该发明涉及一种耐磨改性石墨聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术：
：聚丙烯由丙烯聚合成的一种热塑性树脂。通常为半透明无色固体，具有无臭无毒、结构规整、耐热、耐腐蚀、密度小，主要应用于餐具、薄膜、包装等领域。目前，聚丙烯材料在耐磨性和力学性能需要进一步提升。该发明采用聚丙烯、铜负载改性石墨、多孔三氧化钼、层状硅酸盐、聚合硫酸铝制备了耐磨改性石墨聚丙烯材料，通过挤出、注塑、模压、吹塑等工艺制备成各种塑料制品，该方法制备的耐磨改性石墨聚丙烯材料具有优异的耐磨性和力学性能。技术实现要素：该发明的目的在于提供一种耐磨改性石墨聚丙烯材料的制备方法，该方法通过改变反应物原料和工艺方式，制备的材料具有优异的耐磨性和力学性能。为了实现上述目的，该发明的技术方案如下。一种耐磨改性石墨聚丙烯材料及其制备方法，具体包括以下步骤：(1)、将氧化钼、尿素、氨水、水、聚乙烯醇1000和异丙醇按照质量份数比为50：125～135：40～60：120～150：2～5：18～25加入到反应器中，搅拌速度为100～130r/min，维持体系温度50～60℃条件下反应1～3h，经70℃、-0.06mpa减压蒸馏0.5h，产物经200℃焙烧2h，300℃焙烧2h，400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，600℃焙烧2h，研磨，得到多孔三氧化钼；(2)、将石墨、氯磺酸和氢氟酸按照质量份数比30：10～18：27～40加入到反应器中，搅拌速度为100～130r/min，维持体系温度90～100℃条件下反应0.5h，产物经过滤，500ml水洗涤3次，500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，称取25～35份二羟基聚二甲基硅氧烷、12～25份二苯基甲烷二异氰酸酯、50～70份丁酮、0.2～2份二丁基锡二月桂酸酯加入到反应器中，维持体系温度70～90℃条件下反应1h，得到改性石墨；(3)、将改性石墨、镁粉、醋酸铜、水、异丙醇和聚乙二醇1000按照质量份数比100：1～3：10～20：100～120：20～30：1～4加入到反应器中，搅拌速度为120～150r/min，维持体系温度30～35℃条件下反应0.3h，即得到铜负载改性石墨；(4)、将聚丙烯、铜负载改性石墨、多孔三氧化钼、层状硅酸盐、聚合硫酸铝、二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、硬脂酸锌按照质量份数比100：34～46：12～18：10～15：12～17：3～8：4～9加入到开炼机中，用开炼机在温度190～210℃混合反应0.1～0.6h，用挤出机在温度195～225℃挤出造粒，即得到耐磨改性石墨聚丙烯材料。该发明所述的耐磨改性石墨聚丙烯材料的制备方法，包括下列步骤：(1)、将氧化钼、尿素、氨水、水、聚乙烯醇1000和异丙醇按照质量份数比为50：125～135：40～60：120～150：2～5：18～25加入到反应器中，搅拌速度为100～130r/min，维持体系温度50～60℃条件下反应1～3h，经70℃、-0.06mpa减压蒸馏0.5h，产物经200℃焙烧2h，300℃焙烧2h，400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，600℃焙烧2h，研磨，得到多孔三氧化钼；所述的氨水的目的为了将氧化钼溶解；所述的尿素的目的为了与钼酸形成钼酸盐。(2)、将石墨、氯磺酸和氢氟酸按照质量份数比30：10～18：27～40加入到反应器中，搅拌速度为100～130r/min，维持体系温度90～100℃条件下反应0.5h，产物经过滤，500ml水洗涤3次，500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，称取25～35份二羟基聚二甲基硅氧烷、12～25份二苯基甲烷二异氰酸酯、50～70份丁酮、0.2～2份二丁基锡二月桂酸酯加入到反应器中，维持体系温度70～90℃条件下反应1h，得到改性石墨；所述的氯磺酸和氢氟酸的目的为了将石墨溶胀，提高石墨层间间距。(3)、将改性石墨、镁粉、醋酸铜、水、异丙醇和聚乙二醇1000按照质量份数比100：1～3：10～20：100～120：20～30：1～4加入到反应器中，搅拌速度为120～150r/min，维持体系温度30～35℃条件下反应0.3h，即得到铜负载改性石墨；所述的镁粉的目的为了将铜离子还原为单质铜。(4)、将聚丙烯、铜负载改性石墨、多孔三氧化钼、层状硅酸盐、聚合硫酸铝、二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、硬脂酸锌按照质量份数比100：34～46：12～18：10～15：12～17：3～8：4～9加入到开炼机中，用开炼机在温度190～210℃混合反应0.1～0.6h，用挤出机在温度195～225℃挤出造粒，即得到耐磨改性石墨聚丙烯材料；所述的层状硅酸盐和聚合硫酸铝的目的为了提高聚丙烯的耐磨性。该发明的有益效果在于：1、氨水能将氧化钼溶解，生成钼酸铵，在加热条件下，钼酸铵与尿素反应形成钼酸盐，在焙烧过程中，尿素在受热分解产生的气体作为造孔剂，形成多孔三氧化钼，多孔三氧化钼由于具有多孔结构，且聚丙烯能填充在其内部孔隙，能提高聚丙烯的耐磨性能；2、氯磺酸和氢氟酸能使石墨溶胀，增大石墨层间间距，有助于铜单质的负载，提高石墨的滑移性及耐磨性；3、层状硅酸盐具有层状结构，有助于层间移动，能提高聚丙烯的耐磨性；4、聚合硫酸铝具有疏松多孔结构，能弥补层状硅酸盐、聚丙烯等材料的刚性，从而提高聚丙烯的耐磨性。具体实施方式下面结合实施例对该发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解该发明。实施例1一种耐磨改性石墨聚丙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份氧化钼、131份尿素、52份氨水、137份水、3份聚乙烯醇1000和21份异丙醇加入到反应器中，搅拌速度为120r/min，维持体系温度56℃条件下反应2h，经70℃、-0.06mpa减压蒸馏0.5h，产物经200℃焙烧2h，300℃焙烧2h，400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，600℃焙烧2h，研磨，得到多孔三氧化钼；(2)、称取30份石墨、16份氯磺酸和35份氢氟酸加入到反应器中，搅拌速度为120r/min，维持体系温度96℃条件下反应0.5h，产物经过滤，500ml水洗涤3次，500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，称取29份二羟基聚二甲基硅氧烷、20份二苯基甲烷二异氰酸酯、60份丁酮、0.7份二丁基锡二月桂酸酯加入到反应器中，维持体系温度80℃条件下反应1h，得到改性石墨；(3)、称取100份改性石墨、2份镁粉、16份醋酸铜、110份水、26份异丙醇和2份聚乙二醇1000加入到反应器中，搅拌速度为130r/min，维持体系温度32℃条件下反应0.3h，即得到铜负载改性石墨；(4)、称取100份聚丙烯、40份铜负载改性石墨、16份多孔三氧化钼、13份层状硅酸盐、14份聚合硫酸铝、6份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、7份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度198℃混合反应0.2h，用挤出机在温度215℃挤出造粒，即得到耐磨改性石墨聚丙烯材料。实施例2一种耐磨改性石墨聚丙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份氧化钼、125份尿素、40份氨水、120份水、2份聚乙烯醇1000和18份异丙醇加入到反应器中，搅拌速度为100r/min，维持体系温度50℃条件下反应1h，经70℃、-0.06mpa减压蒸馏0.5h，产物经200℃焙烧2h，300℃焙烧2h，400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，600℃焙烧2h，研磨，得到多孔三氧化钼；(2)、称取30份石墨、10份氯磺酸和27份氢氟酸加入到反应器中，搅拌速度为100r/min，维持体系温度90℃条件下反应0.5h，产物经过滤，500ml水洗涤3次，500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，称取25份二羟基聚二甲基硅氧烷、12份二苯基甲烷二异氰酸酯、50份丁酮、0.2份二丁基锡二月桂酸酯加入到反应器中，维持体系温度70℃条件下反应1h，得到改性石墨；(3)、称取100份改性石墨、1份镁粉、10份醋酸铜、100份水、20份异丙醇和1份聚乙二醇1000加入到反应器中，搅拌速度为120r/min，维持体系温度30℃条件下反应0.3h，即得到铜负载改性石墨；(4)、称取100份聚丙烯、34份铜负载改性石墨、12份多孔三氧化钼、10份层状硅酸盐、12份聚合硫酸铝、3份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、4份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度210℃混合反应0.1h，用挤出机在温度225℃挤出造粒，即得到耐磨改性石墨聚丙烯材料。实施例3一种耐磨改性石墨聚丙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份氧化钼、135份尿素、60份氨水、150份水、5份聚乙烯醇1000和25份异丙醇加入到反应器中，搅拌速度为130r/min，维持体系温度60℃条件下反应3h，经70℃、-0.06mpa减压蒸馏0.5h，产物经200℃焙烧2h，300℃焙烧2h，400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，600℃焙烧2h，研磨，得到多孔三氧化钼；(2)、称取30份石墨、18份氯磺酸和40份氢氟酸加入到反应器中，搅拌速度为130r/min，维持体系温度100℃条件下反应0.5h，产物经过滤，500ml水洗涤3次，500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，称取35份二羟基聚二甲基硅氧烷、25份二苯基甲烷二异氰酸酯、70份丁酮、2份二丁基锡二月桂酸酯加入到反应器中，维持体系温度90℃条件下反应1h，得到改性石墨；(3)、称取100份改性石墨、3份镁粉、20份醋酸铜、120份水、30份异丙醇和4份聚乙二醇1000加入到反应器中，搅拌速度为150r/min，维持体系温度35℃条件下反应0.3h，即得到铜负载改性石墨；(4)、称取100份聚丙烯、46份铜负载改性石墨、18份多孔三氧化钼、15份层状硅酸盐、17份聚合硫酸铝、8份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、9份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度190℃混合反应0.6h，用挤出机在温度195℃挤出造粒，即得到耐磨改性石墨聚丙烯材料。实施例4一种耐磨改性石墨聚丙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份氧化钼、130份尿素、50份氨水、130份水、4份聚乙烯醇1000和20份异丙醇加入到反应器中，搅拌速度为120r/min，维持体系温度55℃条件下反应2h，经70℃、-0.06mpa减压蒸馏0.5h，产物经200℃焙烧2h，300℃焙烧2h，400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，600℃焙烧2h，研磨，得到多孔三氧化钼；(2)、称取30份石墨、15份氯磺酸和30份氢氟酸加入到反应器中，搅拌速度为120r/min，维持体系温度95℃条件下反应0.5h，产物经过滤，500ml水洗涤3次，500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，称取30份二羟基聚二甲基硅氧烷、15份二苯基甲烷二异氰酸酯、60份丁酮、1份二丁基锡二月桂酸酯加入到反应器中，维持体系温度80℃条件下反应1h，得到改性石墨；(3)、称取100份改性石墨、2份镁粉、15份醋酸铜、110份水、25份异丙醇和2份聚乙二醇1000加入到反应器中，搅拌速度为130r/min，维持体系温度32℃条件下反应0.3h，即得到铜负载改性石墨；(4)、称取100份聚丙烯、40份铜负载改性石墨、15份多孔三氧化钼、12份层状硅酸盐、15份聚合硫酸铝、6份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、6份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度194℃混合反应0.5h，用挤出机在温度198℃挤出造粒，即得到耐磨改性石墨聚丙烯材料。实施例5一种耐磨改性石墨聚丙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份氧化钼、129份尿素、45份氨水、125份水、3份聚乙烯醇1000和19份异丙醇加入到反应器中，搅拌速度为115r/min，维持体系温度52℃条件下反应1.5h，经70℃、-0.06mpa减压蒸馏0.5h，产物经200℃焙烧2h，300℃焙烧2h，400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，600℃焙烧2h，研磨，得到多孔三氧化钼；(2)、称取30份石墨、13份氯磺酸和29份氢氟酸加入到反应器中，搅拌速度为105r/min，维持体系温度94℃条件下反应0.5h，产物经过滤，500ml水洗涤3次，500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，称取28份二羟基聚二甲基硅氧烷、16份二苯基甲烷二异氰酸酯、55份丁酮、0.8份二丁基锡二月桂酸酯加入到反应器中，维持体系温度75℃条件下反应1h，得到改性石墨；(3)、称取100份改性石墨、1.3份镁粉、13份醋酸铜、108份水、21份异丙醇和1.5份聚乙二醇1000加入到反应器中，搅拌速度为135r/min，维持体系温度32℃条件下反应0.3h，即得到铜负载改性石墨；(4)、称取100份聚丙烯、41份铜负载改性石墨、16份多孔三氧化钼、12份层状硅酸盐、13份聚合硫酸铝、6份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、8份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度197℃混合反应0.4h，用挤出机在温度205℃挤出造粒，即得到耐磨改性石墨聚丙烯材料。实施例6一种耐磨改性石墨聚丙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份氧化钼、127份尿素、55份氨水、128份水、4份聚乙烯醇1000和22份异丙醇加入到反应器中，搅拌速度为112r/min，维持体系温度57℃条件下反应2.3h，经70℃、-0.06mpa减压蒸馏0.5h，产物经200℃焙烧2h，300℃焙烧2h，400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，600℃焙烧2h，研磨，得到多孔三氧化钼；(2)、称取30份石墨、17份氯磺酸和36份氢氟酸加入到反应器中，搅拌速度为125r/min，维持体系温度97℃条件下反应0.5h，产物经过滤，500ml水洗涤3次，500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，称取33份二羟基聚二甲基硅氧烷、23份二苯基甲烷二异氰酸酯、65份丁酮、1.4份二丁基锡二月桂酸酯加入到反应器中，维持体系温度85℃条件下反应1h，得到改性石墨；(3)、称取100份改性石墨、2.1份镁粉、17份醋酸铜、118份水、27份异丙醇和3.5份聚乙二醇1000加入到反应器中，搅拌速度为145r/min，维持体系温度34℃条件下反应0.3h，即得到铜负载改性石墨；(4)、称取100份聚丙烯、44份铜负载改性石墨、17份多孔三氧化钼、13份层状硅酸盐、13份聚合硫酸铝、5份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、6份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度200℃混合反应0.4h，用挤出机在温度207℃挤出造粒，即得到耐磨改性石墨聚丙烯材料。实施例7一种耐磨改性石墨聚丙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份氧化钼、133份尿素、51份氨水、147份水、3.5份聚乙烯醇1000和20份异丙醇加入到反应器中，搅拌速度为112r/min，维持体系温度58℃条件下反应1.8h，经70℃、-0.06mpa减压蒸馏0.5h，产物经200℃焙烧2h，300℃焙烧2h，400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，600℃焙烧2h，研磨，得到多孔三氧化钼；(2)、称取30份石墨、16份氯磺酸和34份氢氟酸加入到反应器中，搅拌速度为118r/min，维持体系温度94℃条件下反应0.5h，产物经过滤，500ml水洗涤3次，500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，称取31份二羟基聚二甲基硅氧烷、15份二苯基甲烷二异氰酸酯、58份丁酮、1.3份二丁基锡二月桂酸酯加入到反应器中，维持体系温度78℃条件下反应1h，得到改性石墨；(3)、称取100份改性石墨、2.6份镁粉、18份醋酸铜、109份水、25份异丙醇和3份聚乙二醇1000加入到反应器中，搅拌速度为140r/min，维持体系温度33℃条件下反应0.3h，即得到铜负载改性石墨；(4)、称取100份聚丙烯、40份铜负载改性石墨、14份多孔三氧化钼、13份层状硅酸盐、16份聚合硫酸铝、7份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、8份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度207℃混合反应0.3h，用挤出机在温度218℃挤出造粒，即得到耐磨改性石墨聚丙烯材料。实施例8一种耐磨改性石墨聚丙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份氧化钼、125份尿素、50份氨水、130份水、3份聚乙烯醇1000和23份异丙醇加入到反应器中，搅拌速度为120r/min，维持体系温度54℃条件下反应2.5h，经70℃、-0.06mpa减压蒸馏0.5h，产物经200℃焙烧2h，300℃焙烧2h，400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，600℃焙烧2h，研磨，得到多孔三氧化钼；(2)、称取30份石墨、16份氯磺酸和37份氢氟酸加入到反应器中，搅拌速度为128r/min，维持体系温度93℃条件下反应0.5h，产物经过滤，500ml水洗涤3次，500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.06mpa真空干燥0.5h，称取29份二羟基聚二甲基硅氧烷、19份二苯基甲烷二异氰酸酯、57份丁酮、0.9份二丁基锡二月桂酸酯加入到反应器中，维持体系温度76℃条件下反应1h，得到改性石墨；(3)、称取100份改性石墨、2份镁粉、14份醋酸铜、110份水、28份异丙醇和3.5份聚乙二醇1000加入到反应器中，搅拌速度为130r/min，维持体系温度32℃条件下反应0.3h，即得到铜负载改性石墨；(4)、称取100份聚丙烯、40份铜负载改性石墨、17份多孔三氧化钼、13份层状硅酸盐、14份聚合硫酸铝、5份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、6份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度209℃混合反应0.2h，用挤出机在温度225℃挤出造粒，即得到耐磨改性石墨聚丙烯材料。对照例1本对照例中，不添加多孔三氧化钼，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例2本对照例中，不添加铜负载改性石墨，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例3本对照例中，不添加层状硅酸盐，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例4本对照例中，不添加聚合硫酸铝，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例5本对照例中，配方中选用普通三氧化钼替代实施例1中的多孔三氧化钼，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例6本对照例中，配方中选用普通石墨替代实施例1中的改性石墨，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例7本对照例中，配方中选用普通铜负载石墨替代实施例1中的铜负载改性石墨，其它组分与制备方法与实施例1相同。表1实施例1和对照例1～7制得的耐磨改性石墨聚丙烯材料的性能参数实施例1对照例1对照例2对照例3对照例4对照例5对照例6对照例7拉伸强度/mpa3937353638343233耐磨性/转52534183318943884179441633674769以上所述是该发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离该发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为该发明的保护范围。当前第1页12