一种沸石改性聚丙烯材料的制备方法与流程

本发明涉及高分子材料，具体涉及一种沸石改性聚丙烯材料的制备方法。

背景技术：

1、花盆作为种植花卉用的器皿，是园艺与居家装饰中不可或缺的物品。花盆的材质多样，包括陶瓷花盆、塑料花盆、金属花盆、玻璃花盆等。其中塑料花盆由于具有一定的韧性，不易破碎，能够经受住日常使用中的碰撞和摔落，同时具有重量较轻且价格实惠等优势，使塑料在园艺领域中的应用越来越广泛。而聚丙烯由于其具有良好的韧性、刚性以及耐腐蚀性能，常用于制备塑料花盆。

2、但是一个性能优良的花盆，不仅需要能够为花卉植物提供充足的生长空间，还需要具有良好的透气性。但是目前直接采用聚丙烯制备的花盆透气性较差，进而会影响花卉植物的生长。因此，需要对聚丙烯进行改性，以增强其透气性。

3、目前，为增强聚丙烯塑料制品的透气性，常采用较大量的沸石对其进行填充改性。沸石是一种以硅氧四面体和铝氧四面体为骨架的硅酸盐，其骨架结构使其内部含有大量均匀的空洞及孔道，且由于硅氧及铝氧结构所产生的电负性及大量微孔结构所产生的大比表面积赋予了沸石很高的离子吸附能力和离子交换能力。但由于沸石是亲水性材料，而聚丙烯是亲油性材料，所以二者相容性较差，将较大量的沸石与聚丙烯进行复合，虽使聚丙烯材料的透气性增强，但会使所得聚丙烯复合材料的耐冲击性能等降低，从而使聚丙烯塑料花盆在日常使用过程中易被外力损坏。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种沸石改性聚丙烯材料的制备方法，通过本发明方法制备得到的沸石改性聚丙烯材料具有较高的拉伸强度以及冲击强度，可使其在塑料花盆领域中有很好的应用效果。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、一种沸石改性聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

4、（1）将沸石粉进行焙烧处理，得到预处理沸石粉；

5、（2）向十二烷基苯磺酸钠水溶液中加入预处理沸石粉，升温至60-70℃进行恒温搅拌，然后冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥，得到十二烷基苯磺酸钠改性沸石；再将十二烷基苯磺酸钠改性沸石与柠檬酸、去离子水搅拌混合，得到混合液；将所述混合液置于反应釜中，并封闭反应釜，然后升温至90-95℃进行恒温搅拌，再冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥，得到羧基化沸石；

6、（3）向有机溶剂中加入羧基化沸石和氨基笼型聚倍半硅氧烷，搅拌混合后，再加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和n-羟基琥珀酰亚胺，搅拌混合后，升温至55-70℃进行恒温搅拌；然后冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥，得到笼型聚倍半硅氧烷改性沸石；

7、（4）将聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、笼型聚倍半硅氧烷改性沸石、抗氧化剂混合后得到混合料，再将所述混合料置于双螺杆挤出机进行熔融共混、挤出、造粒，得到所述沸石改性聚丙烯材料。

8、优选的，所述步骤（1）具体包括以下步骤：将沸石粉置于焙烧炉中，以10-18℃/min的速率升温至520-580℃保温焙烧40-60min，再随炉冷却至室温，得到预处理沸石粉。

9、优选的，步骤（1）中，所述沸石粉的粒径为150-200目。

10、优选的，步骤（2）中，所述十二烷基苯磺酸钠水溶液的质量分数为4-9%，所述预处理沸石粉与十二烷基苯磺酸钠水溶液的质量比为1：12-18；

11、所述十二烷基苯磺酸钠改性沸石、柠檬酸、去离子水的质量比为1：0.2-0.3：4.5-6。

12、优选的，步骤（2）中，升温至60-70℃进行恒温搅拌的时间为10-15h；升温至90-95℃进行恒温搅拌的时间为4.5-7h；

13、步骤（3）中，升温至55-70℃进行恒温搅拌的时间为2-3h。

14、优选的，步骤（3）中，所述羧基化沸石、氨基笼型聚倍半硅氧烷、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、n-羟基琥珀酰亚胺、四氢呋喃的质量比为1：0.3-0.6：0.05-0.09：0.04-0.06：11-15。

15、优选的，步骤（3）中，所述有机溶剂为四氢呋喃或氯仿。

16、优选的，步骤（4）中，所述沸石改性聚丙烯材料包括以下重量份的原料：聚丙烯100份、马来酸酐接枝聚丙烯6-12份、笼型聚倍半硅氧烷改性沸石18-25份、抗氧化剂0.2-0.5份。通过结合适量的马来酸酐接枝聚丙烯，可使笼型聚倍半硅氧烷改性沸石与聚丙烯之间的结合力。

17、优选的，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂1076中的一种或两种的组合。

18、优选的，所述双螺杆挤出机各区温度为：一区：170-175℃；二区：180-185℃；三区：190-195℃；四区：200-205℃；五区：205-210℃；六区：215-220℃；七区：215-220℃；机头：215-220℃。

19、本发明的有益效果是：

20、本发明对焙烧后的预处理沸石粉先采用十二烷基苯磺酸钠改性，由于十二烷基苯磺酸钠具有亲水基团和疏水基团，其插入至沸石粉结构之间，通过长时间的搅拌混合，使沸石粉保持较高的分散性，之后再采用柠檬酸并结合水热反应对沸石粉进行羧基化，通过柠檬酸改性使得到的沸石粉不仅分散性优良，且表面的羧基基团丰富。之后再将改性沸石置于有机溶剂中，并加入氨基笼型聚倍半硅氧烷，通过n-羟基琥珀酰亚胺的催化作用以及1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的活化作用，使氨基笼型聚倍半硅氧烷与羧基反应，进而使氨基笼型聚倍半硅氧烷接枝于沸石表面。通过上述方法改性得到的沸石粉不仅具备优良的分散性，且沸石粉表面的有机基团与聚丙烯分子链之间相互作用，沸石粉与聚丙烯之间的相容性明显增强，并使所得聚丙烯复合材料的拉伸强度以及冲击强度均明显增强。

21、另外，本发明首先通过对沸石进行焙烧，可进一步增加沸石粉的孔隙率以及分散性，使其更好的分散固定于聚丙烯中，且通过焙烧，使沸石粉的离子交换性能更好，从而使后续改性效果更强。

22、采用本发明方法制备得到的沸石改性聚丙烯材料制备塑料花盆，不仅能提升塑料花盆的透气性，且使塑料花盆在受到碰撞和摔落时，不易被损坏。

技术特征：

1.一种沸石改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的沸石改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）具体包括以下步骤：将沸石粉置于焙烧炉中，以10-18℃/min的速率升温至520-580℃保温焙烧40-60min，再随炉冷却至室温，得到预处理沸石粉。

3.根据权利要求1所述的沸石改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述沸石粉的粒径为150-200目。

4.根据权利要求1所述的沸石改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述十二烷基苯磺酸钠水溶液的质量分数为4-9%，所述预处理沸石粉与十二烷基苯磺酸钠水溶液的质量比为1：12-18；

5.根据权利要求1所述的沸石改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，升温至60-70℃进行恒温搅拌的时间为10-15h；升温至90-95℃进行恒温搅拌的时间为4.5-7h；

6.根据权利要求1所述的沸石改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述羧基化沸石、氨基笼型聚倍半硅氧烷、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、n-羟基琥珀酰亚胺、四氢呋喃的质量比为1：0.3-0.6：0.05-0.09：0.04-0.06：11-15。

7.根据权利要求1所述的沸石改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述有机溶剂为四氢呋喃或氯仿。

8.根据权利要求1所述的沸石改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述沸石改性聚丙烯材料包括以下重量份的原料：聚丙烯100份、马来酸酐接枝聚丙烯6-12份、笼型聚倍半硅氧烷改性沸石18-25份、抗氧化剂0.2-0.5份。

9.根据权利要求8所述的沸石改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂1076中的一种或两种的组合。

10.根据权利要求1所述的沸石改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机各区温度为：一区：170-175℃；二区：180-185℃；三区：190-195℃；四区：200-205℃；五区：205-210℃；六区：215-220℃；七区：215-220℃；机头：215-220℃。

技术总结本发明提供了一种沸石改性聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将沸石粉进行焙烧处理；（2）制备十二烷基苯磺酸钠改性沸石；采用十二烷基苯磺酸钠改性沸石与柠檬酸、去离子水混合制备羧基化沸石；（3）采用有机溶剂、羧基化沸石、氨基笼型聚倍半硅氧烷以及‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐、N‑羟基琥珀酰亚胺制备笼型聚倍半硅氧烷改性沸石；（4）将聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、笼型聚倍半硅氧烷改性沸石、抗氧化剂混合后得到混合料，再将混合料置于双螺杆挤出机进行熔融共混、挤出、造粒。通过本发明方法制备得到的沸石改性聚丙烯材料具有较高的拉伸强度以及冲击强度，可使其在塑料花盆领域中有很好的应用效果。技术研发人员：王加浙,陈敏,陈思松,马旭钊,侯百榜,李丛军,项沙沙,刘磊受保护的技术使用者：浙江世博新材料股份有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6