一种滑石粉增强HDPE复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种滑石粉增强HDPE复合材料及其制备方法和应用。本发明专利技术所述滑石粉增强HDPE复合材料的制备方法，包括以下步骤：对滑石粉进行改性，得到改性滑石粉；采用所述改性滑石粉对HDPE进行改性，得到改性HDPE；其中，对滑石粉进行改性包括化学改性，所述化学改性包括采用偶联剂对滑石粉进行改性处理；所述滑石粉为片状滑石粉，且经过脱碱处理。其中，脱碱处理的目的是去除滑石粉表面不容易与有机化合物和/或树脂结合的物质。本发明专利技术所述滑石粉增强HDPE复合材料的机械性能大幅度提升，在回收塑料的加工领域具有重要的研究意义和应用价值。

A Talc Powder Reinforced HDPE Composite Material and Its Preparation Method and Application

The invention provides a talc powder reinforced HDPE composite material, a preparation method and application thereof. The preparation method of the talc powder reinforced HDPE composite comprises the following steps: modifying the talc powder to obtain the modified talc powder; modifying the HDPE with the modified talc powder to obtain the modified HDPE; modifying the talc powder includes chemical modification, the chemical modification includes modifying the talc powder with coupling agent; and the talc powder is modified by chemical modification. Flake talc powder is treated by dealkalinization. Among them, the purpose of dealkali treatment is to remove substances on the surface of talc powder that are not easily bound to organic compounds and/or resins. The mechanical properties of the talc powder reinforced HDPE composite material of the invention are greatly improved, which has important research significance and application value in the processing field of recycled plastics.

【技术实现步骤摘要】
一种滑石粉增强HDPE复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及塑料回收再利用的
，具体而言，涉及一种滑石粉增强HDPE复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
随着塑料工业的迅速发展，废旧塑料的回收再利用作为一项节约能源、保护环境的措施，普遍受到重视。目前，国内外主要采用填埋和焚烧等方法来处理废弃塑料，采用回收再利用的较少，而且国内废旧塑料的回收利用技术水平也比较落后。高密度聚乙烯(HDPE)是一种由乙烯共聚生成的热塑性聚烯烃，也是塑胶原料库回收市场增长最快的一类塑料，这主要是由于HDPE具有易再加工，难降解特性及应用范围广等优势。然而回收的HDPE材料，强度较低，容易破损，在使用过程中存在一定的局限性。现有对HDPE进行改性的方法大多存在性能提升幅度较低等问题，特别是弯曲强度无法满足某些特定的应用需求，例如制备托盘等。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种滑石粉增强HDPE复合材料，所述滑石粉增强HDPE复合材料，具有较高的强度和弯曲性能。本专利技术的第二目的在于提供一种滑石粉增强HDPE复合材料的制备方法，该方法工艺简单，成本低，生产效率高，适于大规模生产。本专利技术的第三目的在于提供一种滑石粉增强HDPE复合材料的应用，所述滑石粉增强HDPE能够用于制备包装材料、容器、托盘、管材等塑料产品，尤其适用于制备托盘。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：一种滑石粉增强HDPE复合材料的制备方法，包括：对滑石粉进行改性，得到改性滑石粉；采用所述改性滑石粉对HDPE进行改性，得到改性HDPE；其中，对滑石粉进行改性包括化学改性，所述化学改性包括采用偶联剂对滑石粉进行改性处理；优选地，所述滑石粉为片状滑石粉；优选地，所述滑石粉经过脱碱处理；优选地，对滑石粉进行改性还包括物理改性，所述物理改性包括对滑石粉进行机械搅拌；优选地，对滑石粉进行改性，包括：在机械搅拌条件下，将所述偶联剂以雾状喷入滑石粉中；现有技术采用滑石粉对HDPE进行改性时，通常是将滑石粉与HDPE混合后再采用偶联剂进行改性；研究发现，上述方式对HDPE的改性效果较差，改性材料的性能提升幅度较低，原因可能在于：先对滑石粉与HDPE进行混合，可能导致后续偶联剂无法完全或彻底地对滑石粉与HDPE进行偶联，部分滑石粉与HDPE可能存在直接接触的状态，进而滑石粉无法起到对HDPE的增强等改性作用。本专利技术的方法，先对滑石粉进行化学改性，经化学改性后，偶联剂完全包裹滑石粉，从而得到改性滑石粉；后续采用改性滑石粉对HDPE进行改性时，一方面可避免体系中滑石粉粒子的集结以及HDPE的急剧稠化，另一方面还可提高HDPE对滑石粉的润湿性，通过碳官能硅烷偶联剂还可使滑石粉和HDPE实现牢固键合，进一步可有效提高滑石粉对HDPE的改性作用。本专利技术所述的滑石粉为片状滑石粉，长径比高，比表面积大，能有效增强树脂的刚性和弯曲性能。本专利技术人还发现，在对滑石粉进行改性处理时，优先选取已脱碱的滑石粉，可去除滑石粉表面不容易与有机化合物和/或树脂结合的物质，能够有效提高偶联剂对滑石粉的包覆效果，进一步可有效增强改性滑石粉与树脂的界面亲和性，进一步可提高复合材料的机械性能。进一步地，对滑石粉进行改性还包括物理改性，所述物理改性包括对滑石粉进行机械搅拌；机械搅拌有利于使层状结构的滑石粉中相邻两层之间发生滑移或相互脱离，比表面积增加，在用于对HDPE进行改性时，有利于提高HDPE的刚性及其在高温下的抗蠕变性能和弯曲性能。优选地，控制HDPE、滑石粉与偶联剂之间的质量配比为(65～90)：(5～30)：(0.5～5)；优选地，控制HDPE、滑石粉与偶联剂之间的质量配比为(67～75)：(20～30)：(1～3)；优选地，所述滑石粉为800和/或1250目的滑石粉。本专利技术人经过大量研究得出，控制HDPE、滑石粉与偶联剂之间的质量配比为(65～90)：(5～30)：(0.5～5)，滑石粉增强HDPE复合材料的拉伸强度、冲击强度以及弯曲强度提高，可满足常见塑料产品的制备所需；进一步优选地，将HDPE、滑石粉与偶联剂之间的质量配比控制为(67～75)：(20～30)：(1～3)时，改性效果更好，滑石粉增强HDPE复合材料的力学性能提高更显著，可用于制备对原材料机械性能要求更高的塑料产品。高密度聚乙烯(HDPE)属于环保材质，加热达到熔点，即可回收再利用。HDPE是塑胶原料库回收市场增长最快的一部分，主要原因是HDPE具有易再加工，难降解特性及应用范围广等优势。然而回收的HDPE材料，拉伸强度和弯曲强度都较低，容易破损，在使用过程中存在一定的局限性。本专利技术所述的一种滑石粉增强HDPE复合材料的制备方法中，改性HDPE的制备方法包括：共混和造粒；优选地，在共混后进行造粒；共混过程中由于改性滑石粉与HDPE界面之间亲和性增强，实现了改性滑石粉和HDPE的物理分散；造粒时，在高温、高剪切力作用下，碳官能硅烷偶联剂还可使滑石粉和HDPE实现牢固键合，实现滑石粉对HDPE的化学改性；优选地，所述原料还包括增韧剂；优选地，在造粒时加入增韧剂。本专利技术中，所述改性HDPE即为滑石粉增强HDPE复合材料。专利技术人经过大量的研究发现，当滑石粉的添加量加大时，HDPE的断裂伸长率有所降低，材料的韧性略微下降，由此制备的滑石粉增强HDPE复合材料可用于制备对材料的强度、弯曲性能要求高的塑料产品；当加入少量增韧剂时，这一现象能够得到改善，断裂伸长率回升，复合材料韧性得以回升，由此制备的滑石粉增强HDPE复合材料可用于制备对材料强度、弯曲性能以及韧性要求高的塑料产品。优选地，所述增韧剂为POE、EVA、SBS、ABS中的至少一种，更优选为POE。优选地，在造粒时加入增韧剂；优选地，控制HDPE与增韧剂的质量配比为(70～85)：(3～5)；优选地，所述增韧剂选自POE、EVA、SBS和ABS中的至少一种，更优选为POE。本专利技术对偶联剂不作严格限制，所述偶联剂例如可以为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种，优选为硅烷偶联剂。硅烷偶联剂的通式为RSiX3，式中R代表氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基及甲基丙烯酰氧基等基团，这些基团和不同的基体树脂均具有较强的反应能力，X代表能够水解的烷氧基，如甲氧基、乙氧基等。钛酸酯偶联剂在热塑性塑料、热固性塑料及橡胶等填料体系中都具有较好的偶联效果。钛酸酯偶联剂按其结构大致可分为四类:单烷氧基型、单烷氧基焦磷酸酯型、整合型和配位体型。单烷氧基型偶联剂的结构通式为:RO-Ti(OX-R′-Y)3。亚磷酰氧基可提供抗氧、耐燃性能等，因此通过OX-的选择，可以使钛酸酯兼具偶联和其他特殊性能；R′-是长碳键烷烃基，它比较柔软，能和有机聚合物进行弯曲缠结，使有机物和无机物的相容性得到改善，提高材料的抗冲击强度；Y是羟基、氨基、环氧基或含双键的基团等，这些基团连接在钛酸酯分子的末端，可以与有机物进行化学反应而结合在一起。优选地，所述偶联剂为液体偶联剂；优选地，所述偶联剂为固体偶联剂，所述化学改性包括：将所述固体偶联剂溶于溶剂，得到偶联剂溶液；采用所述偶联剂溶液对经物理改性的滑石粉进行化学改性处理。优选地，所述硅烷偶联剂用于配制硅烷偶联剂溶液时，所述溶剂选自乙醇、异丙醇和去本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滑石粉增强HDPE复合材料的制备方法，其特征在于，包括：对滑石粉进行改性，得到改性滑石粉；采用所述改性滑石粉对HDPE进行改性，得到改性HDPE；其中，对滑石粉进行改性包括化学改性，所述化学改性包括采用偶联剂对滑石粉进行改性处理；优选地，所述滑石粉为片状滑石粉；优选地，所述滑石粉经过脱碱处理；优选地，对滑石粉进行改性还包括物理改性，所述物理改性包括对滑石粉进行机械搅拌；优选地，对滑石粉进行改性，包括：在机械搅拌条件下，将所述偶联剂以雾状喷入滑石粉中；优选地，控制HDPE、滑石粉与偶联剂之间的质量配比为(65～90)：(5～30)：(0.5～5)；优选地，控制HDPE、滑石粉与偶联剂之间的质量配比为(67～75)：(20～30)：(1～3)；优选地，所述滑石粉为800目和/或1250目的滑石粉。

【技术特征摘要】
1.一种滑石粉增强HDPE复合材料的制备方法，其特征在于，包括：对滑石粉进行改性，得到改性滑石粉；采用所述改性滑石粉对HDPE进行改性，得到改性HDPE；其中，对滑石粉进行改性包括化学改性，所述化学改性包括采用偶联剂对滑石粉进行改性处理；优选地，所述滑石粉为片状滑石粉；优选地，所述滑石粉经过脱碱处理；优选地，对滑石粉进行改性还包括物理改性，所述物理改性包括对滑石粉进行机械搅拌；优选地，对滑石粉进行改性，包括：在机械搅拌条件下，将所述偶联剂以雾状喷入滑石粉中；优选地，控制HDPE、滑石粉与偶联剂之间的质量配比为(65～90)：(5～30)：(0.5～5)；优选地，控制HDPE、滑石粉与偶联剂之间的质量配比为(67～75)：(20～30)：(1～3)；优选地，所述滑石粉为800目和/或1250目的滑石粉。2.根据权利要求1所述的一种滑石粉增强HDPE复合材料的制备方法，其特征在于，所述改性HDPE的制备方法包括共混和造粒；优选地，在共混后进行造粒；优选地，所述原料还包括增韧剂；优选地，在造粒时加入增韧剂；优选地，控制HDPE与增韧剂的质量配比为(70～85)：(3～5)；优选地，所述增韧剂选自POE、EVA、SBS和ABS中的至少一种，更优选为POE。3.根据权利要求1所述的一种滑石粉增强HDPE复合材料的制备方法，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的至少一种，优选为硅烷偶联剂；优选地，所述偶联剂为液体偶联剂；优选地，所述偶联剂为固体偶联剂，所述化学改性包括：将所述固体偶联剂溶于溶剂，得到偶联剂溶液；采用所述偶联剂溶液对经物理改性的滑石粉进行化学改性处理；优选地，所述硅烷偶联剂用于配制硅烷偶联剂溶液时，所述溶剂选自乙醇、异丙醇和去离子水中的至少一种；进一步优选地，硅烷偶联剂溶液的浓度为0.5～1％；优选地，所述钛酸酯偶联剂用于配制钛酸酯偶联剂溶液时，所述溶剂为液体石蜡；进一步优选地，钛酸酯偶联剂、溶剂的质量比为1～2:1～2。4.根据权利要求1所述的一种滑石粉增强HDPE复合材料的制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱道峰，谢施州，谢诗俊，谢顺全，
申请(专利权)人：安徽合想科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34