性，耐热性均佳。 7)透明可透过光线。8)与树脂接着性良好之表面处理剂之开发完成。9)价格便宜。3．乙烯--丙烯共聚物为了改善聚丙烯的冲击性能、低温脆性,应对之进行增韧处理。通常选用的是含有二烯烃成分的乙烯-- 丙烯-- 二烯烃三元共聚(BPDM) 4．表面处理剂 PP是非极性树脂,与其它材料的熔合性差。玻纤的表面光滑,很难与非极性树脂结合。改进方法主要是对玻纤的表面进行处理。表面处理剂主要用硅烷偶联剂,如KH-550等,但还不理想。因为此时PP依然是惰性的,它没有尼龙、饱和聚酯与玻纤之间那样的粘结力。为了改进这一缺点,可采用以下几种方法: (1) 以过氧化硅烷偶联剂:含有双键置换基团的某些过氧化硅烷,如乙烯基三(特丁基过氧化)硅烷。 (2)以氯化物偶联:将硅烷与全氯环戊烷,氯化二甲苯,氯桥酸酐等高氯化物并用,可显著地改进玻纤增强PP的强度。特别是从氯化二甲苯的热稳定性考虑,最优异。 (3) 对PP进行极性化处理,即在PP链中引入极性共聚单体,常用的极性共聚单体有双马来酰亚胺(BMI)和马来酸酐(MAH)等;或加入过氧化物,如过氧化二异丙苯(DCP)。采用这些方法能使聚丙烯与玻纤表面产生一定程度的交联或化学作用,因而产品

聚丙烯纳米复合材料的研究及应用

聚丙烯纳米复合材料的研究及应用李跃文陈枝晴（湖南科技职业学院高分子工程与技术系，长沙,410118）摘要：综述了聚丙烯基层状填料纳米复合材料、纤维状填料纳米复合材料、粉状填料纳米复合材料、POSS纳米复合材料制备方法、结构与性能方面的最新研究进展，介绍了聚丙烯／粘土纳米复合材料的一些实际应用，对今后的研究和开发方向也提出了自己的看法。关键词：聚丙烯，纳米复合材料，纳米填料，研究进展，应用聚丙烯(PP)是目前产量最大、发展最快的合成树脂之一，它具有良好的综合力学性能、耐热性、耐腐蚀性能和成型加工性能，应用范围十分广泛。但PP低温脆性大，耐老化性能不好，容易燃烧，绝对强度和金属材料相比尚有一定差距，这些使其应用受到一定程度的制约。共聚、共混、加助剂等传统的改性方法均有一定的局限性，近年发展起来的纳米技术给PP提供了一种新的改性途径，大量的研究表明，将PP与纳米组份复合，具有广泛而显著的改性效果。与传统方法相比，通过形成纳米复合材料对PP进行改性具有如下优点：（１）纳米组份含量很少时即有显著的改性效果；（２）在改善某些性能的同时，几乎不损害其它性能，特别是成型加工性能；（３）改性范围广泛。１、PP／层状填料纳米复合材料 1.1 PP/层状粘土纳米复合材料自然界有些粘土矿物具有层状结构，如蒙脱土、累托土、斑脱土等。在适当的条件下，聚合物分子链能插入到粘土片层之间，使片层层间距扩大，甚至剥离，从而形成纳米复合材料。由于粘土片层的纳米效应和层状结构，PP／层状粘土纳米复合材料的力学强度、热稳定性、阻隔性、阻燃性均有明显改善。 PP/蒙脱土纳米复合材料是研究和开发较早的PP纳米复合材料。目前的研究主要集中在熔融共混法制备纳米复合材料及其结构与性能上。王平华［１］等用钠基蒙脱土(Na-MMT)和经十六烷基三甲基溴化铵处理过的有机蒙脱土(Org-MMT)分别与PP制成了纳米复合材料，实验结果表明，Na-MMT和Org-MMT对PP均有良好的增强增韧效果，但两者填充形态不一样，Na-MMT 以纳米粒子形态填充，Org-MMT以插层形态填充；另外，Na-MMT还能诱导聚丙烯结晶晶型发生转变，产生有利于提高聚丙烯冲击强度的β晶型。丁超［２］等采用聚丙烯与甲基丙烯酸甲酯、马来酸酐、丙烯酸丁酯三单体的固相接枝共聚物（TMPP）作为增容剂，通过熔融共混法制备了PP/蒙脱土纳米复合材料，实验结果表明，TMPP可以在添加量较少时达到明显的增容效果，从而大幅度提高复合材料的力学强度，同时材料的热性能和阻燃性能也得到改善；蒙脱土在PP基体中主要以插层形式存在，同时存在少量的剥离结构。王传洋［３］等对PP/蒙脱土纳米复合材料的流变性能进行了研究，结果表明，复合材料的熔体主要表现为剪切变稀性流体，但熔体温度较高、剪切速率较低时，呈现出类牛顿性流体行为。M. Modesti［４］等研究了成型条件和增容剂马来酸酐接枝聚丙烯(MA-PP)对经双螺杆挤出机熔融共混制得的ＰＰ纳米复合材料结构和性能的影

金属基复合材料的制备方法

金属基复合材料的制备方法 Newly compiled on November 23, 2020

铝基复合材料的研究发展现状与发展前景

铝基复合材料的研究发展现状与发展前景摘要：铝基复合材料具有很高的比强度、比模量和较低的热膨胀系数，兼具结构材料和功能材料的特点。介绍了铝基复合材料的分类、制造工艺、性能及应用等几个方面，最后对铝基复合材料的研究状况及其发展趋势。做了简单的介绍。关键词：铝基复合材料，制造工艺，性能，应用 Abstract:Aluminum matrix composite was in capacity of structure materials and function materials for its high specific strength and high specific modulus and low coefficient of thermal expansion.The classification of aluminum matrix composite were introduced and the preparation process、properties and application of aluminum matrix composite was expounded,and then the domestic research status and future development trends of the composite were summed up. Key words:aluminum matrix composites，preparation process，properties，application. 1.发展历史 1.1概述复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的材料通过先进的材料制备技术组合而成的一种多相固体材料。根据基体材料不同，复合材料包括三类:聚合物基复合材料(PMC)、金属基复合材料(MMC)和陶瓷基复合材料(CMC)[1]。金属基复合材料在20世纪60年代末才有较快的发展，是复合材料的一个新分支，其以高比强、高比模和耐磨蚀等优异的综合性能，在航空、航天、先进武器系统和汽车等领域有广泛的应用，已成为国内外十分重视发展的先进复合材料。在金属基复合材料中，铝基复合材料具有密度低、基体合金选择范围广、可热处理性好、制备工艺灵活、比基体更高的比强度、比模量和低的热膨胀系数，尤其是弥散增强的铝基复合材料，不仅具有各向同性特征，而且具有可加工性和价格低廉的优点，更加引起人们的注意[2]。铝基复合材料具有很大的应用潜力，并且已有部分铝基复合材料成功地进入了商业化生产阶段。铝基复合材料是以金属铝及其合金为基体，以金属或非金属颗粒、晶须或纤维为增强相的非均质混合物。按照增强体的不同，铝基复合材料可分为纤维增强铝基复合材料和颗粒增强铝基复合材料。纤维增强铝基复合材料具有比强度、比模量高，尺寸稳定性好等一系列优异性能，但价格昂贵，目前主要用于航天领域，作为航天飞机、人造卫星、空间站等的结构材料。颗粒增强铝基复合材料可用来制造卫星及航天用结构材料、飞机零部件、金属镜光学系统、汽车零部件；此外还可以用来制造微波电路插件、惯性导航系统的精密零件、涡轮增压推进器、电子封装器件等[3]。然而不管增强物的类型和形状尺寸如何，大多数铝基复台材料具有以优点： ①重量轻、比强度、比刚度高。 ②具有高的剪切强度。 ③热膨胀系数低，热稳定性高，并有良好的导热性和导电性。 ④具有卓越的抗磨耐磨性。 ⑤能耐有机液体，如燃料和溶剂的侵蚀。 ⑥可用常规工艺和设备进行成型和处理。 1.2分类

SiC增强铝基复合材料

碳化硅增强铝基复合材料班级：gj材料102 姓名：陈琨指导老师：张小立 2012年6月6日

SiC增强铝基复合材料摘要：SiC增强铝基复合材料能充分发挥SiC颗粒和金属基体的各自优势，而且可以进行成分设计，与基体合金相比，具有优异的机械性能和物理性能、高的比强度和比模量、良好的抗疲劳性能、低的热膨胀系数和良好的热稳定性，而且材料各向异性小，成本低廉，是一种具有广阔应用前景的先进材料，自问世以来一直受到材料科学及工程应用领域极大的重视，正在部分取代传统的金属材料而应用在航空航天、汽车、电子封装和体育器械等对材料性能要求较高的领域。本文将综合介绍和分析影响其导热性能、热膨胀系数及热稳定性的主要因素；SiC增强铝基复合材料的研究和进展，并比较了几种该复合材料的制备工艺，包括搅拌铸造法、压力铸造法、无压渗透法、喷雾沉积法、离心铸造法和粉末冶金法等；SiC增强铝基复合材料断裂韧性的影响因素，其影响因素有增强相的尺寸、形状以及含量，热处理工艺，基体与增强相具有不同的膨胀系数，金属基体的化学成分等，并在前人研究的基础上提出了几点设想。关键词：SiC 颗粒；铝基复合材料；研究方法；导热性；热膨胀性；断裂韧性；影响因素前言近年来在金属基复合材料中，以颗粒、短纤维、晶须等非连续相增强的铝基复合材料(SiC Reinforced Aluminium Matrix Composite)因其良好的可再加工性和各向同性而倍受重视。由于其具有高的比强度、比刚度、导热性, 优良的摩擦性能，与铝合金密度相当，以及可调配的热膨胀系数等优点而成为目前国内外专家学者研究的热点之一。而SiCp 价格低廉，来源广泛，用它作为增强相，可以改善铝基或铝合金基体的高、低温强度，提高其弹性模量，增强其耐磨性能。所以铝基复合材料受到人们越来越广泛的关注, 国内外已对其进行了大量的研究报道。 1．SiC增强铝基复合材料的制备工艺【1】

复合材料的制备方法

聚合物/粘土纳米复合材料的插层制备方法刘京京河北联合大学轻工学院11材1，唐山063000 【摘要】：介绍了插层制备聚合物/粘土纳米复合材料的主要方法:剥离—吸附法、原位聚合插层法、熔融插层法和模板合成法;对插层法制备聚合物今后的研究方向提出一些建议。【关键词】：纳米复合材料粘土聚合物插层 0引言 “纳米材料”作为一种新材料类别的概念是在20世纪80年代早期提出来的，从其一诞生，就因广阔的商业前景而被美国材料学会誉为“21世纪最有前途的材料”。目前，聚合物纳米复合材料的制备方法主要有：原子分散法、溶胶-凝胶法、分子复合材料形成法、插层复合法等①。插层复合法师制备高性能聚合物基纳米复合材料的一种重要方法②，它是将单体或聚合物插入粘土片层间，破坏粘土的片层结构，使其以厚度为1nm左右的片层分散于聚合物中，形成聚合物纳米复合材料。

1插层制备聚合物/粘土纳米复合材料的方法插层制备聚合物/粘土纳米复合材料的方法主要有如下4中： 1.1剥离—吸附法选用一种溶剂将粘土剥离成单层，其中聚合物是可溶的。由于所有粘土中使层结合在一起的作用力较弱，所有容易被分散在一种液态溶剂中，然后在剥离的片层上吸附聚合物，溶剂挥发或混合物沉淀时，片层重组形成三明治状的聚合物。最佳状态下可形成一种有序多层结构，在此过程中，也可通过乳液聚合得到纳米复合材料，其中粘土分散在水相中。 (1)聚合物溶液的剥离—吸附法此方法广泛采用水溶性的聚合物，如聚乙烯醇（PVOH），聚环氧乙烷(PEO)，聚乙烯基吡咯烷酮或聚丙烯酸，制备纳米复合材料。将聚合物水状溶液加入到完全剥离的钠基粘土分散相中，在水溶液宏观大分子和粘土层间所存在的强相互作用力，往往有暖气层面重新聚集。这种状态正对应一种真正的纳米复合材料杂化物的生成。 (2)预聚物溶液的剥离—吸附法 Toyota研究小组③第一个用此法制备聚酰亚胺纳米复合材料，其中聚酰亚胺的前驱体是由4,4—二胺二苯醚与苯均二酐逐步