[发明专利]一种高密度聚乙烯合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种高密度聚乙烯合金及其制备方法。

背景技术

高密度聚乙烯(HDPE) 具有化学稳定性好、价廉和加工方便的优势，是目前工业应用中重要的通用塑料之一；但其物理性能不高，易变形，耐环境应力开裂性不好，从而限制了HDPE 的应用。目前主要采用刚性粒子对其进行增韧，使其在保持材料刚性的基础上并改善材料的冲击韧性。但由于无机刚性粒子与HDPE之间的表面能相差较大、界面粘接弱，使两者间的相容性差；尤其是纳米刚性粒子巨大的比表面积和表面能而极易团聚，影响了其在HDPE基体中的分散，严重限制了其改性效果。因此，对纳米粒子进行表面改性，以提高其与基体的相容性，成为HDPE增韧改性的关键。

在纳米粒子表面接枝聚合物，合成有机/无机杂化材料，是一种提高无机纳米粒子与聚合物基体相容性的有效途径。在纳米SiO₂粒子表面接枝分子量可控的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，并将其应用于HDPE的共混改性。另外，为了减少接枝ABS与HDPE在结构上的差异性，加入苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)作为相容剂，可以进一步增强杂化粒子与基体的相容性，提高无机粒子在基体中的分散度，从而增强改性效果。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种高性能的HDPE合金其制备方法，该材料制备方法简单易行，且使得制得的材料物理性能得到了改善。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种高密度聚乙烯合金，由下述组分按重量份制备而成：

高密度聚乙烯(HDPE)75份-95份，

杂化粒子SiO₂-g-ABS25份-35份，

苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS） 5份-10份，

抗氧剂0.1份-0.5份，

所述杂化粒子SiO₂-g-ABS是在纳米SiO₂粒子表面接枝分子量可控的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）。

所述杂化粒子SiO₂-g-ABS的制备步骤为：

（1）将纳米SiO₂粒子、溴化铜、苯甲醚按摩尔比为1：1:1加入装有磁子的封管中进行超声分散；

（2）再加入丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）和五甲基二乙烯三胺（PMDETA）后快速将封管置入液氮中，经过至少3次冷冻-抽真空-溶解的循环过程后进行封口；

（3）将封管置于70-90^oC的油浴中反应20-24h后取出置于冷水中以停止反应；

（4）用四氢呋喃(THF)对其稀释、离心、洗涤、干燥得产物SiO₂-g-ABS杂化粒子。

所述的抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯与三（2.4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯按质量比为1：1混合。

本发明的另一个目的是提供上述高密度聚乙烯合金的制备方法，包括以下步骤：

按重量份将高密度聚乙烯、杂化粒子SiO₂-g-ABS、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、抗氧剂通过高速混合机搅拌10～12分钟，形成混合物料；再经双螺杆挤出机熔融、挤出造粒、水冷、切粒及干燥既得产品。

所述的双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：一区温度70～100℃，二区温度120～180℃，三区温度170～230℃，四区温度170～230℃，五区温度170～230℃，六区温度170～240℃，机头温度170～200℃；螺杆转速180～300r/min。

本发明的有益效果有：

1.在纳米SiO₂粒子表面接枝分子量可控的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，可有效提高纳米SiO₂粒子在HDPE基体中的分散，从而提高它们之间的相容性。

2.在材料中加入SEBS，可减少纳米SiO₂接枝ABS的杂化粒子SiO₂-g-ABS与HDPE在结构上的差异性,从而进一步增强杂化粒子SiO₂-g-ABS与HDPE的相容性, 提高无机粒子在基体中的分散度，从而增强其改性效果。