本發(fā)明涉及高分子材料，具體涉及一種含有納米增強(qiáng)料的pe材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、聚乙烯(pe)作為一種熱塑性塑料，是目前塑料工業(yè)中產(chǎn)量最大、應(yīng)用最為廣泛的塑料品種之一，在現(xiàn)代工業(yè)和生活中扮演著不可或缺的角色。聚乙烯具有多種優(yōu)點(diǎn)如耐腐蝕性，不易被大多數(shù)酸、堿、鹽化學(xué)物質(zhì)侵蝕，非導(dǎo)電材料，電絕緣性良好，易于加工成型，可以通過多種工藝加工成各種尺寸和形狀的產(chǎn)品，耐低溫性，無毒無味，質(zhì)量較輕，可以回收再利用，聚乙烯被廣泛應(yīng)用，可以制備成保鮮膜、地膜等薄膜制品，制備成盆、桶等日用品，制備成用于供水、農(nóng)業(yè)灌溉、煤氣輸送的管材等，制備成包裝材料、汽車內(nèi)飾、汽車輪胎、電子設(shè)備的產(chǎn)品外殼和組件等。

2、但是聚乙烯應(yīng)用在電氣電纜護(hù)套材料和電子設(shè)備中，不僅需要優(yōu)良的力學(xué)性能，保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整，免受外部環(huán)境干擾，可以避免材料在受到外力沖擊或應(yīng)力集中時破損；另外聚乙烯材料長時間處于高溫環(huán)境時，由于聚乙烯材料耐高溫性能較差，容易軟化變形，加速材料的老化過程，造成力學(xué)性能如拉伸強(qiáng)度下降等，影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，導(dǎo)致材料使用壽命縮短，存在安全隱患，因此聚乙烯材料仍存在力學(xué)性能不足和耐高溫性能較差的缺陷，限制了聚乙烯材料的應(yīng)用，納米增強(qiáng)料是由納米級尺寸的粒子或者纖維組成，具有較高的比表面積和獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，加入到聚合物材料中，可以提升基礎(chǔ)性能，利用納米增強(qiáng)料對聚乙烯材料進(jìn)行改性，具有重要的研究價值；公開號為cn110229400b的專利，公開了一種pe納米復(fù)合材料及其制備方法，通過制備膏狀納米材料混合物，再與pe顆?；旌蠑嚢栊纬晒不煳?，共混物經(jīng)過熔融共混，得到pe納米復(fù)合材料，納米復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度在pe基料的基礎(chǔ)上均得到提升。本發(fā)明通過制備納米增強(qiáng)料和耐高溫添加組分，添加到聚乙烯材料中提高聚乙烯材料的力學(xué)性能和耐高溫性能，使得聚乙烯材料更具安全性和可靠性，擴(kuò)大聚乙烯材料的應(yīng)用范圍。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決背景技術(shù)中提到的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種含有納米增強(qiáng)料的pe材料及其制備方法。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種含有納米增強(qiáng)料的pe材料，包括以下重量份的原料：65-85份低密度聚乙烯，3-5份納米增強(qiáng)料、4-6份耐高溫添加組分、4-8份相容劑、0.5-2.5份潤滑劑、0.5-2.5份抗氧化劑。

4、進(jìn)一步地，所述納米增強(qiáng)料的制備方法包括以下步驟：

5、步驟a、將納米c60加入甲苯溶液中，攪拌均勻后，加入3-氯丙烯和引發(fā)劑，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，將溫度升高至65-75℃，反應(yīng)6-8h，收集產(chǎn)物，洗滌，真空干燥，得到改性納米c60；

6、步驟b、將改性納米c60加入二甲基亞砜中，加入端羥基超支化聚酯和堿性催化劑，將溫度升高至70-90℃，攪拌反應(yīng)5-8h，洗滌、真空干燥，得到納米增強(qiáng)料。

7、通過采用上述技術(shù)方案，利用3-氯丙烯對納米c60進(jìn)行化學(xué)改性，得到具有活性氯取代基的改性納米c60,利用改性納米c60結(jié)構(gòu)中的活性氯取代基與端羥基超支化聚酯結(jié)構(gòu)中的羥基發(fā)生反應(yīng)，得到納米增強(qiáng)料。經(jīng)過化學(xué)改性后的納米c60表面含有有機(jī)過渡層，能夠有效改善與聚乙烯基體之間的相容性，使得納米增強(qiáng)料在聚乙烯基體中分散性良好，防止納米增強(qiáng)料發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，提高了與聚乙烯基體的結(jié)合力，能夠充分發(fā)揮納米c60的優(yōu)勢，增強(qiáng)聚乙烯基體的力學(xué)性能，此外超支化聚酯具有獨(dú)特的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，含有大量的支化點(diǎn)，可以延伸至聚乙烯基體各個區(qū)域，產(chǎn)生物理交聯(lián)作用，與聚乙烯分子鏈形成互穿網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)與聚乙烯基體之間的界面結(jié)合力，使聚乙烯材料分子鏈結(jié)構(gòu)更加致密，受到外力作用時，互穿網(wǎng)絡(luò)能夠更有效的分散和傳遞應(yīng)力，進(jìn)一步提高聚乙烯材料的力學(xué)性能。

8、進(jìn)一步地，步驟a中，所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈或偶氮二異庚腈。

9、進(jìn)一步地，步驟b中，所述堿性催化劑為碳酸鉀或碳酸鈉。

10、進(jìn)一步地，所述耐高溫添加組分的制備方法包括以下步驟：

11、s1、將聚異戊二烯加入至甲苯溶液中，混合均勻后，加入乙酸和過氧化氫，隨即將溫度升高至45-55℃，反應(yīng)3-5h，沉淀、洗滌、真空干燥至恒重，得到環(huán)氧化聚異戊二烯；

12、s2、將環(huán)氧化聚異戊二烯加入二甲苯中，混合均勻后，加入4,4-二氨基二苯醚，隨即將溫度升高至80-90℃，反應(yīng)4-6h，降至室溫后，出料，得到耐高溫添加組分。

13、通過采用上述技術(shù)方案，在乙酸和過氧化氫的共同作用下，將聚異戊二烯結(jié)構(gòu)中的雙鍵氧化成環(huán)氧基團(tuán)，得到環(huán)氧化聚異戊二烯，環(huán)氧化聚異戊二烯結(jié)構(gòu)中的環(huán)氧基團(tuán)與4,4-二氨基二苯醚結(jié)構(gòu)中的氨基發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，得到具有活性羥基的耐高溫添加組分。耐高溫添加組分結(jié)構(gòu)中含有二苯醚基耐高溫剛性環(huán)，具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，能夠提高聚乙烯材料的耐高溫性能，聚異戊二烯分子鏈具有較好的柔韌性和彈性，能夠在受到外力沖擊時吸收和分散能量，減少裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)大，提高聚乙烯材料的韌性，此外，在加工過程中，耐高溫添加組分結(jié)構(gòu)中的活性羥基能夠與相容劑產(chǎn)生作用，與聚乙烯基體材料的分子鏈相互交聯(lián)，提高交聯(lián)密度，增強(qiáng)聚乙烯材料的內(nèi)聚力，進(jìn)一步提高聚乙烯材料的韌性和耐高溫性能。

14、進(jìn)一步地，s1中，所述乙酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85-90％，過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32-35％，乙酸與過氧化氫的體積比為1：1。

15、進(jìn)一步地，所述相容劑為聚乙烯接枝馬來酸酐；所述潤滑劑為聚乙烯蠟、硬脂酸鋅或硬脂酸鈣中任意一種；所述抗氧化劑為抗氧化劑1010或抗氧化劑1076。

16、一種含有納米增強(qiáng)料的pe材料的制備方法，包括以下步驟：

17、步驟一、向高速混料機(jī)中加入低密度聚乙烯、納米增強(qiáng)料、耐高溫添加組分、相容劑、潤滑劑、抗氧化劑，設(shè)置轉(zhuǎn)速為500-800r/min，攪拌20-40min，得到混合基料；

18、步驟二、將混合基料加入至雙螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融擠出，冷卻，造粒，得到pe材料。

19、進(jìn)一步地，步驟二中，所述熔融擠出溫度為150-200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為150-250r/min。

20、本發(fā)明的有益效果：

21、本發(fā)明通過制備納米增強(qiáng)料和耐高溫添加組分，加入到聚乙烯材料中，制備的pe材料拉伸強(qiáng)度高達(dá)27.2mpa，斷裂伸長率高達(dá)160.2％，維卡軟化溫度高達(dá)109.2℃，具備優(yōu)異的力學(xué)性能、韌性和耐高溫性能，pe材料能夠在高溫環(huán)境下保持穩(wěn)定的性能，在受到外力作用時，不易損壞，提高了安全性和可靠性，延長了pe材料的使用壽命，拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域。

22、當(dāng)然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種含有納米增強(qiáng)料的pe材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：65-85份低密度聚乙烯，3-5份納米增強(qiáng)料、4-6份耐高溫添加組分、4-8份相容劑、0.5-2.5份潤滑劑、0.5-2.5份抗氧化劑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含有納米增強(qiáng)料的pe材料，其特征在于，所述納米增強(qiáng)料的制備方法包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含有納米增強(qiáng)料的pe材料，其特征在于，步驟a中，所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈或偶氮二異庚腈。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含有納米增強(qiáng)料的pe材料，其特征在于，步驟b中，所述堿性催化劑為碳酸鉀或碳酸鈉。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含有納米增強(qiáng)料的pe材料，其特征在于，所述耐高溫添加組分的制備方法包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種含有納米增強(qiáng)料的pe材料，其特征在于，s1中，所述乙酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85-90％，過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32-35％，乙酸與過氧化氫的體積比為1：1。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含有納米增強(qiáng)料的pe材料，其特征在于，所述相容劑為聚乙烯接枝馬來酸酐；所述潤滑劑為聚乙烯蠟、硬脂酸鋅或硬脂酸鈣中任意一種；所述抗氧化劑為抗氧化劑1010或抗氧化劑1076。

8.一種如權(quán)利要求1所述的含有納米增強(qiáng)料的pe材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種含有納米增強(qiáng)料的pe材料的制備方法，其特征在于，步驟二中，所述熔融擠出溫度為150-200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為150-250r/min。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種含有納米增強(qiáng)料的PE材料及其制備方法，該P(yáng)E材料包括以下原料：低密度聚乙烯、納米增強(qiáng)料、耐高溫添加組分、相容劑、潤滑劑、抗氧化劑；以低密度聚乙烯為基體，加入納米增強(qiáng)料，通過納米C60與超支化聚酯接枝，有效改善納米C60與基體的相容性，避免納米C60在基體中發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，更好的發(fā)揮納米C60的優(yōu)勢，提高PE材料的力學(xué)性能；加入耐高溫添加組分，利用柔韌性良好的聚異戊二烯分子鏈分散和吸收外界沖擊能量，改善基體的韌性，在聚異戊二烯結(jié)構(gòu)中引入二苯醚基耐高溫剛性環(huán)，在加工過程中能與相容劑產(chǎn)生作用與基體發(fā)生交聯(lián)，進(jìn)一步提升PE材料的耐高溫性能和韌性。

技術(shù)研發(fā)人員：金巍東,金巍忠,盛廬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：杭州金泰塑業(yè)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9