一种高强高韧高密度聚乙烯材料的制备方法技术

一种高强高韧高密度聚乙烯材料的制备方法，其特点是在超声波作用下，绢英粉、白云母、碳酸钙、二氧化钛等无机粒子得到了良好的解团聚和分散，其表面可以被双官能团试剂如γ－氨丙基三乙氧基硅烷、Ｎ－β－（氨乙基）－γ－氨丙基三甲氧基硅烷、Ｎ－β－（氨乙基）－γ氨丙基甲基二甲氧基硅烷等良好的包覆，从而在辐照ＨＤＰＥ基体中获得良好的分散及较强的界面相互作用，共混体系的断裂伸长率和缺口冲击强度都有显著提高。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种聚烯烃工程化新技术，属于聚合物加工领域。对于HDPE/无机填料共混体系，无机填料在基体中的分散及界面相互作用对体系的力学性能有很大的影响。填料粒子粒径越小，在加工中越易发生团聚，越难于在基体中获得良好的分散。我国学者俆僖等已获得专利权的专利ZL97107522·8，题为采用《辐照技术制备高强高韧高密度聚乙烯材料的方法》，通过辐照增容的方法，虽然改善了无机粒子在聚乙烯中的分散性并使体系的界面相互作用增强，达到了增强增韧的效果，但对一些超细粒子而言，粒子在基体中的团聚情况依然存在。本专利技术的目的是针对现有技术的不足而提供，其特点是采用超声波对无机粒子进行预处理，利用超声波的分散和清洗作用使界面改性剂在单个粒子表面均匀包覆，降低填充粒子的表面能，促进无机粒子在树脂基体中的分散，增强界面相互作用，从而大幅度提高共混体系的力学性能。本专利技术的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。1.无机粒子的超声处理在100份水和/或乙醇介质中加入20～50份无机粒子，粒径为1～10微米，并加入0.2～2.5份界面改性剂，配成泥浆状的悬浮液，用20kHz超声波处理5～10分钟后过滤并干燥，2.γ-射线辐照HDPE(γ-HDPE)和电子束辐照HDPE(e-HDPE)的制备方法采用60Coγ-射线源或电子静电加速器，在室温下空气中对HDPE进行辐照，辐照剂量为10～60kGy，在其分子链上引入C＝O等含氧极性基团，3.高强高韧高密度聚乙烯材料的制备方法将辐照HDPE90～50份与10～50份超声处理的无机粒子采用双辊开炼机在140-170℃温度下混炼8～15分钟。无机粒子为绢英粉、白云母、碳酸钙和/或二氧化钛至少一种。界面改性剂为顺丁烯二酸酐、ω-己内酰胺、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-(多乙撑氨基)丙基三甲氧基硅烷和/或γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷至少一种。实验结果表明，超声波强大的分散功能可以使团聚的无机粒子得到良好的解团聚、分散及表面更新，使其表面可以被界面改性剂有效的包覆，从而在辐照HDPE基体中获得良好的分散，使共混体系的的断裂伸长率和缺口冲击强度均得到显著的提高，详见表一所示。本专利技术具有如下优点工艺简单、清洁、无污染，制得的共混材料具有优良的力学性能，成本较低，可望在管道、建筑材料和汽车零部件等方面得到应用。实施例下面通过实施例对本专利技术进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只能用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本专利技术的内容做出一些非本质的改进和调整。1.在100克水介质中加入20克平均粒径为1.6微米的绢英粉及0.6克γ-氨丙基三乙氧基硅烷，配成泥浆状的悬浮液，采用20kHz超声发生器处理7分钟后将绢英粉过滤并干燥。将超声处理绢英粉40克与γ-HDPE(辐照剂量为10kGy)60克采用双辊开炼机进行混炼，混炼温度150℃，混炼时间15分钟。2.在80克水、20克乙醇介质中加入30克平均粒径为2微米的二氧化钛及1.5克N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，配成泥浆状的悬浮液，采用20kHz超声发生器处理5分钟后将二氧化钛过滤并干燥。将超声处理二氧化钛30克与e-HDPE(50kGy)70克采用双辊开炼机进行混炼，混炼温度160℃，混炼时间12分钟。3.在90克水、10克乙醇介质中加入40克平均粒径为2微米的白云母及1.6克γ-氨丙基三乙氧基硅烷，配成泥浆状的悬浮液，采用20kHz超声发生器处理8分钟后将白云母过滤并干燥。将超声处理白云母40克与γ-HDPE(30kGy)60克采用双辊开炼机进行混炼，混炼温度155℃，混炼时间10分钟。4.在70克水、30克乙醇介质中加入25克平均粒径为1微米的碳酸钙及0.8克γ-(多乙撑氨基)丙基三甲氧基硅烷，配成泥浆状的悬浮液，采用20kHz超声发生器处理10分钟后将碳酸钙过滤并干燥。将超声处理碳酸钙30克与e-HDPE(40kGy)70克采用双辊开炼机进行混炼，混炼温度165℃，混炼时间15分钟。表1辐照HDPE/超声处理无机粒子共混体系的力学性能拉伸强度 缺口冲击强度 断裂伸长率试样无机粒子(MPa)(J/m) (％)辐照HDPE-1 29.3 543384 绢英粉，30％辐照/超声HDPE-1 29.1 665552 绢英粉，30％辐照HDPE-2 27.4 581128 绢英粉，40％辐照/超声HDPE-2 29.4 745340 绢英粉，40％辐照HDPE-3 30.4 57549绢英粉，50％辐照/超声HDPE-3 30.3 695130 绢英粉，50％辐照HDPE-4 28.9 18449白云母，30％辐照/超声HDPE-4 29.1 468328 白云母，30％权利要求1.，其特征在于a.无机粒子的超声处理在100份水和/或乙醇介质中加入20～50份无机粒子，平均粒径为1～10微米，并加入0.2～2.5份界面改性剂，配成泥浆状的悬浮液，用20kHz超声波处理5～10分钟后过滤并干燥，b.γ-射线辐照HDPE(γ-HDPE)和电子束辐照HDPE(e-HDPE)的制备方法采用60Coγ-射线源或电子静电加速器，在室温下空气中对HDPE进行辐照，辐照剂量为10～60kGy，在其分子链上引入C＝O等含氧极性基团，c.高强高韧高密度聚乙烯材料的制备方法将辐照HDPE90～50份与10～50份超声处理的无机粒子采用双辊开炼机在140-170℃温度下混炼8～15分钟。2.按照权利要求1所述，其特征在于无机粒子为绢英粉、白云母、碳酸钙和/或二氧化钛至少一种。3.按照权利要求1所述，其特征在于界面改性剂为顺丁烯二酸酐、ω-己内酰胺、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-(多乙撑氨基)丙基三甲氧基硅烷和/或γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷至少一种。全文摘要，其特点是在超声波作用下，绢英粉、白云母、碳酸钙、二氧化钛等无机粒子得到了良好的解团聚和分散，其表面可以被双官能团试剂如γ－氨丙基三乙氧基硅烷、N－β－(氨乙基)－γ－氨丙基三甲氧基硅烷、N－β－(氨乙基)－γ氨丙基甲基二甲氧基硅烷等良好的包覆，从而在辐照HDPE基体中获得良好的分散及较强的界面相互作用，共混体系的断裂伸长率和缺口冲击强度都有显著提高。文档编号C08K9/00GK1400240SQ01108690公开日2003年3月5日 申请日期2001年7月31日 优先权日2001年7月31日专利技术者范萍, 徐闻, 刘鹏波, 徐僖 申请人:四川大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强高韧高密度聚乙烯材料的制备方法，其特征在于：ａ．无机粒子的超声处理在１００份水和／或乙醇介质中加入２０～５０份无机粒子，平均粒径为１～１０微米，并加入０．２～２．５份界面改性剂，配成泥浆状的悬浮液，用２０ｋＨｚ超声波处理５～ １０分钟后过滤并干燥，ｂ．γ－射线辐照ＨＤＰＥ（γ－ＨＤＰＥ）和电子束辐照ＨＤＰＥ（ｅ－ＨＤＰＥ）的制备方法采用［６０］↑Ｃｏγ－射线源或电子静电加速器，在室温下空气中对ＨＤＰＥ进行辐照，辐照剂量为１０～６０ｋＧｙ，在其分子链上引入 Ｃ＝Ｏ等含氧极性基团，ｃ．高强高韧高密度聚乙烯材料的制备方法将辐照ＨＤＰＥ９０～５０份与１０～５０份超声处理的无机粒子采用双辊开炼机在１４０－１７０℃温度下混炼８～１５分钟。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：范萍，徐闻，刘鹏波，徐僖，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]