一种高密度聚乙烯抗老化复合板的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高密度聚乙烯抗老化复合板的制备方法，属于工程建材制备技术领域，它将硼酸铝晶须、凹凸棒晶、硅灰石针状纤维、纳米蒙脱土、碳酸氢钠水溶液混合搅拌微波后，浸于氨基磺酸溶液中吸湿、超声波处理，过滤洗涤烘干与白炭黑、钛白粉、硅烷偶联剂、紫外线吸收剂、抗氧剂混合搅拌、烘干，再加入高密度聚乙烯塑料粉搅拌，熔融制成高密度聚乙烯抗老化塑料，由螺杆挤出机机组熔融挤出，经双组份皮芯层共挤模具复合挤出制成皮层为高密度聚乙烯抗老化复合板。本发明专利技术在复合板的皮层高密度聚乙烯塑料中添加增强材料和抗老化材料，充分发挥工程复合板皮层的强度和抗老化功能，是一种具有高强度、抗老化功能的工程建筑型材。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高密度聚乙烯抗老化复合板的制备方法，属于工程塑料制品制备

技术介绍
高密度聚乙烯(High Density Polyethylene，简称为“HDPE”)，是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂，为无毒、无味、无臭的白色材料，熔点约为130℃，比重比水轻，相对密度为0.941-0.960，具有良好的耐热性和耐寒性，在常温甚至在-40F低温度下均如此，不仅如此，它还具有较高的刚性和韧性，机械强度好，耐酸碱，耐有机溶剂，化学稳定性好。高密度聚乙烯被广泛用于电子电器中，如电冰箱容器、存储容器、家用厨具、通用机械零件等，也可加工制成薄膜、电线电缆护套、管材、渔网、各种中空制品、注塑制品、纤维等，被广泛用于农业、包装、电子电气、机械、汽车、日用杂品、石油工业等方面，可用包括诸如片材挤塑、薄膜挤出、管材或型材挤塑，吹塑、注塑和滚塑等很宽的不同加工法制造。高密度聚乙烯易变形，易老化，易发脆，并且容易光氧化、热氧化、臭氧分解，在紫外线作用下容易发生降解，丧失其力学性能。制造抗老化聚乙烯，通常引入含抗老化剂等化合物，用以提高聚乙烯制品的抗老化性能。此种方法制造的抗老化聚乙烯制品，通常情况下，抗老化性的获得是以牺牲聚乙烯制品的强度和韧性这个关键指标为代价。晶须是以单晶形式生长而成的直径非常小(0.1-10um)、原子排列高度有序、强度接近完整晶体的理论值、有一定长径比(5-1000)的纤维材料，在热塑性高分子材料中加入少量晶须，便能既增强又增韧，还可提高耐热性等其它性能。碳酸钙晶须用于改性塑料等热塑性材料表现出显著的增强、增韧作用。可以改善产品的热稳定性、抗老化性能；还可提升加工性能及制品的表面光洁度。硼酸铝晶须是一种针状单晶纤维，属于正交系结构的晶体，直径0.5-1μm，长度10-30μm。这种晶须具有高的弹性模量、良好的机械强度、耐热性、耐化学药品性、耐酸性、电绝缘性、中子吸收性能以及与金属共价性等特点，不仅可以用于绝热、耐热和耐腐材料，也可用作热塑性树脂、热固性树脂、水泥、陶瓷和金属的补强剂。硼酸铝晶须具有优异的耐磨减磨性能、耐火阻燃性等。硼酸铝的价格较低，仅为碳化硅晶须的1/10-1/30，是一种有很大市场潜力的新型晶须材料。目前研究使用的基体树脂主要包括PP、PE、PVC、PS、PC、PA、聚酰亚胺、聚苯硫醚等，制得的复合材料具有优异的强度、刚度、耐磨性。玄武岩纤维，是玄武岩石料在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝板高速拉制而成的连续纤维，强度与玻璃纤维相当。纯天然玄武岩纤维的颜色一般为褐色,有些似金色。玄武岩连续纤维不仅强度高，而且还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能。此外，玄武岩纤维的生产工艺决定了产生的废弃物少，对环境污染小，且产品废弃后可直接在环境中降解，无任何危害，因而是一种名副其实的绿色、环保材料。玄武岩纤维可以广泛应用聚合物高分子材料，提高强度、抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性。硅灰石针状纤维是一种三斜晶系，细板状晶体，集合体呈放射针状或纤维状，是塑料、橡胶制品较好的抗老化填充材料，可以提高塑料、橡胶制品的冲击强度、增强流动性以及改善抗拉强度、冲击强度、线性拉伸及模收缩率，无毒、耐化学腐蚀、热稳定性及尺寸稳定良好，有玻璃和珍珠光泽，低吸水率和吸油值，力学性能及电性能优良以及具有一定补强作用。蒙脱土是一类由纳米厚度的表面带负电的硅酸盐片层，依靠层间的静电作用而堆积在一起构成的土状矿物，其晶体结构中的晶胞是由两层硅氧四面体中间夹一层铝氧八面体构成。具有独特的一维层状纳米结构和阳离子交换性特性，从而赋予蒙脱土诸多改性的可能和应用领域的扩大。经改性的蒙脱土具有很强的吸附能力，良好的分散性能，可以广泛应用高分子材料行业作为纳米聚合物高分子材料的添加剂，提高抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能等，从而起到增强聚合物综合物理性能的作用，同时改善物料加工性能。白炭黑可以强烈地反射紫外线，添加到聚乙烯树脂中可大大减少紫外线对聚乙烯的降解作用，从而达到延缓材料老化的目的。白炭黑颗粒比SiO2要小100—1000倍，将其添加到聚乙烯树脂中，有利于熔融加工成型表面光洁度。由于白炭黑的高流动性和小尺寸效应，使材料表面更加致密细洁，加之纳米颗粒的高强度，使聚乙烯的强度大大增强。凹凸棒土的基本结构单元为棒状、针状、纤维状单晶体，简称凹凸棒晶，凹凸棒土中棒晶的含量一般＜50％，凹凸棒晶长约0.5-5μm，宽约0.01-0.10μm，表面布满凹凸相间的沟槽，莫氏硬度2-3级，加热到700-800℃，硬度＞5级，比重为2.05-2.32，添加在塑料中既作为着色剂，又具有补强、阻燃、防老化。紫外线吸收剂UVP-327，能强烈吸收波长为270-380纳米的紫外线，化学稳定性好，挥发性极小，特别适用于聚乙烯和聚丙烯，与抗氧化剂并用为显著的协同效应，显著改善制品的热氧稳定性。抗氧剂1010对聚丙烯、聚乙烯有卓越的抗氧化性能，可有效地延长制品的使用期限。光稳定剂HPT，该品可用为聚乙烯和聚丙烯光稳定剂，可赋予制品优良的户外防老化性能。多年来材料科技工作者针对高密度聚乙烯户外工程塑料存在的缺陷，进行了大量的改性研究，以期制得具有强度高、耐磨、抗冲击、抗老化高密度聚乙烯建筑材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种制作精细、高强、耐老化的高密度聚乙烯抗老化复合板建筑材料制备方法。本专利技术所述的一种高密度聚乙烯抗老化复合板的制备方法，采用如下步骤：A)按质量份数，取1.0-2.0份纳米蒙脱土，2-4份表征参数纤度为1-3dtex、长为2-4mm玄武岩短纤维，1.2-2.4份月桂胺聚氧乙烯醚，1.2-1.8份表征参数直径为0.5-1μm、长度为10-25μm的硼酸铝晶须，0.5-1.0份表征参数长为0.5-5μm、宽为0.01-0.10μm的凹凸棒晶，0.5-1.0份表征参数长径比为12-16:1硅灰石针状纤维，4.0-8.0份质量分数为20-30％的碳酸氢钠水溶液混合，在150-170℃过热蒸汽反应釜内搅拌汽蒸反应45-60min，在250-300℃条件下真空微波辐射2.5-3.5h，然后浸于100-180份质量分数为30％的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理，吸透后加热至60-95℃超声波分散0.5-1.5h，再搅拌分散2.5-3.5h，取悬浮物；B)按质量份数，将步骤A)制备的5.0-10份悬浮物用120-200份含质量分数3-5％三聚磷酸钠分散液的去离子水在70-90℃下超声波处理20-40min，经100-160目过滤，清水洗涤干净，真空烘干，得到抗老化增强纳米材料；C)按质量份数，取步骤B)制备的12-22份抗老化增强纳米材料，0.6-1.0份白炭黑，0.6-1.0份金红石型钛白粉，3.0-5.0份表征参数直径为0.5-3μm、长度为5-20μm的碳酸钙晶须，2-4份PE-g-MAH增容剂，5-10份质量分数为10-20％的KH-550硅烷偶联剂，0.4-0.6份紫外线吸收剂，0.15-0.2份光稳定剂，0.1-0.15份抗氧剂，80-90℃条件下在混合机中以300-400转/min的速度搅拌反应45-60min，在55-65℃条件下真空烘干，再加入250-350份高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高密度聚乙烯抗老化复合板的制备方法，其特征在于该制备方法采用如下步骤：A)按质量份数，取1.0‑2.0份纳米蒙脱土，2‑4份表征参数纤度为1‑3dtex、长为2‑4mm玄武岩短纤维，1.2‑2.4份月桂胺聚氧乙烯醚，1.2‑1.8份表征参数直径为0.5‑1μm、长度为10‑25μm的硼酸铝晶须，0.5‑1.0份表征参数长为0.5‑5μm、宽为0.01‑0.10μm的凹凸棒晶，0.5‑1.0份表征参数长径比为12‑16:1硅灰石针状纤维，4.0‑8.0份质量分数为20‑30％的碳酸氢钠水溶液混合，在150‑170℃过热蒸汽反应釜内搅拌汽蒸反应45‑60min，在250‑300℃条件下真空微波辐射2.5‑3.5h，然后浸于100‑180份质量分数为30％的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理，吸透后加热至60‑95℃超声波分散0.5‑1.5h，再搅拌分散2.5‑3.5h，取悬浮物；B)按质量份数，将步骤A)制备的5.0‑10份悬浮物用120‑200份含质量分数3‑5％三聚磷酸钠分散液的去离子水在70‑90℃超声波处理20‑40min，经100‑160目过滤，清水洗涤干净，真空烘干，得到抗老化增强纳米材料；C)按质量份数，取步骤B)制备的12‑22份抗老化增强纳米材料，0.6‑1.0份白炭黑，0.6‑1.0份金红石型钛白粉，3.0‑5.0份表征参数直径为0.5‑3μm、长度为5‑20μm的碳酸钙晶须，2‑4份PE‑g‑MAH增容剂，5‑10份质量分数为10‑20％的KH‑550硅烷偶联剂，0.4‑0.6份紫外线吸收剂，0.15‑0.2份光稳定剂，0.1‑0.15份抗氧剂，80‑90℃条件下在混合机中以300‑400转/min的速度搅拌反应45‑60min，在55‑65℃条件下真空烘干，再加入250‑350份高密度聚乙烯塑料粉，以250‑350转/min的速度搅拌40‑50min，经双螺杆熔融混练挤出得到高密度聚乙烯抗老化塑料粒子；D)以步骤C)制备的高密度聚乙烯抗老化塑料为皮层，常规高密度聚乙烯为芯层，由主副锥形双螺杆木塑挤出机机组熔融挤出，经双组份皮芯层共挤模具复合挤出制成皮层厚度为0.8‑1.5mm的高密度聚乙烯抗老化复合板；或E)以步骤C)制备的高密度聚乙烯抗老化塑料为皮层，回收再生劣质高密度聚乙烯为芯层，由主副锥形双螺杆木塑挤出机机组熔融挤出，经双组份皮芯层共挤模具复合挤出制成皮层厚度为1.0‑2.5mm的高密度聚乙烯抗老化复合板。...

【技术特征摘要】
1.一种高密度聚乙烯抗老化复合板的制备方法，其特征在于该制备方法采用如下步骤：A)按质量份数，取1.0-2.0份纳米蒙脱土，2-4份表征参数纤度为1-3dtex、长为2-4mm玄武岩短纤维，1.2-2.4份月桂胺聚氧乙烯醚，1.2-1.8份表征参数直径为0.5-1μm、长度为10-25μm的硼酸铝晶须，0.5-1.0份表征参数长为0.5-5μm、宽为0.01-0.10μm的凹凸棒晶，0.5-1.0份表征参数长径比为12-16:1硅灰石针状纤维，4.0-8.0份质量分数为20-30％的碳酸氢钠水溶液混合，在150-170℃过热蒸汽反应釜内搅拌汽蒸反应45-60min，在250-300℃条件下真空微波辐射2.5-3.5h，然后浸于100-180份质量分数为30％的氨基磺酸溶液中真空吸湿处理，吸透后加热至60-95℃超声波分散0.5-1.5h，再搅拌分散2.5-3.5h，取悬浮物；B)按质量份数，将步骤A)制备的5.0-10份悬浮物用120-200份含质量分数3-5％三聚磷酸钠分散液的去离子水在70-90℃超声波处理20-40min，经100-160目过滤，清水洗涤干净，真空烘干，得到抗老化增强纳米材料；C)按质量份数，取步骤B)制备的12-22份抗老化增强纳米材料，0.6-1.0份白炭黑，0.6-1.0份金红石型钛白粉，3.0-5.0份表征参数直径为0.5-3μm、长度为5-20μm的碳酸钙晶须，2-4份PE-g-MAH增容剂，5-10份质量分数为10-20％的KH-550硅烷偶联剂，0.4-0.6份紫外线吸收剂，0.15-0.2份光稳定剂，0.1-0.15份抗氧剂，80-90℃条件下在混合机中以300-400转/min的速度搅拌反应45-60min，在55-65℃条件下真空烘干，再加入250-350份高密度聚乙烯塑料粉，以250-350转/min的速度搅拌40-50min，经双螺杆熔融混练挤出得到高密度聚乙烯抗老化塑料粒子；D)以步骤C)制备的高密度聚乙烯抗老化塑料为皮层，常规高密度聚乙烯为芯层，由主副锥形双螺杆木塑挤出机机组熔融挤出，经双组份皮芯层共挤模具复合挤出制成皮层厚度为0.8-1.5mm的高密度聚乙烯抗老化复合板；或E)以步骤C)制备的高密度聚乙烯抗老化塑料为皮...

【专利技术属性】
技术研发人员：章芸，
申请(专利权)人：浙江省现代纺织工业研究院，
类型：发明
国别省市：浙江;33