本發(fā)明屬于防海生物材料，具體涉及一種防海生物裝置用耐磨聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、在海洋資源勘探過程中，諸如藻類、細(xì)菌、藤壺等都有附著在水中物體表面的現(xiàn)象，包括海上鉆井平臺(tái)、船舶和近海水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)備等。這種現(xiàn)象被稱為海洋生物污損。污損生物的累積會(huì)增加海上平臺(tái)等裝置的粗糙度和重量，從而增加極端天氣下，海上平臺(tái)的受力，降低海上平臺(tái)的壽命。因此，迫切需要開發(fā)高效環(huán)保的海洋防污技術(shù)。

2、目前，提出了一系列的防海生物裝置，利用海浪的起伏以及海底洋流的驅(qū)動(dòng)，對海上平臺(tái)導(dǎo)管架上的海生物進(jìn)行清除，但這種裝置對專用料的要求很高，常規(guī)高分子材料在惡劣的海洋環(huán)境中經(jīng)常遭受破壞，因此，需要開發(fā)高強(qiáng)度高耐磨的專用料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種防海生物裝置用耐磨聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法，以獲得力學(xué)強(qiáng)度高、耐磨性好的聚乙烯復(fù)合材料。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供了一種防海生物裝置用耐磨聚乙烯復(fù)合材料，所述聚乙烯復(fù)合材料包括gly-nu-1000耐磨填料、聚乙烯(hdpe)基質(zhì)、增容劑、抗氧劑；所述gly-nu-1000耐磨填料以nu-1000金屬有機(jī)框架為基礎(chǔ)并利用甘氨酸(gly)修飾而成；所述增容劑為聚乙烯接枝馬來酸酐(pe-g-mah)。

4、所述聚乙烯基質(zhì)的密度為0.94～0.96g/cm3。

5、本發(fā)明還提供了上述防海生物裝置用耐磨聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

6、s1、制備gly-nu-1000耐磨填料：首先利用二氯氧化鋯(zrocl2·8h2o)和1,3,6,8-四[對苯甲酸]芘(h4tbapy)反應(yīng)制備nu-1000，再將nu-1000活化，最后將甘氨酸(gly)和活化后的nu-1000反應(yīng)，制備得到gly-nu-1000晶體；

7、s2、制備聚乙烯復(fù)合材料：將gly-nu-1000耐磨填料、聚乙烯基質(zhì)、聚乙烯接枝馬來酸酐、抗氧劑和加工助劑混合，使用注塑機(jī)對復(fù)合材料進(jìn)行注塑，即得聚乙烯復(fù)合材料(gly-nu-1000/hdpe)。所述gly-nu-1000表面上的伯氨基可以與聚乙烯接枝馬來酸酐反應(yīng)生成化學(xué)酰胺鍵，所述聚乙烯接枝馬來酸酐除了可與gly-nu-1000反應(yīng)生成酰胺鍵外，其聚乙烯主鏈可與聚乙烯基質(zhì)互溶，形成混合體系內(nèi)有機(jī)無機(jī)之間的化學(xué)鍵接位點(diǎn)。

8、優(yōu)選地，所述s1中制備gly-nu-1000耐磨填料的具體步驟如下：

9、s1.1、nu-1000的合成：將zrocl2·8h2o、苯甲酸溶解到二甲基甲酰胺(dmf)溶劑中，持續(xù)攪拌至溶液澄清得到a溶液；將h4tbapy溶解到二甲基甲酰胺中，攪拌得到b溶液；再分別將兩個(gè)溶液進(jìn)行加熱后在攪拌狀態(tài)下緩慢將b溶液加入到a溶液中，然后將混合溶液在加熱條件下反應(yīng)完成，過濾并用二甲基甲酰胺溶劑洗滌，得到黃色nu-1000粉末；

10、s1.2、nu-1000的活化：將nu-1000粉末分散在二甲基甲酰胺溶液中，加入10m?hcl溶液，將混合溶液水熱加熱，活化完成后過濾，并用二甲基甲酰胺溶液和丙酮洗滌，真空干燥，得到活化的nu-1000粉末。

11、s1.3、gly-nu-1000的制備：將活化的nu-1000加入二甲基甲酰胺溶液，然后加入甘氨酸，攪拌均勻后，加熱反應(yīng)；反應(yīng)完成后的樣品依次用二甲基甲酰胺溶液和丙酮洗滌，真空干燥，得到gly-nu-1000晶體粉末。

12、優(yōu)選地，所述s1.1中zrocl2·8h2o與苯甲酸的摩爾比為3:100；a溶液與b溶液分別轉(zhuǎn)移至密閉容器并置于100℃烘箱中加熱1小時(shí)；在攪拌狀態(tài)下緩慢將b溶液加入到a溶液中，然后將混合溶液轉(zhuǎn)移到ptfe內(nèi)稱的水熱反應(yīng)釜中加熱12小時(shí)，反應(yīng)條件為120℃。

13、優(yōu)選地，所述s1.2中二甲基甲酰胺溶液與10m?hcl溶液的體積比為15:1，混合溶液轉(zhuǎn)移到ptfe內(nèi)稱的水熱反應(yīng)釜中加熱12小時(shí)，反應(yīng)條件為120℃。

14、優(yōu)選地，所述s1.3中將活化的nu-1000加入二甲基甲酰胺溶液，然后加入甘氨酸，攪拌均勻后，在80℃烘箱中反應(yīng)12小時(shí)。

15、最后，本發(fā)明提供了上述防海生物裝置用耐磨聚乙烯復(fù)合材料在防海生物裝置制備中的應(yīng)用。

16、本發(fā)明的有益效果是：

17、本發(fā)明制備了一種全新的基于金屬鋯的高耐磨無機(jī)填料，該材料以nu-1000金屬有機(jī)框架為基礎(chǔ)進(jìn)行合成，并利用甘氨酸進(jìn)一步修飾，制備gly-nu-1000，甘氨酸修飾后的gly-nu-1000不僅具有鋯基mof的高耐磨性，同時(shí)在nu-1000周圍生長大量的氨基。此外，添加了一定量的聚乙烯接枝馬來酸酐(pe-g-mah)作為增容劑。在聚乙烯基質(zhì)的非晶區(qū)，gly-nu-1000表面的大量伯氨基通過酰胺化學(xué)鍵連接增容劑pe-g-mah中的酸酐基團(tuán)，而pe-g-mah的聚乙烯鏈則和聚乙烯基體混溶，從而可在非晶區(qū)同時(shí)提高材料的力學(xué)強(qiáng)度和耐磨性，從而得到高強(qiáng)度高耐磨的防海生物裝置專用復(fù)合材料。

技術(shù)特征：

1.一種防海生物裝置用耐磨聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述聚乙烯復(fù)合材料包括gly-nu-1000耐磨填料、聚乙烯基質(zhì)、增容劑、抗氧劑；所述gly-nu-1000耐磨填料以nu-1000金屬有機(jī)框架為基礎(chǔ)并利用甘氨酸修飾而成；所述增容劑為聚乙烯接枝馬來酸酐。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防海生物裝置用耐磨聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述聚乙烯基質(zhì)的密度為0.94～0.96g/cm3。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防海生物裝置用耐磨聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防海生物裝置用耐磨聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述s1中制備gly-nu-1000耐磨填料的具體步驟如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的防海生物裝置用耐磨聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述s1.1中zrocl2·8h2o與苯甲酸的摩爾比為3:100；a溶液與b溶液分別轉(zhuǎn)移至密閉容器并置于100℃烘箱中加熱1小時(shí)；在攪拌狀態(tài)下緩慢將b溶液加入到a溶液中，然后將混合溶液轉(zhuǎn)移到ptfe內(nèi)稱的水熱反應(yīng)釜中加熱12小時(shí)，反應(yīng)條件為120℃。

6.用于噴涂權(quán)利要求4所述的防海生物裝置用耐磨聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述s1.2中二甲基甲酰胺溶液與10mhcl溶液的體積比為15:1，混合溶液轉(zhuǎn)移到ptfe內(nèi)稱的水熱反應(yīng)釜中加熱12小時(shí)，反應(yīng)條件為120℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的防海生物裝置用耐磨聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述s1.3中將活化的nu-1000加入二甲基甲酰胺溶液，然后加入甘氨酸，攪拌均勻后，在80℃烘箱中反應(yīng)12小時(shí)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防海生物裝置用耐磨聚乙烯復(fù)合材料在防海生物裝置制備中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于防海生物材料技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種防海生物裝置用耐磨聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明制備了一種全新的基于金屬鋯的高耐磨無機(jī)填料，該材料以NU?1000金屬有機(jī)框架為基礎(chǔ)進(jìn)行合成，并利用甘氨酸進(jìn)一步修飾，制備Gly?NU?1000，甘氨酸修飾后的Gly?NU?1000不僅具有鋯基的高耐磨性，同時(shí)在NU?1000周圍生長大量的氨基。此外，添加了PE?g?MAH作為增容劑，在聚乙烯基質(zhì)的非晶區(qū)，Gly?NU?1000表面的大量伯氨基通過酰胺化學(xué)鍵連接增容劑PE?g?MAH中的酸酐基團(tuán)，而PE?g?MAH的聚乙烯鏈則和聚乙烯基體混溶，從而可在非晶區(qū)同時(shí)提高材料的力學(xué)強(qiáng)度和耐磨性，從而得到高強(qiáng)度高耐磨的防海生物裝置專用復(fù)合材料。

技術(shù)研發(fā)人員：劉法謙,張強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中科阿爾法（青島）石化科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28