本技術涉及高分子材料改性，特別是涉及一種聚丙烯復合材料及其制備方法與應用。
背景技術：
1、隨著新能源汽車動力系統變革與智能駕駛技術的快速發展，汽車行業對零部件材料的機械性能提出了愈發嚴苛的要求。聚丙烯（pp）作為一種輕質、耐化學腐蝕的通用塑料，雖在汽車零部件中廣泛應用，但其性能短板在上述場景中日益凸顯：普通pp的基礎機械性能已無法適配汽車行業的升級需求，加之其本身導熱性不足易導致部件局部積熱老化、線性膨脹系數高會引發裝配間隙變化與結構變形、濕熱老化性能不佳則會造成材料力學性能衰減失效的固有缺陷，難以滿足汽車零部件的嚴苛應用要求。
2、針對上述問題，現有技術已開展諸多探索，但仍存在明顯局限：中國專利申請cn115895123a公開了一種聚丙烯組合物，該材料雖具有良好的耐沖擊性能，但其不關注導熱性、線性膨脹系數以及濕熱老化性能的問題。
3、因此，亟需開發一種新技術，以同步解決聚丙烯材料導熱性不足、線性膨脹系數高以及濕熱老化性能不佳的問題，從而滿足汽車行業的嚴苛使用需求。
技術實現思路
1、本發明要解決的技術問題是克服現有聚丙烯材料無法同時兼顧導熱性、低線性膨脹系數以及濕熱老化性能的缺陷和不足，提供一種聚丙烯復合材料。
2、本發明的另一目的是提供上述聚丙烯復合材料的制備方法。
3、本發明的另一目的是提供上述聚丙烯復合材料在制備汽車結構件中的應用。
4、本發明的再一目的是提供一種聚丙烯制件。
5、本發明上述目的通過以下技術方案實現：
6、本發明保護一種聚丙烯復合材料，包括如下重量份數的組分：聚丙烯樹脂63~82份，表面修飾有氨基的埃洛石納米管13~32份，相容劑3~14份；
7、其中，所述埃洛石納米管的長徑比為20~70；
8、所述相容劑為馬來酸酐接枝型相容劑。
9、首先，本技術引入表面修飾有氨基的埃洛石納米管，借助其適宜長徑比特性在基體中構筑連續導熱網絡，大幅提升聚丙烯材料的導熱系數和濕熱老化性及降低線性膨脹系數；進一步添加馬來酸酐接枝型相容劑，其酸酐基團可與埃洛石納米管表面的氨基發生開環反應，形成牢固的共價酰胺鍵——該結構既確保填料與基體的緊密接觸，極大降低界面熱阻以強化導熱性能，又能通過共價鍵與適宜長徑比埃洛石納米管的協同作用，高效抑制熱膨脹，降低材料的線性熱膨脹系數。與此同時，上述改性形成的穩定界面結構還可減緩聚合物基體的熱氧老化速率，進而提高其濕熱老化性能。
10、本發明中，聚丙烯樹脂的用量具體可以為63、65、68、70、73、75、80、82重量份或上述任意兩數值形成的范圍；表面修飾有氨基的埃洛石納米管具體可以為13、15、16、20、22、25、28、30、32重量份或上述任意兩數值形成的范圍；相容劑具體可以為3、5、7、9、12、14重量份或上述任意兩數值形成的范圍。
11、進一步地，所述聚丙烯樹脂包括均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯。
12、更進一步地，所述聚丙烯樹脂為均聚聚丙烯。
13、進一步地，所述聚丙烯樹脂在230?℃，2.16?kg的條件下測得的熔體流動速率為25~70?g/10?min。
14、本發明中，聚丙烯樹脂的熔體流動速率按照iso?1133-1:2022測得。
15、本發明中，聚丙烯樹脂作為主體樹脂，其含量占聚丙烯復合材料的50wt%以上。
16、進一步地，所述氨基源自氨基硅烷偶聯劑、聚乙烯亞胺、氨基硅油中的至少一種。
17、進一步地，所述表面修飾有氨基的埃洛石納米管的制備方法包括如下步驟：
18、將埃洛石納米管、含氨基的化合物加入有機溶劑中混勻，充分反應，后處理，得表面修飾有氨基的埃洛石納米管。
19、進一步地，所述含氨基的化合物包括氨基硅烷偶聯劑和/或氨基聚合物。
20、更進一步地，所述氨基硅烷偶聯劑包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷（kh-550）、n-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷（kh-792）、苯胺甲基三乙氧基硅烷（sj-42）中的一種或多種。
21、更進一步地，所述氨基聚合物包括聚乙烯亞胺（pei）和/或氨基硅油。
22、優選地，所述埃洛石納米管和含氨基的化合物質量比為1：（0.01?~?0.12）。
23、本發明中，埃洛石納米管和含氨基的化合物的質量比具體可以為1：0.01、1：0.03、1：0.05、1：0.08、1：0.10、1：0.12或上述任意兩數值形成的范圍。
24、進一步地，所述有機溶劑包括乙醇、異丙醇、乙酸乙酯中的一種或多種。
25、優選地，所述埃洛石納米管和有機溶劑的質量體積比為1?g：（8?~?15）?ml。
26、進一步地，所述充分反應的條件為60~80?℃，2~6?h。
27、進一步地，所述后處理包括抽濾、洗滌、干燥。
28、進一步地，所述埃洛石納米管的平均長度為0.5~7?μm，平均外徑為30~160?nm。
29、本發明中，埃洛石納米管的平均長度具體可以為0.5、1、1.6、2、3、3.6、4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5、6、7?μm或上述任意兩數值形成的范圍；埃洛石納米管的平均外徑具體可以為30、40、50、60、70、80、90、100、115、125、140、150、160?nm或上述任意兩數值形成的范圍值。
30、本發明中，埃洛石納米管的平均長度和平均外徑的測試方法為：將所述聚丙烯復合材料在空氣氛圍下500?℃煅燒45?min，篩取灰分，隨后在30?k放大倍率下掃描電鏡進行觀察，選取100根埃洛石納米管采用測繪軟件進行長度、外徑的測量，計算平均值，即為平均長度和平均外徑。
31、優選地，所述埃洛石納米管的長徑比為22~60。
32、本發明中，埃洛石納米管的長徑比具體可以為22、24、28、30、32、35、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、52、55、60或上述任意兩數值形成的范圍。
33、更優選地，所述埃洛石納米管的長徑比為30~55。在此范圍內，所得聚丙烯復合材料具有更優異的導熱性能、濕熱老化性能和低線性膨脹系數。
34、本發明中，表面修飾有氨基的埃洛石納米管，其含量占聚丙烯復合材料的13~31wt%。
35、本發明中，表面修飾有氨基的埃洛石納米管的含量具體可以為13%、15%、16.2%、17%、21%、23%、35.3%、27.7%、30%、31%或上述任意兩數值形成的范圍。
36、進一步地，所述馬來酸酐接枝型相容劑的接枝率為0.8%~1.5%。
37、本發明中，馬來酸酐接枝型相容劑的接枝率具體可以為0.8%、1.0%、1.2%、1.28%、1.32%、1.38%、1.4%、1.5%或上述任意兩數值形成的范圍。
38、本發明中，馬來酸酐接枝型相容劑的接枝率的測試方法為：1）馬來酸酐接枝物的精制：通過二甲苯溶解，丙酮洗滌，真空干燥得到精制的接枝物；2）準確稱量精制的接枝物0.5?g，加入80?ml二甲苯加熱回流至充分溶解，移液管加入1.5?ml?koh-乙醇標準溶液，迅速加入6?ml異丙醇溶液，加入兩滴酚酞指示劑，此時溶液為深紅色；3）采用hcl-異丙醇標準溶液進行恒溫滴定，紙質溶液變為粉紅色停止滴定，記錄消耗的hcl-異丙醇標準溶液消耗體積v1（l）；4）空白樣滴定，稱取非接枝物0.5?g，重復步驟2）和3），記下空白試驗所消耗的hcl-異丙醇標準溶液消耗體積vx（l）。接枝率計算公式如下：cmah=98.06*(c1v1-c2vx)/(2m)*100%。其中，cmah為馬來酸酐接枝率（%），c1為koh-乙醇標準溶液的濃度（mol/l），c2為hcl-異丙醇標準溶液的濃度（mol/l），m是精制馬來酸酐接枝物的質量（g）。
39、進一步地，所述馬來酸酐接枝型相容劑包括馬來酸酐接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體、馬來酸酐接枝聚乙烯中的一種或多種。
40、進一步地，所述馬來酸酐接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體或馬來酸酐接枝聚乙烯可通過市購或自制得到。
41、進一步地，作為一種優選的方式，所述馬來酸酐接枝聚丙烯的制備包括如下步驟：
42、將聚丙烯、過氧化物、馬來酸酐和抗氧劑混合，擠出造粒，得所述馬來酸酐接枝聚丙烯。
43、更進一步地，所述過氧化物包括過氧化二異丙苯、2,5-二甲基-2,5-雙(叔丁基過氧基)己烷、1,1-雙（叔丁基過氧基）-3,3,5-三甲基環己烷中的一種或多種。
44、優選地，所述聚丙烯和過氧化物的質量比為1：（0.001~0.01）。
45、優選地，所述聚丙烯和馬來酸酐的質量比為1：（0.01~0.1）。
46、進一步地，所述抗氧劑包括受阻酚類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑、硫代酯類抗氧劑中的一種或多種。
47、優選地，所述聚丙烯和抗氧劑的質量比為1：（0.001~0.005）。
48、進一步地，所述擠出造粒的溫度為180~300?℃；所述擠出造粒的擠出機的螺桿轉速為300~500?rpm，停留時間為90~180?s。
49、進一步地，所述聚丙烯復合材料還包括如下重量份數的組分：其他助劑0~1份。
50、更進一步地，所述其他助劑包括抗氧劑和/或潤滑劑。
51、通常地，聚丙烯復合材料中，抗氧劑的份數為0~0.5份，潤滑劑的份數為0~0.5份。
52、進一步地，所述抗氧劑包括受阻酚類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑、硫代酯類抗氧劑中的一種或多種。
53、更進一步地，所述受阻酚類抗氧劑包括但不限于抗氧劑sonox?1010和/或sonox1076。
54、更進一步地，所述亞磷酸酯類抗氧劑包括但不限于sonox?168。
55、更進一步地，所述硫代酯類抗氧劑包括但不限于二烷基硫代磷酸三丙酯（dltdp）。
56、進一步地，所述潤滑劑包括乙撐基雙硬脂酰胺（ebs）、struktol?tr451、芥酸酰胺中的一種或多種。
57、本發明保護上述聚丙烯復合材料的制備方法，包括如下步驟：
58、按配方量，將各組分混勻，熔融擠出，造粒，得聚丙烯復合材料。
59、進一步地，所述擠出造粒的溫度為80~250?℃；所述擠出造粒的擠出機的螺桿轉速為300~500?rpm，螺桿徑厚比為36~48：1，比能耗為0.15~0.20?kw·h/kg。
60、本發明保護前述聚丙烯復合材料在制備汽車結構件中的應用。
61、本發明保護一種聚丙烯制件，由前述聚丙烯復合材料制得。
62、進一步地，所述聚丙烯制件的具體種類可為汽車電驅系統結構件、動力電池系統結構件中的一種或兩種。
63、與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
64、本發明提供了一種聚丙烯復合材料，其兼具優異的導熱性能、耐濕熱老化性能以及低線性膨脹系數。