CN104292716A - 增塑增韧聚乙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了增塑增韧聚乙烯复合材料及其制备方法，该增塑增韧聚乙烯复合材料包括以下重量份计的原料：聚乙烯10～50份、聚苯硫40～60份、三甲基磷酸二甲酯70～80份、醋酸乙氧基乙酯70～100份、环己酮40～80份、硬脂酸钠70～90份、石墨40～60份、稳定剂50～80份、促进剂50～90份、橡胶40～100份。制备方法：将聚乙烯、聚苯硫、三甲基磷酸二甲酯混合均匀，升温至50～60℃反应20～30分钟，冷却；加入剩余组分，在高速搅拌机上混合均匀；将混合均匀的粒料通过双螺杆挤出机挤出造粒。本发明所得增塑增韧聚乙烯复合材料的断裂强度为70～78MPa，简支梁缺口冲击强度为23～28KJ·m2，拉伸强度为130～140MPa，具有良好的增韧增速效果。

Description

增塑增韧聚乙烯复合材料及其制备方法
技术领域
    本发明属于高分子材料领域，尤其涉及增塑增韧聚乙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚乙烯（polyethylene ，简称PE）是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上，也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能（最低使用温度可达-100～-70°C），化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀（不耐具有氧化性质的酸）。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良。
聚乙烯依聚合方法、分子量高低、链结构之不同，分高密度聚乙烯、低密度聚乙烯及线性低密度聚乙烯。低密度聚乙烯(LOW DENSITY POLYETHYLENE，LDPE)俗称高压聚乙烯，因密度较低，材质最软，主要用在塑胶袋、农业用膜等。高密度聚乙烯(HIGH DENSITY POLYETHYLENE，HDPE)俗称低压聚乙烯，与LDPE及LLDPE相较，有较高之耐温、耐油性、耐蒸汽渗透性及抗环境应力开裂性，此外电绝缘性和抗冲击性及耐寒性能很好，主要应用于吹塑、注塑等领域。线型低密度聚乙烯(LINEAR LOW DENSITY POLYETHYLENE，LLDPE)，则是乙烯与少量高级Α-烯烃在催化剂存在下聚合而成之共聚物。LLDPE外观与LDPE相似，透明性较差些，惟表面光泽好，具有低温韧性、高模量、抗弯曲和耐应力开裂性，低温下抗冲击强度较佳等优点。LLDPE应用领域几乎已渗透到所有LDPE市场。现阶段LLDPE和HDPE处于生命周期的成长阶段；LDPE则在1980代末逐渐进入发展成熟期，世界上已少有LDPE设备投产。聚乙烯可用挤出、注射、模塑、吹塑和熔纺等方法成型，广泛应用于工业、农业、包装及日常工业中，在中国应用相当广泛，薄膜是其最大的用户，约消耗低密度聚乙烯77%，高密度聚乙烯的18%，另外，注塑制品、电线电缆、中空制品等都在其消费结构中占有较大的比例，在塑料工业中占有举足轻重的地位。
申请号为200710173737.3、发明名称为“聚乙烯薄膜”的中国专利申请公开了一种轻质聚乙烯薄膜。由下列重量份的原料制备而成:聚乙烯薄膜复合母料 2-50份;聚乙烯50-98份,其中,所述聚乙烯薄膜复合母料,由下列重量份的原料制备而成:填料 80-100份;聚烯烃 5-25份;聚和改性物 10-15份;脂肪酸 11-15份;矿物油 2-8份;偶联剂 2-3份;交联剂 0.1-0.08份。该发明所述的轻质聚乙烯薄膜比重在0.8～0.95G/CM3,在降低成品薄膜成本的同时其关健物理性能没有下降,断裂伸长率≥150%、拉伸性能≥25MPA、热合强度≥6.0。但是该专利的抗冲击强度较小，从而使得使用范围受限。
申请号为201180046952.1、发明名称为“聚乙烯挤出制品”的中国专利申请包含通过聚合法获得的乙烯聚合物的挤出制品，特别是膜，所述聚合法是在通过使下列组分接触获得的产物存在下进行的：(a)包含卤化镁、具有至少Ti-卤素键的钛化合物和任选一种或多种内给电子体化合物的固体催化剂组分，(b)烃基铝化合物，(c)任选外给电子体化合物，和(d)用含有具有至少10个碳原子的烷基的羧酸进行部分酯化的多元醇。该专利的断裂强度和拉伸强度不高。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供增塑增韧聚乙烯复合材料及其制备方法，增塑增韧聚乙烯复合材料，机械性能和力学性能良好。
本发明采用以下技术方案：
增塑增韧聚乙烯复合材料，包括以下重量份计的原料：聚乙烯10～50份、聚苯硫40～60份、三甲基磷酸二甲酯70～80份、醋酸乙氧基乙酯70～100份、环己酮40～80份、硬脂酸钠70～90份、石墨40～60份、稳定剂50～80份、促进剂50～90份、橡胶40～100份。
作为本发明的进一步改进，包括以下重量份计的原料：聚乙烯35份、聚苯硫50份、三甲基磷酸二甲酯75份、醋酸乙氧基乙酯80份、环己酮60份、硬脂酸钠80份、石墨50份、稳定剂60份、促进剂70份、橡胶60份。
    作为本发明的进一步改进，稳定剂是硬脂酸钙、柠檬酸钙、硬脂酸锌或柠檬酸锌中的一种。
    作为本发明的进一步改进，促进剂是环烷酸钴、异辛酸钴、异辛酸锌、N，N-二甲基苯胺、N，N-二乙基苯胺或磷酸钒中的一种。
    作为本发明的进一步改进，橡胶是氟橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、硅橡胶或聚醚橡胶中的一种。
    增塑增韧聚乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚乙烯、聚苯硫、三甲基磷酸二甲酯混合均匀，升温至50～60℃反应20～30分钟，冷却；
（2）加入醋酸乙氧基乙酯、环己酮、硬脂酸钠、石墨、稳定剂、促进剂、橡胶，在高速搅拌机上混合均匀，高速搅拌机的转速为1000～2000转/分钟，搅拌时间为1～2小时；
（3）将混合均匀的粒料通过双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度为100～200℃，转速为50～60转/分钟。
    作为本发明的进一步改进，步骤（2）转速为1500转/分钟，搅拌时间为1.5小时。
    作为本发明的进一步改进，步骤（3）螺杆温度为150℃，转速为55转/分钟。
技术效果
    本发明的断裂强度为70～78MPa，简支梁缺口冲击强度为23～28KJ·m2，拉伸强度为130～140MPa，不含醋酸乙氧基乙酯的复合材料断裂强度为50MPa，简支梁缺口冲击强度为12KJ·m2，拉伸强度为97MPa，本发明的各项性能均优于对比例，具有良好的增韧增速效果，机械性能和力学性能好。
具体实施方式
    下面结合具体实施例对本发明作进一步详细介绍。
实施例1
增塑增韧聚乙烯复合材料，包括以下重量份计的原料：聚乙烯10份、聚苯硫40份、三甲基磷酸二甲酯70份、醋酸乙氧基乙酯70份、环己酮40份、硬脂酸钠70份、石墨40份、稳定剂50份、促进剂50份、橡胶40份。
稳定剂是硬脂酸锌。
促进剂是环烷酸钴。
橡胶是氟橡胶。
    增塑增韧聚乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚乙烯、聚苯硫、三甲基磷酸二甲酯混合均匀，升温至50～60℃反应20～30分钟，冷却；
（2）加入醋酸乙氧基乙酯、环己酮、硬脂酸钠、石墨、稳定剂、促进剂、橡胶，在高速搅拌机上混合均匀，高速搅拌机的转速为1000～2000转/分钟，搅拌时间为1～2小时；
（3）将混合均匀的粒料通过双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度为100～200℃，转速为50～60转/分钟。
实施例2
增塑增韧聚乙烯复合材料，包括以下重量份计的原料：聚乙烯50份、聚苯硫60份、三甲基磷酸二甲酯80份、醋酸乙氧基乙酯100份、环己酮80份、硬脂酸钠90份、石墨60份、稳定剂80份、促进剂90份、橡胶100份。
稳定剂是柠檬酸锌。
促进剂是N，N-二乙基苯胺。
橡胶是聚醚橡胶。
    增塑增韧聚乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚乙烯、聚苯硫、三甲基磷酸二甲酯混合均匀，升温至50～60℃反应20～30分钟，冷却；
（2）加入醋酸乙氧基乙酯、环己酮、硬脂酸钠、石墨、稳定剂、促进剂、橡胶，在高速搅拌机上混合均匀，高速搅拌机的转速为1000～2000转/分钟，搅拌时间为1～2小时；
（3）将混合均匀的粒料通过双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度为100～200℃，转速为50～60转/分钟。
实施例3
增塑增韧聚乙烯复合材料，包括以下重量份计的原料：聚乙烯35份、聚苯硫50份、三甲基磷酸二甲酯75份、醋酸乙氧基乙酯80份、环己酮60份、硬脂酸钠80份、石墨50份、稳定剂60份、促进剂70份、橡胶60份。
稳定剂是柠檬酸钙。
促进剂是N，N-二甲基苯胺。
橡胶是丁基橡胶。
    增塑增韧聚乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚乙烯、聚苯硫、三甲基磷酸二甲酯混合均匀，升温至50～60℃反应20～30分钟，冷却；
（2）加入醋酸乙氧基乙酯、环己酮、硬脂酸钠、石墨、稳定剂、促进剂、橡胶，在高速搅拌机上混合均匀，高速搅拌机的转速为1000～2000转/分钟，搅拌时间为1～2小时；
（3）将混合均匀的粒料通过双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度为100～200℃，转速为50～60转/分钟。
实施例4
增塑增韧聚乙烯复合材料，包括以下重量份计的原料：聚乙烯15份、聚苯硫45份、三甲基磷酸二甲酯78份、醋酸乙氧基乙酯75份、环己酮45份、硬脂酸钠75份、石墨45份、稳定剂55份、促进剂55份、橡胶45份。
稳定剂是硬脂酸锌。
促进剂是异辛酸钴。
橡胶是硅橡胶。
    增塑增韧聚乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚乙烯、聚苯硫、三甲基磷酸二甲酯混合均匀，升温至50～60℃反应20～30分钟，冷却；
（2）加入醋酸乙氧基乙酯、环己酮、硬脂酸钠、石墨、稳定剂、促进剂、橡胶，在高速搅拌机上混合均匀，高速搅拌机的转速为1000～2000转/分钟，搅拌时间为1～2小时；
（3）将混合均匀的粒料通过双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度为100～200℃，转速为50～60转/分钟。
对比例
    与实施例1相同，不同的是：不含醋酸乙氧基乙酯。
性能测试
对实施例1～3和对比例进行性能测试，结果见表1。
表1
  实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例
断裂强度MPa 70 73 78 76 50
简支梁缺口冲击强度KJ·m2 23 25 28 26 12
拉伸强度MPa 130 138 140 136 97
    结论：根据表1可知，本发明的断裂强度为70～78MPa，简支梁缺口冲击强度为23～28KJ·m2，拉伸强度为130～140MPa，对比例的断裂强度为50MPa，简支梁缺口冲击强度为12KJ·m2，拉伸强度为97MPa，本发明的各项性能均优于对比例，具有良好的增韧增速效果。

Claims (8)

1.增塑增韧聚乙烯复合材料，其特征在于，包括以下重量份计的原料：聚乙烯10～50份、聚苯硫40～60份、三甲基磷酸二甲酯70～80份、醋酸乙氧基乙酯70～100份、环己酮40～80份、硬脂酸钠70～90份、石墨40～60份、稳定剂50～80份、促进剂50～90份、橡胶40～100份。
2.根据权利要求1所述的增塑增韧聚乙烯复合材料，其特征在于：包括以下重量份计的原料：聚乙烯35份、聚苯硫50份、三甲基磷酸二甲酯75份、醋酸乙氧基乙酯80份、环己酮60份、硬脂酸钠80份、石墨50份、稳定剂60份、促进剂70份、橡胶60份。
3.根据权利要求1所述的增塑增韧聚乙烯复合材料，其特征在于：稳定剂是硬脂酸钙、柠檬酸钙、硬脂酸锌或柠檬酸锌中的一种。
4.根据权利要求1所述的增塑增韧聚乙烯复合材料，其特征在于：促进剂是环烷酸钴、异辛酸钴、异辛酸锌、N，N-二甲基苯胺、N，N-二乙基苯胺或磷酸钒中的一种。
5.根据权利要求1所述的增塑增韧聚乙烯复合材料，其特征在于：橡胶是氟橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、硅橡胶或聚醚橡胶中的一种。
6.权利要求1所述的增塑增韧聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将聚乙烯、聚苯硫、三甲基磷酸二甲酯混合均匀，升温至50～60℃反应20～30分钟，冷却；
（2）加入醋酸乙氧基乙酯、环己酮、硬脂酸钠、石墨、稳定剂、促进剂、橡胶，在高速搅拌机上混合均匀，高速搅拌机的转速为1000～2000转/分钟，搅拌时间为1～2小时；
（3）将混合均匀的粒料通过双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度为100～200℃，转速为50～60转/分钟。
7.根据权利要求6所述的增塑增韧聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）转速为1500转/分钟，搅拌时间为1.5小时。
8.根据权利要求6所述的增塑增韧聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）螺杆温度为150℃，转速为55转/分钟。
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