[发明专利]一种高韧性高强度聚乙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料及其成型加工领域，涉及一种聚乙烯复合材料及其制备方法，具体的说是一种高韧性高强度聚乙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚乙烯是由乙烯直接聚合所得到的聚合物，是化学组成和分子结构最简单、生产量最大的塑料品种。由于聚乙烯具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70～-100℃),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,电绝缘性能优良，其产量和消费量居各种合成树脂之首，而且其年均增长率高达3％-5％。聚乙烯最初专用于高频绝缘材料，现还用于挤出成型各种薄膜、中空吹塑成各种容器、挤出成形各种型材及单丝、注塑成各种工业用品及日常用品、挤出成型电线电缆包皮等。2001年我国聚乙烯表观消费量为7189 kt，其中聚乙烯专用树脂(特指棚膜、高强度薄膜、管材、中空容器、铝塑复合板、电线电缆、涂层料、EVA树脂等8种产品)的消费量约为2600 kt，占其总消费量的36.2％。

但由于PE的力学强度低、收缩率大等缺点，极大地限制了其作为结构材料应用。采用纤维增强可以有效地提高PE材料的力学性能，因此近几十年来纤维增强PE作为多用途、高性能和经济性的材料，在汽车、交通运输及海洋业等领域有着广泛的应用，但使用的增强材料多为短纤维，不能满足要求更高的场合；而玻璃毡增强PE虽然有良好的力学性能，但是其成型加工方法限制了其应用领域。同时，存在的一个问题是，增强材料的加入会很大程度上损失材料固有的冲击性能，为此，在对材料增强改性的同时，须同时改善材料冲击性能，才能满足很多的应用场合。然而，现有的增强增韧改性聚烯烃的许多方法都存在定缺点，如在硬性塑料中加入橡胶弹性体粒子，可大幅度提高冲击强度，但其拉伸强度有所下降；加入纤维可大幅度提高拉伸强度，但冲击强度，特别是断裂伸长率常常有所下降；采用液晶聚合物高分子材科的原位复合增强等，可使材料的拉伸及冲击强度均有所改善，但断裂伸长率仍有所下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种高韧性高强度聚乙烯复合材料及其制备方法，具有高强度，高耐热，高韧性的特点，可替代现有工程塑料，广泛应用于汽车、电器等领域。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种高韧性高强度聚乙烯复合材料，按重量百分比由以下组分组成：

聚乙烯60-85%，酚醛树脂5-30%，固化剂0.4-3%，相容剂3-15%，增韧剂5-10%，抗氧剂0.1-1%，润滑剂0.3-0.8%；酚醛树脂为热塑性线型酚醛树脂。

热塑性线型酚醛树脂的使用可以确保在挤出过程中，树脂的充分熔融和均匀混合，同时与聚乙烯形成互穿网络结构。

高韧性高强度聚乙烯复合材料的制备方法，按以下步骤进行：

⑴配料：将聚乙烯、酚醛树脂、固化剂、相容剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂按比例称重后置于高速搅拌机中搅拌混合5-10分钟；

⑵挤出：将配好的料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，物料在螺杆挤出机中的停留时间为2-3分钟，螺杆温度为150-200℃，螺杆转速为300-400 转/分。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的高韧性高强度聚乙烯复合材料，聚乙烯熔融指数为2-20g/10min。

前述的高韧性高强度聚乙烯复合材料，聚乙烯为线性低密度聚乙烯或高密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯与高密度聚乙烯的混合物，线性低密度聚乙烯与高密度聚乙烯的混合物的配比为3：7-7：3。

前述的高韧性高强度聚乙烯复合材料，抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂组成的复合抗氧剂，其中亚磷酸酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂按重量比1:0.3-1:0.7 组成。

前述的高韧性高强度聚乙烯复合材料，固化剂为六次甲基四胺、六甲氧基甲基蜜胺、多聚甲醛、多羟甲基二聚氰胺或多羟甲基双氰胺中的一种。

前述的高韧性高强度聚乙烯复合材料，相容剂是马来酸干接枝聚乙烯，其接枝率为0.5%-1%。

前述的高韧性高强度聚乙烯复合材料，增韧剂为辛烯-乙烯共聚物（POE）、乙丙橡胶（EPR）、三元乙丙橡胶（EPDM）中的一种，所述增韧剂的熔融指数为0.1-20 g/10min。

前述的高韧性高强度聚乙烯复合材料，润滑剂是烃类润滑剂或脂肪族酰胺类润滑剂。

本发明的优点是：酚醛树脂具有力学强度高、电绝缘性能好、耐热性能优良、难燃等特点，且有很大的改性余地，被广泛用于制备玻璃钢、模塑料、涂料、粘合剂等。以酚醛树脂对聚乙烯合金化，可以提高聚乙烯综合性能，且具有低成本的优势。