一种具有协同增强的复合填料及改性聚乙烯的制备方法技术

本发明专利技术提供一种具有协同增强的复合填料，该复合填料由短切碳纤维和绢云母粉末组成，短切碳纤维的质量百分比为25％‑75％，绢云母粉末的质量百分比为75％‑25％。本发明专利技术还提供一种改性聚乙烯的制备方法，所述制备方法为：提供聚乙烯和复合填料；将所述复合填料机械混合均匀，然后将混合好的复合物与一部分聚乙烯颗粒预先混合后加入到密炼机中反应，将得到的反应物造粒，与剩余聚乙烯混合，获得的聚乙烯与填料混合料，采用挤出成型工艺，用双螺杆挤出机来挤出，挤出后冷却、干燥、切粒，得到所述改性聚乙烯。该组合填料大大增强聚乙烯的力学拉伸性能和抗冲击性能，比单单使用一种填料的性能要优，且提升了加工性，降低了碳纤维的使用量进而提升了经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有协同增强的复合填料及改性聚乙烯的制备方法
本专利技术涉及聚乙烯改性
，具体涉及一种具有协同增强的复合填料及改性聚乙烯的制备方法。
技术介绍
材料、能源、信息和生物技术是现代科技的四大支柱，现代高科技对材料的要求高且苛刻，单一的材料由于局限性不能满足其发展的需要，这就要求材料复合化、智能化、功能化、生态化，促使功能复合材料、智能复合材料、仿生复合材料、环保型复合材料、高性能复合材料等应运而生。随着科学技术的不断发展，各种各样的塑料制品走进了人们的生活，同时厂家为了能够降低成本，塑料制品变得越来越薄，但单一的树脂材料制品太薄时，其硬度、强度等诸多性能难以满足人们的需求，因而如何使塑料制品变得薄而硬，且有较高的强度成为了诸多厂家面临的困境。碳纤维增强热塑性树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有热塑性复合材料中属于非常高的。在强度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。碳纤维增强热塑性树脂基复合材料发展很快，且优点很多，如强度高、韧性好、耐破坏性能好等。但其也有着价格昂贵、纵向性能差、加入量过多导致加工困难且还会出现性能下降等缺点。其他用于填充增强热塑性材料的还有很多优秀的如云母，云母呈片状，径厚比较大，活性较好的绢云母粉填充聚乙烯塑料薄膜和聚丙烯工程塑料可显著改善塑料制品的力学强度，虽然不及碳纤维。填料粒度及粒度分布对高聚物性能的影响是显著的，一般来说，粒度越小，粒度分布越宽，其在聚合物中分散越均匀。但当粒度达到一定细度时，在填充量超过一定值时会发生二次凝聚现象，引起材料应力集中，以致产生龟裂。所以虽然云母综合性能不错，但加入量也不能多。填充增强中为了增加强度，提高填料含量是直接的方法，但同时含量加入量太多会引起诸多问题，而且部分材料价格高昂，过多含量经济性差。大部分技术人员所做的努力是探索其他种类的填料来达到需要的性能，很少有人用多种填料组合使用来改性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种具有协同增强的复合填料及改性聚乙烯的制备方法。本本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种具有协同增强的复合填料，所述复合填料由短切碳纤维和绢云母粉末组成，所述短切碳纤维的质量百分比为25％-75％，所述绢云母粉末的质量百分比为75％-25％。上述方案中，所述短切碳纤维和绢云母粉末的质量比为1:1-3:1。上述方案中，所述短切碳纤维的纤维长度为1mm～3mm、纤维粒径为1～20μm。上述方案中，所述绢云母粉末的目数范围500～2000目。一种改性聚乙烯的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：提供聚乙烯和所述的复合填料；将所述复合填料机械混合均匀，然后将混合好的复合物与一部分聚乙烯颗粒预先混合后加入到密炼机中反应，将得到的反应物造粒，与剩余聚乙烯混合，获得的聚乙烯与填料混合料，采用挤出成型工艺，用双螺杆挤出机来挤出，挤出后冷却、干燥、切粒，得到所述改性聚乙烯。上述方案中，所述复合填料占所述聚乙烯的质量百分比为10％。上述方案中，所述聚乙烯为低密度聚乙烯，密度为0.92～0.93g/cm3，分子量10w～50w。上述方案中，所述短切碳纤维和绢云母粉末的质量比为1:1-3:1。与现有技术相比，本专利技术取得的有益效果是：1.首次使用短切碳纤维和超细绢云母粉末组合填料来填充增强聚乙烯。2.当使用两种填料组合时，在一定比例和含量下，微观形态纤维状的短切碳纤维和片状的云母粉末有协同作用，能发挥出比单组份填料填充增强改性聚乙烯的性能更高的性能。3.短切碳纤维这种填料虽然性能优异，但其价格昂贵，本专利技术在组合使用时，降低了短切碳纤维的使用量获得了更好的经济性，同时，两种填料增强改性后的聚乙烯拉伸性能和抗冲击性能更好。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述，当然下述实施例不应理解为对本专利技术的限制。需要说明的是：1.本专利技术所有试样均是200g低密度聚乙烯作为基体，聚乙烯呈粒径约5mm的圆形白色颗粒，密度0.92g/cm3，分子量约10w；短切碳纤维为日本东邦无胶无浆碳纤维，密度1.82g/cm3，长度1mm，粒径7μm；超细云母粉末为1250目绢云母粉末，密度2.7g/cm3。2.密炼机为XSS-300转矩流变仪，加工温度各区设为180℃，190℃，190℃，料加入后启动密炼机5min后才开始取出料。3.所有组的挤出造粒过程均是由双螺杆混炼挤出造粒机SHJ-20完成，挤出机的各区温度从机头到机尾依次设为150℃，200℃，205℃，210℃，210℃，200℃，190℃，180℃。螺杆转速20r/min。4.制作测试试样是用的热压机R-3201型，模具为国标规格，上下加热板均设为190℃，热压过程中保持设定温度和10MPa压力5min，然后用水冷降温同时保持10MPa压力，然后取出。测试用的是万能试验机和悬臂摆锤冲击机。对比例1在1-6号样中，加入短切碳纤维，分别为5g(占200g聚乙烯的百分比为2.5％，下同)、10g(5％)、15g(7.5％)、20g(10％)、30g(15％)、40g(20％)；7-12号样加入超细云母粉末，分别为5g、10g、15g、20g、30g、40g。制备过程如下：1)每一组首先取出50g聚乙烯与该组填料在密炼机里预混合，为了是更好的混匀；2)然后将预混料与剩余的150g聚乙烯加入到双螺杆挤出机挤出造料；3)挤出的样水冷后切成小试样，方便制测试样，在80℃烘箱内干燥24h；4)用热压机热压成型作测试样，测试。实施例113号样，制备过程如下：1)5g(2.5％)碳纤维和15g(7.5％)超细云母粉末首先混匀，取出50g聚乙烯与该填料在密炼机里预混合，为了是更好的混匀，然后取出预混料切粒；2)然后将预混料与剩余的150g聚乙烯加入到双螺杆挤出机挤出造料；3)挤出的样水冷后切成小试样，方便制测试样，在80℃烘箱内干燥24h；4)用热压机热压成型作测试样，测试。实施例214号样，制备过程如下：1)10g碳纤维和10g超细云母粉末首先混匀，取出50g聚乙烯与该填料在密炼机里预混合，为了是更好的混匀，然后取出预混料切粒；2)然后将预混料与剩余的150g聚乙烯加入到双螺杆挤出机挤出造料；3)挤出的样水冷后切成小试样，方便制测试样，在80℃烘箱内干燥24h；4)用热压机热压成型作测试样，测试。实施例315号样，制备过程如下：1)15g碳纤维和5g云母粉末首先混匀，取出50g聚乙烯与该填料在密炼机里预混合，为了是更好的混匀，然后取出预混料切粒；2)然后将预混料与剩余的150g聚乙烯加入到双螺杆挤出机挤出造料；3)挤出的样水冷后切成小试样，方便制测试样，在80℃烘箱内干燥24h；4)用热压机热压成型作测试样，测试。表1.短切碳纤维组性能测试结果试样配方(未列出聚乙烯)拉伸强度(MPa)抗冲击(KJ/M2)1号样碳纤维5g18.4121.62号样碳纤维10g19.1822.13号样碳纤维15g19.6922.34号样碳纤维20g20.2222.75号样碳纤维30g17.7121.36号样碳纤维40g//表2.云母粉末组性能测试结果试样配方(未列出聚乙烯)拉伸强度(MPa)抗冲击(KJ/M2)7号样云母粉末5g15.3621本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有协同增强的复合填料，其特征在于，所述复合填料由短切碳纤维和绢云母粉末组成，所述短切碳纤维的质量百分比为25％‑75％，所述绢云母粉末的质量百分比为75％‑25％。

【技术特征摘要】
1.一种具有协同增强的复合填料，其特征在于，所述复合填料由短切碳纤维和绢云母粉末组成，所述短切碳纤维的质量百分比为25％-75％，所述绢云母粉末的质量百分比为75％-25％。2.如权利要求1所述的复合填料，其特征在于，所述短切碳纤维和绢云母粉末的质量比为1:1-3:1。3.如权利要求1所述的复合填料，其特征在于，所述短切碳纤维的纤维长度为1mm～3mm、纤维粒径为1～20μm。4.如权利要求1所述的复合填料，其特征在于，所述绢云母粉末的目数范围500～2000目。5.一种改性聚乙烯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：提供聚乙烯和权利要求1至4任一项所述的复...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超灿，邓可，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42