[发明专利]一种纳米增强聚乙烯材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分材料及其成型工艺技术领域，具体涉及为一种纳米增强聚乙烯材料及其制备方法。

背景技术

聚乙烯是一种热塑材料，具有优异的耐化学性能以及电绝缘性能，已经广泛用于制备输送或盛放化学品的管道以及电线电缆绝缘层等。

纳米材料的出现和发展为聚乙烯的改性提供了一条新的路径，有实验表明，纳米材料的加入，能对聚乙烯材料增强增韧。但是，未经处理的纳米材料容易团聚成较大的颗粒，在聚乙烯材料中的分散效果并不好，界面粘结强度低，不能有效提高聚乙烯材料的性能。偶联剂的加入，虽然具有一定程度的增强体系的效果，但仍不能有效解决纳米材料的聚集问题。

因此，有必要研发一种纳米增强聚乙烯材料及其制备方法，有效地实现纳米增强粒子在聚乙烯材料中的良好分散，增强界面粘结强度，使复合体系取得较好的增强增韧效果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述提到的缺陷和不足，而提供。

本发明实现其目的采用的技术方案如下。

一种纳米增强聚乙烯材料，包括以下重量份数的组分：10~90份的聚乙烯、10~50份的纳米CaCO₃、5~40份的高氯化聚乙烯HCPE、0.1~1.0份的偶联剂、0.5~5份的稳定剂。

所述聚乙烯为高密度聚乙烯HDPE，熔融指数为0.01~0.5g/10min；所述高氯化聚乙烯HCPE的氯含量为25~70%。

所述偶联剂为铝酞复合偶联剂；所述纳米CaCO₃的比表面积为20m²/g。粒径为50~70nm；所述稳定剂为氧化镁。

一种纳米增强聚乙烯材料，包括5重量份的高岭土，所述高岭土的粒度为1.0u。

一种纳米增强聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将纳米CaCO₃、高氯化聚乙烯HCPE、偶联剂和稳定剂进行的混合，制得混合料；

步骤二：将混合料和聚乙烯放入高速混合机中进行混合，然后投入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得纳米增强聚乙烯材料。

作为一种优选，所述步骤一中，先将高氯化聚乙烯HCPE、偶联剂和稳定剂放入高速混合机中进行混合，低速搅拌2~4分钟，在搅拌的过程中将纳米CaCO₃加入高速混合机中，之后高速搅拌5~10分钟，搅拌温度在80~105°，制得混合料。

作为另一种优选，所述步骤一中，将高氯化聚乙烯HCPE、偶联剂和稳定剂溶于异丙醇，然后再与纳米CaCO₃混合，并用超声波分散3h，超声波速度为1500m/s，频率为15KHz~10MHz，波长为0.01~10.00cm，干燥挥发异丙醇后制得混合料。

作为另一种优选，所述步骤一中，将纳米CaCO₃、高氯化聚乙烯HCPE、偶联剂和稳定剂按比例加入振动球磨机进行振磨处理，振磨介质为粒径8~14mm的不锈钢球，振磨处理4小时，制得混合料。

所述步骤二中，将混合料和聚乙烯放入高速混合机中，并加入5重量份的高岭土，所述高岭土的粒度为1.0u，进行混合，然后投入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得纳米增强聚乙烯材料。

所述步骤二中，将混合料和聚乙烯放入高速混合机之前，先将混合料和聚乙烯分别在烘干机中进行烘干处理，使水分含量小于1%。

本发明通过高氯化聚乙烯HCPE为包覆载体，将高表面能的纳米CaCO₃有效在聚乙烯基体中，减少CaCO₃团聚，提高复合材料抗冲击和弯曲弹性模量，达到增强增韧的效果。

具体实施方式

下面对本发明作进一步详细说明。

实施例一。

一种纳米增强聚乙烯材料，包括以下重量份数的组分：

10份的聚乙烯、

10份的纳米CaCO₃、

5份的高氯化聚乙烯HCPE、

0.1份的偶联剂、

0.5份的稳定剂。

所述聚乙烯为高密度聚乙烯HDPE，熔融指数为0.01~0.5g/10min；所述高氯化聚乙烯HCPE的氯含量为25~70%。

所述偶联剂为铝酞复合偶联剂；所述纳米CaCO₃的比表面积为20m²/g。粒径为50~70nm；所述稳定剂为氧化镁。