本发明涉及聚丙烯技术领域，具体涉及一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术：
聚丙烯材料由于其价廉质轻的优点，广泛应用于汽车、电子产品等领域中。但聚丙烯材料本身的线性膨胀系数较大，难以满足精密制件的尺寸要求以及在温度变化较大的使用环境中的尺寸稳定性要求。
为了解决这一问题，通常在聚丙烯材料中添加具有长径比的传统无机填料如滑石粉等来降低材料的线性膨胀系数。但此方法降低线性膨胀系数的程度有限，通常纯聚丙烯原料的线性膨胀系数约为12*10-5/℃，当滑石粉的填充量达到20％时，材料的线性膨胀系数可降低至8*10-5/℃。但无机填料填充量较大，会存在收缩率变化、材料性能的损失、密度增大等缺点。所以要研究一种添加量较少且不影响材料性能的降低聚丙烯线性膨胀系数的添加剂。
技术实现要素：
本发明的发明目的是提供一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料及其制备方法，该
一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料，其由下述组分按重量份数制备而成：
进一步方案，所述聚丙烯的熔体流动速率在2.16kg/230℃的条件下为0.1-100g/10min。
进一步方案，所述热稳定剂为酚类热稳定剂、胺类热稳定剂、亚磷酸酯类热稳定剂中的一种或多种。
进一步方案，所述润滑剂为金属皂类润滑剂、硬脂酸复合酯类润滑剂和酰胺类润滑剂中的一种或多种。
进一步方案，所述yb2w3o12为一种白色晶体，其在-123℃～177℃的温度范围内的线性膨胀系数为-6*10-6～-8*10-6/℃。
进一步方案，所述白油为工业级白油、精制级白油或化妆级白油。
进一步方案，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
本发明的另一个发明目的是提供上述一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料的制备方法，按配比，将聚丙烯、偶联剂、热稳定剂、润滑剂、白油和yb2w3o12加入螺杆挤出机中，进行熔融共混、挤出造粒；所述螺杆挤出机的长径比为35-56:1，加工温度为170-250℃。
自然界中大多数材料都随着外部环境温度的改变产生热胀冷缩，但也有极少数特殊材料会随着环境温度的变化出现热缩冷涨，即具有负热膨胀的性质。目前常见的负热膨胀效应的材料主要为正交结构的稀土钨酸盐材料，其中主要有zrw2o8、y2w3o12和yb2w3o12，但zrw2o8呈现出明显的负线性膨胀区间为200℃以上，而pp材料的使用温度在160℃以下，不适于改性聚丙烯材料；而y2w3o12材料具有很强的吸水性能，影响材料的含水率及界面结合强度，改性效果差。而yb2w3o12在-123℃～177℃的温度范围内的线性膨胀系数为-6*10-6～-8*10-6/℃。所以本发明有创造性地选用yb2w3o12作为聚丙烯材料的改性助剂，由于其在聚丙烯有效使用温度范围内具有明显的负线性膨胀系数；并且在极少的添加量情况下(仅为1.2％以下)，即可有效降低改性聚丙烯的线性膨胀系数，可降低20以上。
所以本发明的与现有技术相比具有如下优点：
1、yb2w3o12作为无机填料添加到聚丙烯材料中对其进行改性，可大大降低材料的线性膨胀系数；
2、yb2w3o12相对于传统无机填充材料来降低材料线性膨胀系数，在很少添加量，仅为1.2％以下，即可大大降低聚丙烯材料的线性膨胀系数，对材料的力学性能影响较小，对密度的影响较小；
3、本发明的制备方法操作简单，材料性能容易保证。其低线性膨胀系数聚丙烯复合材料可应用于航空航天、光学和通信等对材料尺寸变化要求较高的应用领域。
具体实施方式
下面实施例中酚类热稳定剂选用热稳定剂1010、热稳定剂168；
润滑剂选用硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸乙二醇酯、ebs、芥酸酰胺；
硅烷偶联剂选用kh-550、kh-570；
钛酸酯偶联剂选用ndz109、ol-t951。
实施例1
将98公斤聚丙烯、0.6公斤yb2w3o12、0.5公斤酚类热稳定剂1010、0.5公斤润滑剂ebs、0.2公斤钛酸酯偶联剂ndz109，0.2公斤白油36#在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，所有原料共混挤出造粒后，即得本实施例的聚丙烯复合物。制备时的加工温度为200℃。
实施例2
将98.2公斤聚丙烯、0.8公斤yb2w3o12、0.2公斤酚类热稳定剂1010、0.1公斤润滑剂硬脂酸锌、0.1公斤润滑剂硬脂酸钙、0.3公斤硅烷偶联剂kh-550，0.3公斤白油32#在长径比为56:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，所有原料共混挤出造粒后，即得本实施例的聚丙烯复合物。制备时的加工温度为220℃。
实施例3
将97.3公斤聚丙烯、0.2公斤酚类热稳定剂1010和0.6公斤热稳定剂168、0.4公斤硅烷偶联剂kh-570，0.4公斤白油15#，0.3公斤yb2w3o12在长径比为35:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，所有原料共混挤出造粒后，即得本实施例的聚丙烯复合物。制备时的加工温度为170℃。
实施例4
将99.7公斤聚丙烯、0.1公斤酚类热稳定剂168、0.1公斤yb2w3o12、0.1公斤钛酸酯偶联剂ndz109，在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，所有原料共混挤出造粒后，即得本实施例的聚丙烯复合物。制备时的加工温度为250℃。
实施例5
将95.8公斤聚丙烯、1公斤酚类热稳定剂1010、1公斤润滑剂芥酸酰胺、0.5公斤yb2w3o12、0.5公斤钛酸酯偶联剂ol-t951和0.5公斤白油，在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，所有原料共混挤出造粒后，即得本实施例的聚丙烯复合物。制备时的加工温度为190℃。
对比例1：纯聚丙烯材料
对比例2：20％滑石粉填充pp材料
将80公斤聚丙烯、1公斤酚类热稳定剂1010、1公斤润滑剂芥酸酰胺、20公斤滑石粉ah51210(生产商：辽宁艾海滑石有限公司)、0.1公斤硅烷偶联剂kh-550，在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，所有原料共混挤出造粒后，即得本对比例的聚丙烯复合材料。制备时的加工温度为190℃。
将上述实施例1-5和对比例1-2所制备的聚丙烯材料根据标准iso11359-2-1999/astme831-2006方法分别测试其线性热膨胀系数。
将样品在23±2℃的温度、50±5％湿度标准恒温室温环境中平衡24小时后切样；测试时升温速率5℃/min，预载力0.05n，环境气体n2流量50ml/min。
温度范围大于需要分析的温度范围，测量结束后用分析软件截取需要分析的温度段。测试结果如下表：
表1：线性膨胀系数测试
表2：物理性能对比
从表1、2可看出，本发明用yb2w3o12材料作为添加剂改性聚丙烯材料的低线性膨胀系统，可在填充量低于1.2％的情况下，降低材料的线性膨胀系数，提高产品尺寸稳定性；其较传统无机矿物滑石粉填充相比，具有效果明显、添加量低的优点，且对材料本身的密度、抗冲击性能影响极小。制得的材料具有更好的尺寸稳定性，可增大聚丙烯材料的应用领域。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
1.一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料，其特征在于：其由下述组分按重量份数制备而成：
聚丙烯95.8-99.7份，
yb2w3o120.1-1.2份，
偶联剂0.1-0.5份，
热稳定剂0.1-1份，
润滑剂0-1份，
白油0-0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯的熔体流动速率在2.16kg/230℃的条件下为0.1-100g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料，其特征在于：所述热稳定剂为酚类热稳定剂、胺类热稳定剂、亚磷酸酯类热稳定剂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料，其特征在于：所述润滑剂为金属皂类润滑剂、硬脂酸复合酯类润滑剂和酰胺类润滑剂中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料，其特征在于：所述yb2w3o12为一种白色晶体，其在-123℃～177℃的温度范围内的线性膨胀系数为-6*10-6～-8*10-6/℃。
6.根据权利要求1所述的一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料，其特征在于：所述白油为工业级白油、精制级白油或化妆级白油。
7.根据权利要求1所述的一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
8.如权利要求1-7任一项所述的一种低线性膨胀系数聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：按配比，将聚丙烯、偶联剂、热稳定剂、润滑剂、白油和yb2w3o12加入螺杆挤出机中，进行熔融共混、挤出造粒；所述螺杆挤出机的长径比为35-56:1，加工温度为170-250℃。
技术总结