一种超高分子量聚乙烯材料增强的HDPE复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种超高分子量聚乙烯材料增强的HDPE复合材料及其制备方法和应用。所述HDPE复合材料，由如下质量份数的组分组成：高密度聚乙烯树脂100份；UHMWPE树脂20~100份；流动改善剂2~15份；抗氧剂0.1~5份；色母0.5~3份。本发明专利技术利用UHMWPE材料强度高、模量大、与HDPE树脂相容性好特点，对HDPE管道专用料进行复合改性，超高分子量聚乙烯材料增强的HDPE复合材料既可提高复合材料的强度和模量，又可保持HDPE材料自身高韧性，可广泛应用于制备市政管道产品或工业管道产品。

A HDPE Composite Reinforced by UHMWPE Material and Its Preparation Method and Application

The invention relates to a HDPE composite reinforced by ultra-high molecular weight polyethylene material, a preparation method and application thereof. The HDPE composite material consists of 100 parts of high density polyethylene resin, 20-100 parts of UHMWPE resin, 2-15 parts of flow improver, 0.1-5 parts of antioxidant and 0.5-3 parts of color masterbatch. The invention utilizes the characteristics of high strength, high modulus and good compatibility with HDPE resin of UHMWPE material, modifies HDPE pipeline special material, and the HDPE composite reinforced by UHMWPE material can not only improve the strength and modulus of composite material, but also maintain the high toughness of HDPE material itself, and can be widely used to prepare municipal pipeline products or industrial pipeline products.

【技术实现步骤摘要】
一种超高分子量聚乙烯材料增强的HDPE复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于高密度聚乙烯管材领域，更具体地，涉及一种超高分子量聚乙烯材料增强的HDPE复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
HDPE管道韧性好、耐寒性好、熔垂低适合生产大口径管道的特点使HDPE管道在市政、工业管道应用领域有很大的市场，HDPE管道具有如上诸多优点，但是也存在模量和强度相对PVC或者PP类管道偏低的不足。目前，对HDPE管道增强一是通过管道结构的设计，比如PE双壁波纹管、PE缠绕结构壁管的出现；二是在PE聚合时对分子结构进行设计，如双峰HDPE、超高分子量PE等；三是通过共混的方法对HDPE进行复合改性，如有机、无机刚性粒子改性，成核剂改性等。以往HDPE材料共混增强改性的方法通常是加入无机粒子，一方面是利用无机粒子的刚性起到增强增刚的作用，二是作为填料降低成本。但是这种方法往往需要对无机粒子表面改性，以增强与HDPE基料的相容性，并且无机粒子的类型、粒径大小、表面处理方式等都对改性后的HDPE性能有很大影响。因此，开发一种强度高、模量高且可保持HDPE材料自身高韧性的HDPE复合材料具有重要的研究意义和应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中HDPE材料强度低，模量低的缺点，提供一种超高分子量聚乙烯材料增强的HDPE复合材料。本专利技术利用UHMWPE材料强度高、模量大，与HDPE树脂相容性好的特点，对HDPE管道专用料进行复合改性得到HDPE复合材料，本专利技术提供的HDPE复合材料在保持HDPE材料自身高韧性的基础上，显著提高了材料的强度、模量。本专利技术的另一目的在于提供上述HDPE复合材料的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供上述HDPE复合材料在制备市政管道产品或工业管道产品中的应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种超高分子量聚乙烯材料增强的HDPE复合材料，由如下质量份数的组分组成：高密度聚乙烯树脂100份；UHMWPE树脂20~100份；流动改善剂2~15份；抗氧剂0.1~5份；色母0.5~3份。本专利技术提供的超高分子量聚乙烯材料增强的HDPE复合材料，通过共混改性的方法，利用超高分子量聚乙烯（UHMWPE）强度高、模量大、与HDPE树脂相容性好特点，将UHMWPE材料作为增强改性剂与高密度聚乙烯树脂（HDPE）材料进行复合改性，得到一种增强型的HDPE/UHMWPE复合改性材料。本专利技术提供的超高分子量聚乙烯材料增强的HDPE复合材料在保持HDPE材料自身高韧性的基础上，提高了材料的强度、模量，最终达到提高HDPE管道模量和强度的目的。优选地，所述HDPE复合材料由如下质量份数的组分组成：高密度聚乙烯树脂100份；UHMWPE树脂30~90份；流动改善剂5~15份；抗氧剂0.1~2份；色母1~2份。更为优选地，所述HDPE复合材料由如下质量份数的组分组成：高密度聚乙烯树脂100份；UHMWPE树脂40份；流动改善剂10份；抗氧剂0.4份；色母2份。优选地，所述的高密度聚乙烯树脂的密度为0.941~0.965g/cm3，190℃/5.0kg下的熔体质量流动速率为0.5~1.4g/10min，屈服强度≥24MPa，断裂伸长率≥350%。UHMWPE是一种分子量大于150万的线型聚乙烯，其分子链极长，强度、韧性和热稳定性能等相当突出。与HDPE共混改性，能够利用其超长的分子链在HDPE基体中形成物理缠结，提高HDPE材料的强度和韧性。优选地，所述的UHMWPE树脂密度为0.930~0.955g/cm3，190℃/21.6kg下的熔体质量流动速率≤0.1g/10min，屈服强度为25~30MPa，粘均分子量≥150万。优选地，所述的流动改善剂为PE蜡、LLDPE或MDPE中的一种或几种。优选地，所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076中的一种或几种。上述HDPE复合材料的制备方法，包括如下步骤：S1：将高密度聚乙烯树脂、UHMWPE树脂、流动改善剂和部分抗氧剂混合均匀后，挤出、冷却、造粒，得到增强HDPE复合母粒；S2：将增强HDPE复合母粒、剩余抗氧剂和色母混合后，挤出成型即得所述的超高分子量聚乙烯增强的HDPE复合材料。优选地，S1中采用双螺杆挤出机挤出，所述双螺杆挤出机的温度为160~220℃；S2中的采用双螺杆挤出机挤出，所述双螺杆挤出机的的机筒前段温度180~240℃，机筒后段温度为160~180℃，模头温度170~220℃。上述HDPE复合材料在制备市政管道产品或工业管道产品中的应用也在本专利技术的保护范围内。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术利用UHMWPE材料强度高、模量大，与HDPE树脂相容性好的特点，对HDPE管道专用料进行复合改性，得到的超高分子量聚乙烯材料增强的HDPE复合材料既可提高复合材料的强度和模量，又可保持HDPE材料自身高韧性，可广泛应用于制备市政管道产品或工业管道产品。具体实施方式下面结合实施例和对照例对本专利技术做进一步的描述。这些实施例仅是对本专利技术的典型描述，但本专利技术不限于此。下述实施例和对照例中所用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法，所使用的原料，试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市购等商业途径得到的原料和试剂。实施例1按质量份数将100份HDPE树脂、20份UHMWPE树脂、5份PE蜡、0.3份抗氧剂1010混合，加入双螺杆挤出机中挤出、造粒冷却得到UHMWPE增强HDPE复合母粒；再将上述增强HDPE复合母粒、0.1份抗氧剂168、2份色母混合后挤出成管材。所述的双螺杆挤出机的温度为180~220℃，管材挤出温度为160~220℃。HDPE树脂的密度为0.941~0.965gg/cm3，熔体质量流动速率（190℃/5.0kg）0.5~1.4g/10min，屈服强度≥24MPa，断裂伸长率≥350%。UHMWPE树脂密度为0.930~0.955g/cm3，熔体质量流动速率（190℃/21.6kg）≤0.1g/10min，屈服强度为25~30MPa，粘均分子量≥150万。实施例2按质量份数将100份HDPE树脂、30份UHMWPE树脂、8份PE蜡、0.3份抗氧剂1010混合，加入双螺杆挤出机中挤出、造粒冷却得到UHMWPE增强HDPE复合母粒；再将上述增强HDPE复合母粒、0.1份抗氧剂168、2份色母混合后挤出成管材。所述的双螺杆挤出机的温度为180~220℃，管材挤出温度为160~220℃。HDPE树脂的密度为0.941~0.965gg/cm3，熔体质量流动速率（190℃/5.0kg）0.5~1.4g/10min，屈服强度≥24MPa，断裂伸长率≥350%。UHMWPE树脂密度为0.930~0.955g/cm3，熔体质量流动速率（190℃/21.6kg）≤0.1g/10min，屈服强度为25~30MPa，粘均分子量≥150万。实施例3按质量份数将100份HDPE树脂、40份UHMWPE树脂、10份PE蜡、0.3份抗氧剂1010混合，加入双螺杆挤出机中挤出、造粒冷却得到UHMWPE增强HDPE复合母粒；再将上述增强HDPE复合母粒、0.1份抗氧剂168、2份色母混合后挤出成管材。所述的双螺杆挤出机的温度为180~220℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高分子量聚乙烯材料增强的HDPE复合材料，其特征在于，由如下质量份数的组分组成：高密度聚乙烯树脂             100份；UHMWPE树脂                   20~100份；流动改善剂                   2~15份；抗氧剂                       0.1~5份；色母                         0.5~3份。

【技术特征摘要】
1.一种超高分子量聚乙烯材料增强的HDPE复合材料，其特征在于，由如下质量份数的组分组成：高密度聚乙烯树脂100份；UHMWPE树脂20~100份；流动改善剂2~15份；抗氧剂0.1~5份；色母0.5~3份。2.根据权利要求1所述HDPE复合材料，其特征在于，所述HDPE复合材料由如下质量份数的组分组成：高密度聚乙烯树脂100份；UHMWPE树脂30~90份；流动改善剂5~15份；抗氧剂0.1~2份；色母1~2份。3.根据权利要求2所述HDPE复合材料，其特征在于，所述HDPE复合材料由如下质量份数的组分组成：高密度聚乙烯树脂100份；UHMWPE树脂40份；流动改善剂10份；抗氧剂0.4份；色母2份。4.根据权利要求1所述HDPE复合材料，其特征在于，所述的高密度聚乙烯树脂的密度为0.941~0.965g/cm3，190℃/5.0kg下的熔体质量流动速率为0.5~1.4g/10min，屈服强度≥24MPa，断裂伸长率≥350%。5.根据权利要求1所述HDPE复合材料，其特征在于，所述的UHMWPE树脂密度为0.930~0.955g/cm3，熔体质量流动速率≤0....

【专利技术属性】
技术研发人员：王禹，
申请(专利权)人：广东联塑科技实业有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44