一种聚乙烯组合物及其制备方法和改性交联聚乙烯技术

本发明专利技术公开了一种聚乙烯组合物及其制备方法和改性交联聚乙烯。以该聚乙烯组合物的总重量为基准，该组合物包括50-90重量％的聚乙烯、0-10重量％的聚烯烃弹性体、5-40重量％的表面改性的粉煤灰、1-2重量％的交联剂、0.1-1重量％的交联助剂，以及0.1-1重量％的抗氧剂和加工助剂；其中，表面改性的粉煤灰通过将粉煤灰以偶联剂表面处理后得到，粉煤灰的平均粒径为20微米以下；所述偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂和硬脂酸类偶联剂中的至少一种。由此得到的改性交联聚乙烯可以兼具高模量及高冲击强度及优异的耐磨性能。

Polyethylene composition, preparation method thereof and modified crosslinked polyethylene

The invention discloses a polyethylene composition and a preparation method thereof. The total weight of the polyethylene composition as the base, the composition comprises 50-90 wt% polyethylene, 0-10 wt% of a polyolefin elastomer, 5-40 wt.% of surface modified fly ash, 1-2 wt% crosslinking agent, crosslinking agent 0.1-1 wt%, and 0.1-1 wt.% of antioxidants and processing additives; among them, the surface modification of fly ash by fly ash on the surface treatment of coupling agent, the average particle size of fly ash is 20 micron; the coupling agent silane coupling agent, titanate coupling agent and stearic acid coupling agent in at least one. The modified crosslinked polyethylene has high modulus, high impact strength and excellent wear resistance.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚乙烯组合物及其制备方法，以及由该聚乙烯组合物交联反应得到的改性交联聚乙烯。
技术介绍
聚乙烯是广泛应用于各个领域的最重要的材料之一，可以通过如挤塑、吹塑、注塑、膜塑、滚塑等成型方法加工成各种不同形状制品。然而，单纯的聚乙烯材料无法满足许多应用对强度、模量、韧性、耐热性的高要求。目前，交联和填充是提高聚乙烯材料性能的有效途径。其中填充是材料改性的简便、有效的方法。实现有效的填充需要选择合适的填料以满足不同的性能要求，否则填料的加入将影响最终制品的性能。而对于交联聚乙烯的填充更需要选择合适的填料。粉煤灰是火力电厂排出的一种废弃物，虽已有利用粉煤灰作为填料，但如何用于塑料改性填充领域，尤其是用于交联聚乙烯改性方面还需要研究。CN102061030A公开了高耐磨防腐纳米无机粒子交联聚乙烯复合材料，该材料由A和B两组分组成：A组分组成有线性低密度聚乙烯、聚乙烯改性剂、抗氧剂；B组分组成有高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、超细Al2O3、纳米MoS2、分散润滑剂、表面处理剂、交联剂和助交联剂。该复合材料的制备包括(1)将A组分混合挤出造粒，再用等离子表面处理仪处理备用；(2)B组分通过先将超细Al2O3、纳米MoS2以表面处理剂处理，然后与其他组分混合挤出造粒制备；(3)将A组分和B组分混合得到复合材料。该复合材料可以具有优异的刚性、硬度、耐化学腐蚀和阻隔性。CN102492213A公开了一种滚塑级交联聚乙烯耐磨复合材料及其制备方法，该复合材料的组成为：线性低密度聚乙烯76.7-79％、超高分子量聚乙烯4-19％、交联剂0.15-4％、抗氧剂0.15-1％及表面处理过的无机填料4-12％。其中表面处理过的无机填料为用偶联剂处理过的二硫化钼、铬铁矿粉、石墨、萤石、蛭石、二氧化钛、硫化钨、硫化铅、高岭土、稀土中的至少一种。无机填料的表面处理方法为：偶联剂加入乙醇水溶液后逐滴加入无机填料中混合，然后干燥。该复合材料提供材料的耐磨性能。CN102417650A公开了一种耐磨交联PE复合管，该复合管组成包括：聚乙烯100份、抗刮擦剂1-3份、碳纤维0-10份、弹性体0-5份、抗氧剂0.05-0.2份、交联促进剂0.2-1份和润滑剂0.5-1份。该复合管的制备包括：将各组分混合挤出造粒，然后与由硅烷和交联引发剂组成的硅烷交联剂混配为PE混配料，最后将该PE混配料挤出并交联得到耐磨交联PE复合管。目前没有交联聚乙烯采用粉煤灰作为填充料进行改性的技术，为了更好地应用粉煤灰，实现采用粉煤灰填充交联聚乙烯进行改性，需要开发相应的方法以获得具有良好的抗冲击性能和耐摩擦性能的改性交联聚乙烯。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了如何将粉煤灰用于交联聚乙烯的填充改性，提供一种聚乙烯组合物及其制备方法和改性交联聚乙烯，且其具有优异的冲击性能和耐磨性能。为了实现上述目的，本专利技术提供一种聚乙烯组合物，以该组合物的总重量为基准，该组合物包括50-90重量％的聚乙烯、0-10重量％的聚烯烃弹性体、5-40重量％的表面改性的粉煤灰、1-2重量％的交联剂、0.1-1重量％的交联助剂，以及0.1-1重量％的抗氧剂和加工助剂；其中，表面改性的粉煤灰通过将粉煤灰以偶联剂表面处理后得到，粉煤灰的平均粒径为20微米以下；所述偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂和硬脂酸类偶联剂中的至少一种。优选地，所述聚乙烯组合物制得的改性交联聚乙烯的冲击强度大于20KJ/m2,弯曲模量大于1000MPa，耐磨性能小于2.6％。本专利技术还提供了一种制备本专利技术的聚乙烯组合物的方法，包括：(1)将偶联剂对粉煤灰进行表面处理并干燥，得到表面改性的粉煤灰；(2)将聚乙烯、交联剂、交联助剂、抗氧剂、加工助剂、表面改性的粉煤灰和任选的聚烯烃弹性体进行混合，并将得到的混合物进行挤出造粒。本专利技术还提供了一种改性交联聚乙烯，该改性交联聚乙烯通过将本专利技术的聚乙烯组合物进行交联反应得到。本专利技术提供以表面改性的粉煤灰作为填充材料的聚乙烯组合物，进一步经交联得到改性交联聚乙烯，可以具有高模量、高抗冲击强度，且耐磨性能好。从而可以实现以粉煤灰作为对交联聚乙烯进行填充改性的填料。本专利技术提供的改性交联聚乙烯可以有效利用粉煤灰，减少固体废物对环境的污染，又可以有效降低聚乙烯制品的成本。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供一种聚乙烯组合物，以该组合物的总重量为基准，该组合物包括50-90重量％的聚乙烯、0-10重量％的聚烯烃弹性体、5-40重量％的表面改性的粉煤灰、1-2重量％的交联剂和交联助剂，以及0.1-1重量％的抗氧剂和加工助剂；其中，表面改性的粉煤灰通过将粉煤灰以偶联剂表面处理后得到，粉煤灰的平均粒径为20微米以下；所述偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂和硬脂酸类偶联剂中的至少一种；所述聚乙烯的密度为0.91-0.97g/cm3。优选粉煤灰的平均粒径为10微米以下，更优选粉煤灰的平均粒径为2-7微米。根据本专利技术，优选情况下，所述组合物制得的改性交联聚乙烯的冲击强度大于20KJ/m2,弯曲模量大于1000MPa，耐磨性能小于2.6％。根据本专利技术，优选情况下，所述偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-脲基丙基三甲氧基硅烷、3-硫基丙基三乙氧基硅烷、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、三异硬酯酸钛酸异丙酯、硬脂酸中的至少一种，优选所述偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯和硬脂酸中的至少一种。根据本专利技术，针对粉煤灰选择上述特定用量的偶联剂，并优选情况下，粉煤灰与所述偶联剂的重量比为100:0.5至100：3，优选为100:0.8至100:2。可以提供粉煤灰有更好的表面性能，适于在交联聚乙烯中分散，提供优异的改性性能。根据本专利技术，优选情况下，所述聚乙烯的熔融指数为0.1-20g/10min。具体地可以为商购的聚乙烯DMDA8007，熔融指数为8g/10min(测试标准ASTMD-1238，190℃，2.16kg)，密度为0.963g/cm3(测试标准：ASTMD-1505)。根据本专利技术，可以加入聚烯烃弹性体，且选择的聚烯烃弹性体可以与表面改性的粉煤灰有较好的相容性，进一步提高最终的改性交联聚乙烯的性能。优选情况下，所述聚烯烃弹性体为乙烯-C4-8烯烃共聚物、乙丙橡胶和三元乙丙橡胶中的至少一种。其中，所述乙烯-C4-8烯烃共聚物可以是由乙烯单体和C4-8烯烃单体经共聚反应得到的化合物。例如乙烯-丁二烯共聚物或乙烯-辛烯共聚物等。优选所述聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯共聚物。本专利技术中，优选所述组合物包括3-5重量％的所述聚烯烃弹性体，优选聚烯烃弹性体与表面改性的粉煤灰的重量比为1:10至1:2；聚烯烃弹性体与聚乙烯的重量比为1:2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚乙烯组合物，以该组合物的总重量为基准，该组合物包括50‑90重量％的聚乙烯、0‑10重量％的聚烯烃弹性体、5‑40重量％的表面改性的粉煤灰、1‑2重量％的交联剂、0.1‑1重量％的交联助剂，以及0.1‑1重量％的抗氧剂和加工助剂；其中，表面改性的粉煤灰通过将粉煤灰以偶联剂表面处理后得到，粉煤灰的平均粒径为20微米以下；所述偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂和硬脂酸类偶联剂中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种聚乙烯组合物，以该组合物的总重量为基准，该组合物包括50-90重量％的聚乙烯、0-10重量％的聚烯烃弹性体、5-40重量％的表面改性的粉煤灰、1-2重量％的交联剂、0.1-1重量％的交联助剂，以及0.1-1重量％的抗氧剂和加工助剂；其中，表面改性的粉煤灰通过将粉煤灰以偶联剂表面处理后得到，粉煤灰的平均粒径为20微米以下；所述偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂和硬脂酸类偶联剂中的至少一种。2.根据权利要求1所述的聚乙烯组合物，其中，所述组合物制得的改性交联聚乙烯的冲击强度大于20KJ/m2,弯曲模量大于1000MPa，耐磨性能小于2.6％。3.根据权利要求1所述的聚乙烯组合物，其中，所述偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-脲基丙基三甲氧基硅烷、3-硫基丙基三乙氧基硅烷、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、三异硬酯酸钛酸异丙酯和硬脂酸中的至少一种；优选所述偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯和硬脂酸中的至少一种。4.根据权利要求1-3中任一项所述的聚乙烯组合物，其中，粉煤灰与所述偶联剂的重量比为100:0.5至100：3。5.根据权利要求1-3中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙小杰，梁文斌，陈学连，赖世燿，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11