本发明专利技术提供了一种玻璃纤维增强聚乙烯组合物、由其制备的片材或管及其应用，所述组合物包括超高分子量超细粒径聚乙烯和玻璃纤维；所述超高分子量超细粒径聚乙烯的粘均分子量(Mv)大于1×106，所述超高分子量超细粒径聚乙烯为球形或类球形颗粒，平均粒径为10～100μm，标准差为2μm‑15μm，堆密度为0.1g/mL～0.3/mL。所述片材或管，具有优异的耐低温性能、抗冲击性能和耐蠕变性能。另外，由于玻璃纤维的增强作用，所述片材或管的机械性能也十分优异。因此，本发明专利技术的片材特别适用于汽车、电子器件等诸多领域，所述管特别适合于给水排水、石油钻探等领域。
【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应用，具体涉及一种玻璃纤维增强聚乙烯组合物、由其制备的片材或管及其应用。
技术介绍
聚乙烯是目前用量最大的通用塑料品种之一，其具有较为均衡的综合性能，因而在汽车、电器、建材等领域得以大量使用。虽然聚乙烯具有较好的耐磨损性、耐化学腐蚀性、耐应力开裂性、抗粘附和自身润滑性等，但同时耐低温、抗冲击性差，较易老化。玻璃纤维增强聚乙烯(GFPE)因其具有改善的刚性、抗冲击强度、抗蠕变性能、低翘曲、抗动态疲劳和尺寸稳定性等优点，近年来受到越来越多研究人员的关注，虽然玻璃纤维增强聚乙烯可以改善其耐低温性能，但仍存在玻璃纤维与聚乙烯的相容性差、抗冲击性和抗蠕变性能低等问题，有待开发新型的玻璃纤维增强聚乙烯复合材料。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种新型的玻璃纤维增强聚乙烯组合物，由其制备的片材或管的耐低温性能优异、各项力学性能(尤其是抗冲击性能和抗蠕变性能)和热学性能均十分优异。为了解决以上技术问题，本专利技术提供一种玻璃纤维增强聚乙烯组合物，其包括超高分子量超细粒径聚乙烯和玻璃纤维；所述超高分子量超细粒径聚乙烯的粘均分子量(Mv)大于1×106，所述超高分子量超细粒径聚乙烯为球形或类球形颗粒，平均粒径为10～100μm，标准差为2μm-15μm，堆密度为0.1g/mL～0.3/mL。根据本专利技术，所述超高分子量超细粒径聚乙烯的粒径分布近似于正态分布。根据本专利技术，所述超高分子量超细粒径聚乙烯的粘均分子量(Mv)大于等于1.5×106，优选地为1.5×106～4.0×106；所述超高分子量超细粒径聚乙烯的分子量分布Mw/Mn为2～15，优选为3～10，还优选为4～8。根据本专利技术，所述超高分子量超细粒径聚乙烯的平均粒径优选为20μm-90μm，还优选为30-85μm，更优选为50μm-80μm；所述标准差优选为5μm-15μm，更优选为6μm-12μm，还优选为8μm-10μm；所述超高分子量超细粒径聚乙烯的堆密度优选为0.15g/mL-0.25g/mL，例如0.2g/mL。根据本专利技术，所述玻璃纤维为经偶联剂处理的玻璃纤维。所述偶联剂例如为硅烷偶联剂(如γ-氨丙基三乙氧基硅烷KH550，γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷KH560，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷KH570，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷KH792，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷DL602，乙烯基三甲氧基硅烷A-171，乙烯基三乙氧基硅烷A-151等)、钛酸酯偶联剂(如三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯、二(二辛基磷酰氧基)钛酸乙二酯、二异硬脂酰基钛酸乙二酯)或铝酸酯偶联剂中的一种或多种。优选地，所述偶联剂选自硅烷偶联剂，特别优选γ-氨丙基三乙氧基硅烷KH550、乙烯基三甲氧基硅烷A-171、乙烯基三乙氧基硅烷A-151等。所述偶联剂的用量，相对于100重量份玻璃纤维，为0.5-4重量份。根据本专利技术，为了使得玻璃纤维更好分散在所述偶联剂中，可在所述玻璃纤维与偶联剂的体系中加入稀释剂，所述稀释剂例如选自白油或液体石蜡。所述稀释剂与偶联剂的重量比例如为(1～10):1，优选(3～6):1。根据本专利技术，所述玻璃纤维的长度为0.5mm-10mm，例如为1mm-3mm，或3mm-5mm，或5mm-7mm等。根据本专利技术，所述组合物中各组分的重量百分含量为：超高分子量超细粒径聚乙烯10-95wt％，玻璃纤维5-90wt％。优选地，所述玻璃纤维的含量为10-80wt％，更优选为40-70wt％。本专利技术还提供一种片材或管，其由上述组合物制备得到。本专利技术还提供一种上述片材的制备方法，其包括以下步骤：将所述超高分子量超细粒径聚乙烯和所述玻璃纤维在高速搅拌机中混合均匀，加入挤出机中，通过片材模具挤出，经冷却、拉伸，制得本专利技术的片材。本专利技术还提供一种上述管的制备方法，其包括以下步骤：将所述超高分子量超细粒径聚乙烯和所述玻璃纤维在高速搅拌机中混合均匀，加入挤出机中，通过管材模具挤出，经冷却、拉伸，制得本专利技术的管。优选地，所述管的壁厚介于0.1mm-10mm之间，优选0.5mm-5mm之间。本专利技术进一步提供了上述片材的用途，其可用于汽车、电子器件等诸多领域。本专利技术还进一步提供了上述管的用途，其用于给水排水、石油钻探等领域，例如作为给水排水管或矿用耐磨管等。本专利技术的有益效果：本专利技术提出一种玻璃纤维增强聚乙烯组合物，由所述组合物制备的片材或管，具有优异的耐低温性能(如在零下30℃到零下135℃下可以长期使用)、抗冲击性能(如简支梁缺口冲击强度(7.5J)高于10.0KJ/m2)和耐蠕变性能(如蠕变小于等于2％)。另外，由于玻璃纤维的增强作用，所述片材或管的机械性能(如弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度和热变形温度等)也十分优异。因此，本专利技术的片材特别适用于汽车、电子器件等诸多领域，所述管特别适合于给水排水、石油钻探等领域。具体实施方式[催化剂的制备方法]本专利技术的超高分子量超细粒径聚乙烯的制备方法中采用的催化剂可以采用申请人已提交的专利技术专利申请(申请号201510271254.1)中公开的方法制备，其全文引入本申请中作为参考。具体的，上述催化剂通过包括以下步骤的方法制备：(a)将卤化镁、醇类化合物、助剂、部分的内给电子体和溶剂混合，制得混合物I；(b)在反应器中加入上述的混合物I，预热到-30℃～30℃，滴加钛化合物；或者，在反应器中加入钛化合物，预热到-30℃～30℃，滴加上述的混合物I；(c)滴加完成后，反应体系经过30分钟～3小时升温至90℃～130℃，加入剩余的内给电子体继续反应；(d)滤除反应体系的液体，加入剩余的钛化合物，继续反应；(e)反应完成后，后处理得到所述的催化剂。根据本专利技术，所述步骤(b)由下述步骤(b’)替换：(b’)配置包括纳米粒子、分散剂和溶剂的混合物II；在反应器中加入上述的混合物I和混合物II得到二者的混合物，预热到-30℃～30℃，滴加钛化合物；或者，在反应器中加入钛化合物，预热到-30℃～30℃，滴加上述的混合物I和混合物II的混合物。本专利技术中，所述的混合物Ⅰ优选按照如下方法制备：将卤化镁和醇类化合物在有机溶剂中混合，升温并保温后，加入助剂和部分的内给电子体，在一定温度反应后得到稳定均一的混合物Ⅰ。所述醇类化合物选自C1-C15的脂肪醇类化合物、C3-C15的环烷醇类化合物和C6-C15的芳香醇类化合物中的一种或几种，优选为甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、异丙醇、1，3-丙二醇、丁醇、异丁醇、己醇、庚醇、正辛醇、异辛醇、壬醇、癸醇、山梨醇、环己醇和苄醇中的一种或几种，更优选为乙醇、丁醇、己醇及异辛醇。所述内给电子体为单酯、二酯、单醚、二醚类化合物中的至少一种，更优选的选自二酯或二醚。所述溶剂选自5-20个碳的直链烷烃、5-20个碳的支链烷烃、6-20个碳的芳香烃或它们的卤代烃中的至少一种，优选甲苯、氯苯、二氯苯或癸烷中的至少一种。在本专利技术中，卤化镁在制备可直接获得亚微米级聚烯烃颗粒的催化剂中具有载体的作用，为传统齐格勒-纳塔催化剂的组成之一，能使制备的催化剂具有合适的形状、尺寸和机械强度，同时，载体可使活性组分分散在载体表面上，获得较高的比表面积，提高单位本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种玻璃纤维增强聚乙烯组合物，其特征在于，所述组合物包括超高分子量超细粒径聚乙烯和玻璃纤维；所述超高分子量超细粒径聚乙烯的粘均分子量(Mv)大于1×106，所述超高分子量超细粒径聚乙烯为球形或类球形颗粒，平均粒径为10～100μm，标准差为2μm‑15μm，堆密度为0.1g/mL～0.3/mL。
【技术特征摘要】
1.一种玻璃纤维增强聚乙烯组合物，其特征在于，所述组合物包括超高分子量超细粒径聚乙烯和玻璃纤维；所述超高分子量超细粒径聚乙烯的粘均分子量(Mv)大于1×106，所述超高分子量超细粒径聚乙烯为球形或类球形颗粒，平均粒径为10～100μm，标准差为2μm-15μm，堆密度为0.1g/mL～0.3/mL。2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述超高分子量超细粒径聚乙烯的粒径分布近似于正态分布。优选地，所述超高分子量超细粒径聚乙烯的粘均分子量(Mv)大于等于1.5×106，优选地为1.5×106～4.0×106；所述超高分子量超细粒径聚乙烯的分子量分布Mw/Mn为2～15，优选为3～10，还优选为4～8。优选地，所述超高分子量超细粒径聚乙烯的平均粒径为20μm-90μm，还优选为30-85μm，更优选为50μm-80μm；所述标准差优选为5μm-15μm，更优选为6μm-12μm，还优选为8μm-10μm；所述超高分子量超细粒径聚乙烯的堆密度优选为0.15g/mL-0.25g/mL，例如0.2g/mL。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述玻璃纤维为经偶联剂处理的玻璃纤维。优选地，所述偶联剂例如为硅烷偶联剂(如γ-氨丙基三乙氧基硅烷KH550，γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷KH560，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷KH570，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷KH792，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷DL602，乙烯基三甲氧基硅烷A-171，乙烯基三乙氧基硅烷A-151等)、钛酸酯偶联剂(如三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯、二(二辛基磷酰氧基)钛酸乙二酯、二异硬脂酰基钛酸乙二酯)或铝酸酯偶联剂中的一种或多种。优选地，所述偶联剂选自硅烷偶联剂，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李化毅，李倩，孙同兵，朱才镇，刘瑞刚，赵宁，徐坚，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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