一种耐候PE组合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及PE组合物技术领域，具体涉及一种耐候PE组合物及其制备方法，PE组合物包括如下重量份的原料：LDPE70‑110份、木纤混合物10‑20份、抗氧化剂0.1‑1份、热稳定剂0.1‑1份、润滑剂1‑3份、相容剂2‑4份、所述木纤混合物由聚丙烯腈纤维丝和纳米木质素分散混合而成。本发明专利技术的PE组合物具有较好的拉伸强度、断裂伸长率和抗冲击强度，并且也具有良好的抗老化性，因而也具有良好的耐候性，并且制备方法简单高效，利于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种耐候PE组合物及其制备方法
本专利技术涉及PE组合物
，具体涉及一种耐候PE组合物及其制备方法。
技术介绍
木质素是一种广泛存在于大部分陆地植物细胞壁中的高分子聚合物。木质素分子中含有多元酚结构，将其用作聚乙烯塑料的防老剂，能弥补小分子塑料防老剂易转移、有毒、价格昂贵等缺点，同时减少人们对不可再生资源的依赖，对实现资源的可持续发展具有重要意义。但是木质素由于表面羟基的存在，其在聚乙烯塑料中分散性较差，增容改性困难，容易发生团聚现象，使得组合物熔融流动性降低，挤出困难，制得的复合材料容易产生应力集中现象，整体性变差，拉伸强度、断裂伸长率和抗冲击强度有所降低。因而，目前木质素与聚乙烯塑料树脂共混制成的木塑组合物已被广泛研究，然而木质素作为聚乙烯塑料的功能性助剂的研究较少。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种以木质素为助剂实现耐候性、抗老化性的PE组合物，并且提高PE组合物的拉伸强度、断裂伸长率和抗冲击强度；本专利技术的另一目的在于提供该PE组合物的制备方法，该制备方法简单高效，利于工业化生产。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种耐候PE组合物，包括如下重量份的原料：所述木纤混合物由聚丙烯腈纤维丝和纳米木质素分散混合而成。木质素含有大量的甘油-β-愈创木酸酯，而甘油-β-愈创木酸酯很容易变成酚类自由基，因此使木质素具有较强的捕获氢过氧化物自由基的能力，从而提高PE组合物的抗氧化能力。本专利技术采用具有高比表面积的纳米木质素，可以增加木质素对自由基的捕获效率，同时为了解决纳米木质素与PE的相容性问题，本专利技术将纳米木质素与聚丙烯腈纤维丝进行混合分散，通过氢键键合使纳米木质素依附于聚丙烯腈纤维丝的表面，从而纳米木质素的分布具有聚丙烯腈纤维素的网络性，因而木质素可以以聚丙烯腈纤维丝作为载体均匀分散于PE中，不会发生应力集中现象。其次，木纤混合物由于具有聚丙烯腈纤维丝的纤维网络性以及木质素的高强度性，因此可以有效提高PE组合物的拉伸强度、断裂伸长率和抗冲击强度。本专利技术优选具有适当长径比和长度的聚丙烯腈纤维丝，可以有效提高纳米木质素的分布性以及木纤混合物对PE组合物的增强性；而采用高孔隙率、高孔容、适当孔径的聚丙烯腈纤维丝以及适当粒径的木质素，可以提高其与木质素的键合吸附能力，从而提高木纤混合物的稳定性。因而，优选地，所述聚丙烯腈纤维丝的长度为12.1-23.5μm，直径为124-165nm，孔隙率为67％-84％，孔径为10.3-16.4nm，孔容为7.83-12.14mL/g，所述纳米木质素的平均粒径为21-56nm。其中，所述聚丙烯腈纤维丝的制备方法包括如下步骤：A、将聚丙烯腈溶于N,N-二甲基甲酰胺中形成纺丝原液，所述纺丝原液中的聚丙烯腈质量浓度为20-40wt％，然后进行静电纺丝，得到聚丙烯腈原丝；B、将所述聚丙烯腈原丝浸泡于去离子水中，然后离心、冷冻干燥，即得到所述的聚丙烯腈纤维丝。本专利技术通过静电纺丝使聚丙烯腈纤维丝具有适当长径比的性质，而后浸泡和冷冻干燥，使聚丙烯腈原丝中充盈的水分冻结升华，从而提高聚丙烯腈纤维丝的孔隙率、孔径以及孔容，利于对纳米木质素的吸附，同时还维持了聚丙烯腈纤维丝的网络稳定性，避免在熔融混合过程中纤维断裂从而导致PE组合物的强度降低的现象发生。其中，所述步骤A中，静电纺丝的纺丝电压为20-40kV，纺丝温度为30-40℃，所述步骤B中，冷冻干燥的温度为-60～-20℃。通过对静电纺丝的条件进行适当控制，可以有效提高聚丙烯腈原丝的结构稳定性以及长度均一性；而通过对冷冻干燥温度的控制，可以有效改善聚丙烯腈原丝的多孔结构，从而形成具有多孔性的聚丙烯腈纤维丝。其中，所述木纤混合物的制备方法如下：将纳米木质素和聚丙烯腈纤维丝加入至去离子水中，进行超声分散2-4h，离心洗涤、干燥，即得到所述的木纤混合物，其中，纳米木质素、聚丙烯腈纤维丝和去离子水的质量比为1:8-10:80-100。本专利技术利用超声分散技术实现纳米木质素与聚丙烯腈纤维丝的自组装，通过XRD和TGA分析表明，纳米木质素表面的羧基与聚丙烯腈纤维丝表面的羟基相互作用，形成氢键，从而具有较好的依附稳定性，并且通过适当控制用量比例，可以提高纳米木质素在聚丙烯腈纤维丝上的分散程度。其中，所述抗氧化剂由抗氧剂1076和抗氧剂1010按重量比1-3:1-3的比例组成。本专利技术通过适当加入由抗氧剂1076和抗氧剂1010组成的抗氧化剂，可以进一步提高PE组合物的抗氧化性能，从而提高其耐候性。其中，所述热稳定剂为钙锌复合稳定剂、钡锌复合稳定剂和钾锌复合稳定剂中的至少一种。以上选择的热稳定剂可以防止或延缓热对PE组合物性能的影响，辅助木纤混合物，提高PE组合物的热稳定性，延长PE组合物的使用寿命。进一步优选地，所述热稳定剂由钙锌复合稳定剂和钡锌复合稳定剂按重量比1-3:1-3的比例组成，可以更好地阻碍PE组合物的热降解。其中，所述光稳定剂为双(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和/或聚(1-羟乙基-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)丁二酸酯。其中，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌和聚乙烯蜡中的至少一种。以上选择的润滑剂可以防止塑料在机内或模具内因粘着而产生缺陷，更为优选地，所述润滑剂由硬脂酸钙和硬脂酸锌按重量比1-3:1-3的比例组成，该复配组成的润滑剂可以作为辅助热稳定剂，提高PE组合物的热稳定性。其中，所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、丙烯酸接枝聚乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯中至少一种。以上选择的相容剂可以借助分子间的键合力，促使PE与木纤混合物的结合，从而提高PE组合物的拉伸强度、抗冲击强度和耐候性等性能。更为优选地，所述相容剂由马来酸酐接枝聚乙烯、丙烯酸接枝聚乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯按重量比1:1-3:1-2的比例组成。本专利技术的另一目的通过如下技术方案实现：如上所述的一种耐候PE组合物的制备方法：将各原料进行混合熔融造粒，即得到所述的耐候PE组合物。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术采用具有高比表面积的纳米木质素，可以增加木质素对自由基的捕获效率，同时为了解决纳米木质素与PE的相容性问题，本专利技术将纳米木质素与聚丙烯腈纤维丝进行混合分散，通过氢键键合使纳米木质素依附于聚丙烯腈纤维丝的表面，从而纳米木质素的分布具有聚丙烯腈纤维素的网络性，因而木质素可以以聚丙烯腈纤维丝作为载体均匀分散于PE中，不会发生应力集中现象。其次，木纤混合物由于具有聚丙烯腈纤维丝的纤维网络性以及木质素的高强度性，因此可以有效提高PE组合物的拉伸强度、断裂伸长率和抗冲击强度；2、本专利技术PE组合物的制备方法简单高效，利于工业化生产。具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本专利技术的限定。实施例1一种耐候PE组合物，包括如下重量份的原料：所述木纤混合物由聚丙烯腈纤维丝和纳米木质素分散混合而成。其中，所述纳米木质素的平均粒径为34nm。其中，所述聚丙烯腈纤维丝的制备方法包括如下步骤：A、将聚丙烯腈溶于N,N-二甲基甲酰胺中形成纺丝原液，所述纺丝原液中的聚丙烯腈质量浓度为30wt％，然后进行静电纺丝，得到聚丙烯腈原丝；B、将所述聚丙烯腈原丝浸泡于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐候PE组合物，其特征在于：包括如下重量份的原料：

【技术特征摘要】
1.一种耐候PE组合物，其特征在于：包括如下重量份的原料：所述木纤混合物由聚丙烯腈纤维丝和纳米木质素分散混合而成。2.根据权利要求1所述的一种耐候PE组合物，其特征在于：所述聚丙烯腈纤维丝的长度为12.1-23.5μm，直径为124-165nm，孔隙率为67％-84％，孔径为10.3-16.4nm，孔容为7.83-12.14mL/g，所述纳米木质素的平均粒径为21-56nm。3.根据权利要求1或2所述的一种耐候PE组合物，其特征在于：所述聚丙烯腈纤维丝的制备方法包括如下步骤：A、将聚丙烯腈溶于N,N-二甲基甲酰胺中形成纺丝原液，所述纺丝原液中的聚丙烯腈质量浓度为20-40wt％，然后进行静电纺丝，得到聚丙烯腈原丝；B、将所述聚丙烯腈原丝浸泡于去离子水中，然后离心、冷冻干燥，即得到所述的聚丙烯腈纤维丝。4.根据权利要求3所述的一种耐候PE组合物，其特征在于：所述步骤A中，静电纺丝的纺丝电压为20-40kV，纺丝温度为30-40℃，所述步骤B中，冷冻干燥的温度为-60～-20℃。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑宇航，
申请(专利权)人：广东格瑞新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44