[发明专利]一种高性能PE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技术领域，特别是指一种高性能PE复合材料及其制备方法。

背景技术

聚乙烯(PE)作为常见的热塑性塑料，应用十分广泛。但是随着科技的发展，在一些特定的领域，人们对PE材料的性能要求，尤其是耐磨性力学性能要求越来越高，这大大限制了PE复合材料在这些特殊领域上的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能PE复合材料及其制备方法，以提高PE复合材料的耐磨性能及相应的力学性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高性能PE复合材料，由以下重量分组成：

所述改性纳米ZrO₂，其制备方法为：

1)称取纳米ZrO₂加入到乙醇溶液中，再加入偶联剂后超声波处理，滴加醋酸溶液调节pH值至4-6；

2)将步骤1)的混合液移入到烧瓶中，在60-80℃恒温搅拌，冷却后固液分离，将分离后的固体物质真空干燥后即得到改性纳米ZrO₂。

所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550。

所述超声波处理时间为1-2小时；所述恒温搅拌时间为6-8小时。

所述烧瓶为三口烧瓶。

所述聚乙烯蜡接枝马来酸酐的制备方法，包括以下步骤：

1)称取聚乙烯蜡、马来酸酐、二甲苯及过氧化二苯甲酰；

2)将步骤1)中的各组分加入至四口烧瓶中，60-80℃加热8-12小时，得到混合液A；

3)将混合液A置于γ⁶⁰Co辐射装置下进行辐射处理后既得产物聚乙烯蜡接枝马来酸酐。

所述聚乙烯蜡、所述马来酸酐、所述二甲苯及所述过氧化二苯甲酰的质量比为30-40：40-50：8-12：1-3。

所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。

所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸钾中的一种或一种以上的混合。

上述任一项的高性能PE复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)称取50份-70份的PE、20份-30份改性纳米ZrO₂、0.4份-0.6份聚乙烯蜡接枝马来酸酐、0.1份-0.5份抗氧剂、0.1份-0.3份润滑剂混合并搅拌均匀，得到混合料；

2)将步骤1)中的混合料挤出造粒，即得到PE复合材料。

所述步骤2)的混合料挤出造粒是将混合料投入到双螺杆挤出机中挤出造粒，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度150-170℃，二区温度180-190℃，三区温度180-190℃，四区温度180-190℃，五区温度180-190℃，六区温度180-190℃，机头温度180-190℃,螺杆转速200-280r/min。

本发明的有益效果是：

本技术方案通过硅烷偶联剂KH550加入到纳米二氧化锆中，不但有效地改性了纳米二氧化锆，而且能与接枝的马来酸酐互相反应，增强了纳米二氧化锆与聚乙烯蜡之间的相互作用力，使PE与纳米二氧化锆相容性改善，分散性加强，粘结力提高，从而改善PE复合材料的物理性能。

本技术方案聚乙烯蜡接枝马来酸酐促进了纳米ZrO₂的分散，增强了PE与改性纳米ZrO₂两相间的粘结力，使得复合材料的性能进一步加强。

改性纳米ZrO₂的加入还使得PE基体的硬度提高，对PE复合材料的耐磨性能有显著提高。

具体实施方式

以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。

本发明的实施例中所用的原料如下：

PE(型号HD5070EA)，辽宁华锦化工；MAH，天津光复；二甲苯，武汉点达化工；BPO，上海展云化工；聚乙烯蜡，南京天诗；纳米ZrO₂，合肥工业大学陶瓷研发中心；硬脂酸钙，湖北中料化工；硬质酸钠，湖北兴银河化工；硬脂酸钾，郑州邦诺化工；抗静电剂(型号Atmer163、Atmer190)，英国禾大；抗氧剂(型号Irganox168、Irganox1010、Irganox1330)，瑞士汽巴精化。

本发明所用的测试仪器如下：