一种耐高温聚乙烯复合材料及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种耐高温聚乙烯复合材料及其制备工艺，该聚乙烯复合材料如下重量份原料制成：聚乙烯80‑100份、抗氧化剂7.5‑9份、改性阻燃剂8‑10份、润滑剂6‑8份、钛白粉8.5‑10份、碳纤维12‑14份、增塑剂6‑9份；本发明专利技术在制备过程中加入了一种改性阻燃剂，该物质具有很好的阻燃性，同时具有大量的羧基，羧基具有较高的极性，从而提升了自身的耐挥发性和材料的耐高温性，碳纤维是含碳量在90％以上的高强度高模量纤维，具有很好的耐高温性，钛白粉在高温情况下会由锐钛型转变为金红石型可以更好的提高材料的耐高温性，将改性阻燃剂与碳纤维和钛白粉混合使用进一步增加了聚乙烯复合材料的耐高温性。

A high temperature resistant polyethylene composite and its preparation process

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温聚乙烯复合材料及其制备工艺
本专利技术属于聚乙烯制备工艺，具体为一种耐高温聚乙烯复合材料及其制备工艺。
技术介绍
随着工业的迅猛发展，各种新型材料不断出现，树脂材料也逐渐成为日常生产生活中常见的材料，其中聚乙烯也是最常见的合成树脂，聚乙烯是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂，具有受热软化、冷却硬化的性能，而且不起化学反应，可塑性很高；目前市场上常见的聚乙烯复合材料，具有良好的耐腐蚀性和绝缘性且制造成本低，是很好的工业材料，但其耐高温性一般，高温条件下聚乙烯复合材料出现软化甚至熔化的现象，大大降低的聚乙烯复合材料的实用性；中国专利技术CN104119599A公开了一种聚乙烯复合材料及其制备工艺，该聚乙烯复合材料由如下重量份原料制成：聚乙烯70-85份、聚乙烯醇20-25份、聚甲醛12-20份、硬酯酸甘油酯5-8份、氧化锌5-12份、酒石酸1-3份、二异氰酸酯0.5-3份；该专利技术制备的聚乙烯复合材料具有较好的电绝缘性、力学强度、抗冲击性、耐寒性，但不具备耐高温性，在使用环境的温度上升时，聚乙烯复合材料出现软化现象，导致性能大大降低，无法正常使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种耐高温聚乙烯复合材料及其制备工艺，针对目前常用制备工艺的缺陷进行改进，本专利技术在制作耐高温聚乙烯复合材料时加入改性阻燃剂，该物质具有大量羧基，羧基为极性较高的基团，增加了分子间的作用力，降低自身挥发度，与聚乙烯混合后，使得聚氯乙烯分子具有较强极性，从而使得材料耐热性提高，碳纤维是含碳量在90％以上的高强度高模量纤维，具有很好的耐高温性，钛白粉在高温情况下会由锐钛型转变为金红石型可以更好的提高材料的耐高温性，将改性阻燃剂、碳纤维、钛白粉混合使用大大提升了材料的耐高温性；使用同向双螺杆挤出机进行挤出，双螺杆挤出机的隔热壳体、第一隔热端板、第二隔热端板均为氮化硅陶瓷制成，就有很好的隔热性，防止在挤出过程中，因温度改变导致材料性能收到影响，螺杆通过转动头轴和转动尾轴固定，降低了螺杆与桶壁发生摩擦的可能，增长了设备的使用寿命,同时上螺杆和下螺杆的固定旋转使得原料在挤出过程中，受力均匀，可以达到充分挤出的效果，进一步保证了聚乙烯复合材料的使用性能。本专利技术要解决的技术问题：1、常见的聚乙烯材料，具有一定的耐高温性，但耐高温效果一般，在温度为100℃情况下，材料就会软化甚至熔化，使得自身性质发生重大改变，导致设备无法正常工作；2、常用的聚乙烯材料使用时间较长，经长时间的使用自身性质发生改变，部分添加物因挥发脱离材料内部，使得材料失去部分功能，降低了材料的使用时间；3、常用的塑料挤出设备为双螺杆挤出机，双螺杆挤出机中的螺杆通常只有一端具有固定轴，在作业过程中螺杆会发生小幅度的偏移，导致螺杆与挤出机桶壁发生摩擦，降低了设备使用寿命；4、常用双螺杆挤出机均设有加热装置，但在加热过程中可能收到其它因素的影响，导致温度发生变化，使得原料挤出混炼充分，从而影响材料性能。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种耐高温聚乙烯复合材料及其制备工艺,该聚乙烯复合材料由如下重量份原料制成：聚乙烯80-100份、抗氧化剂7.5-9份、改性阻燃剂8-10份、润滑剂6-8份、钛白粉8.5-10份、碳纤维12-14份、增塑剂6-9份；该聚乙烯复合材料由如下方法制备：步骤S1：称取相应各组分原料，将聚乙烯和碳纤维加入真空干燥机中，在温度为80-90℃的条件下，干燥4-5小时；步骤S2：将步骤S1干燥的聚乙烯和碳纤维加入密炼机中，在温度为100-130℃，转速为30-40r/min的条件下，混炼15-20min，加入抗氧化剂、改性阻燃剂、钛白粉在温度为100-130℃，转速为30-40r/min的条件下，混炼30-45min，加入润滑剂和增塑剂在温度为100-130℃，转速为30-40r/min的条件下混炼1-1.5h，得到第一预混料；步骤S3：将步骤S2得到的第一预混料加入同向双螺杆挤出机中，在温度为180-200℃的条件下，进行挤出，得到第二预混料，将第二预混料加入冷却水槽，进行冷却制得第三预混料；步骤S4：将步骤S3得到第三预混料，放入吹干机中，进行吹干15-30min后，加入切粒机中，进行切粒制得聚乙烯复合材料。进一步，所述的改性阻燃剂由如下重量份原料制成：亚磷酸二乙酯20-30份、四氯化碳15.5-17份、三乙胺13-15份、乙醇钠12-16份、乙醇40-45份、乙酸12-18份、甲苯8-13份、无水碳酸钠10.5-12份、1,4-二氧六环16-20份、二氧化硒14-17份、亚硫酸钠15-18份。进一步，所述的改性阻燃剂由如下方法制备：1)将亚磷酸二乙酯和四氯化碳加入反应釜中，在转速为1000-1500r/min的条件下，进行搅拌15-20min，将三乙胺加入反应釜中，在温度为0℃，转速为800-1000r/min的条件下，反应15-30min后，在温度为22-27℃，转速为800-1000r/min的条件下，搅拌3-4h，制得第一中间体，将第一中间体加入真空蒸馏器，在温度为22-27℃，压强为2.67-2.71kPa的条件下，进行20-30min，去除蒸馏物，在温度为55-60℃，压强为0.265-0.268kPa的条件下，继续蒸馏40-60min，制得第二中间体；2)将乙醇钠和乙醇加入搅拌釜中，在转速为1000-1500r/min的条件下，搅拌15-20min，将步骤1)制得的第二中间体加入反应釜，通过乙酸将反应釜内混合液调解至pH值7-8，在温度为65-70℃，转速为800-1000r/min的条件下，进行搅拌2-4h，加入甲苯在温度为65-70℃，转速为800-1000r/min的条件下进行搅拌1-2h后，静置30min，提取上层油状物，将油状物和无水碳酸钠加入反应釜中，在转速为300-500r/min的条件下，搅拌15-30min后，进行过滤去除固体颗粒，得到第三中间体，将第三中间体加入真空蒸馏器，在温度为72-88℃，压强为0.4-0.667MPa的条件下，进行蒸馏1-1.5h得到第四中间体；3)将第四中间体、1,4-二氧六环、二氧化硒加入冷凝回流反应釜中，在温度为70-75℃，转速为800r/min的条件下，搅拌1-1.1h停止搅拌在温为160-180℃的条件下，进行回流反应6-8h，冷却制得第五中间体；4)将步骤3)制得的第五中间体和亚硫酸钠加入反应釜中，在温度为80-90℃的条件下，进行搅拌30-45min，制得第六中间体，将第六中间体和乙醇加入反应釜中，在转速为1000-1500r/min的条件下，搅拌10-15min后，进行过滤，将过滤液置于蒸馏器中，在温度为50-70℃的条件下，进行蒸馏，去除蒸馏物制得改性阻燃剂。进一步，所述的步骤2)和步骤4)的乙醇用量比为1:3。进一步，所述的抗氧化剂为2，6二叔丁基对甲酚、4-羟基十八烷酸酰替苯胺、硫代二丙酸二月桂酸酯的一种或多种混合。进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温聚乙烯复合材料，其特征在于：由如下重量份原料制成：聚乙烯80-100份、抗氧化剂7.5-9份、改性阻燃剂8-10份、润滑剂6-8份、钛白粉8.5-10份、碳纤维12-14份、增塑剂6-9份；/n该聚乙烯复合材料由如下方法制备：/n步骤S1：称取相应各组分原料，将聚乙烯和碳纤维加入真空干燥机中，在温度为80-90℃的条件下，干燥4-5小时；/n步骤S2：将步骤S1干燥的聚乙烯和碳纤维加入密炼机中，在温度为100-130℃，转速为30-40r/min的条件下，混炼15-20min，加入抗氧化剂、改性阻燃剂、钛白粉在温度为100-130℃，转速为30-40r/min的条件下，混炼30-45min，加入润滑剂和增塑剂在温度为100-130℃，转速为30-40r/min的条件下混炼1-1.5h，得到第一预混料；/n步骤S3：将步骤S2得到的第一预混料加入同向双螺杆挤出机中，在温度为180-200℃的条件下，进行挤出，具体操作为：打开加热器(26)，使得挤出箱体(2)温度达到适合挤出的温度，打开电动机(31)使得第一传动头轴(33)开始旋转，带动第一传动齿轮(32)、上螺杆(28)、第一传动尾轴(34)、第二传动齿轮(35)，第一传动齿轮(32)和第三传动齿轮(36)全啮合连接，第二传动齿轮(35)和第四传动齿轮(39)全啮合连接，带动第三传动齿轮(36)、第二传动头轴(37)、下螺杆(27)、第二传动尾轴(38)、第四传动齿轮(39)转动，使得设备正常运转，将原料由进料口(24)加入挤出箱体(2)进行挤出箱体(2)，上螺杆(28)和下螺杆(27)转动挤出得到第二预混料，将第二预混料加入冷却水槽，进行冷却制得第三预混料；/n步骤S4：将步骤S3得到第三预混料，放入吹干机中，进行吹干15-30min后，加入切粒机中，进行切粒制得聚乙烯复合材料。/n...

【技术特征摘要】
1.一种耐高温聚乙烯复合材料，其特征在于：由如下重量份原料制成：聚乙烯80-100份、抗氧化剂7.5-9份、改性阻燃剂8-10份、润滑剂6-8份、钛白粉8.5-10份、碳纤维12-14份、增塑剂6-9份；
该聚乙烯复合材料由如下方法制备：
步骤S1：称取相应各组分原料，将聚乙烯和碳纤维加入真空干燥机中，在温度为80-90℃的条件下，干燥4-5小时；
步骤S2：将步骤S1干燥的聚乙烯和碳纤维加入密炼机中，在温度为100-130℃，转速为30-40r/min的条件下，混炼15-20min，加入抗氧化剂、改性阻燃剂、钛白粉在温度为100-130℃，转速为30-40r/min的条件下，混炼30-45min，加入润滑剂和增塑剂在温度为100-130℃，转速为30-40r/min的条件下混炼1-1.5h，得到第一预混料；
步骤S3：将步骤S2得到的第一预混料加入同向双螺杆挤出机中，在温度为180-200℃的条件下，进行挤出，具体操作为：打开加热器(26)，使得挤出箱体(2)温度达到适合挤出的温度，打开电动机(31)使得第一传动头轴(33)开始旋转，带动第一传动齿轮(32)、上螺杆(28)、第一传动尾轴(34)、第二传动齿轮(35)，第一传动齿轮(32)和第三传动齿轮(36)全啮合连接，第二传动齿轮(35)和第四传动齿轮(39)全啮合连接，带动第三传动齿轮(36)、第二传动头轴(37)、下螺杆(27)、第二传动尾轴(38)、第四传动齿轮(39)转动，使得设备正常运转，将原料由进料口(24)加入挤出箱体(2)进行挤出箱体(2)，上螺杆(28)和下螺杆(27)转动挤出得到第二预混料，将第二预混料加入冷却水槽，进行冷却制得第三预混料；
步骤S4：将步骤S3得到第三预混料，放入吹干机中，进行吹干15-30min后，加入切粒机中，进行切粒制得聚乙烯复合材料。


2.根据权利要求1所述的一种耐高温聚乙烯复合材料，其特征在于：所述的改性阻燃剂由如下重量份原料制成：亚磷酸二乙酯20-30份、四氯化碳15.5-17份、三乙胺13-15份、乙醇钠12-16份、乙醇40-45份、乙酸12-18份、甲苯8-13份、无水碳酸钠10.5-12份、1,4-二氧六环16-20份、二氧化硒14-17份、亚硫酸钠15-18份；
所述的改性阻燃剂由如下方法制备：
1)将亚磷酸二乙酯和四氯化碳加入反应釜中，在转速为1000-1500r/min的条件下，进行搅拌15-20min，将三乙胺加入反应釜中，在温度为0℃，转速为800-1000r/min的条件下，反应15-30min后，在温度为22-27℃，转速为800-1000r/min的条件下，搅拌3-4h，制得第一中间体，将第一中间体加入真空蒸馏器，在温度为22-27℃，压强为2.67-2.71kPa的条件下，进行20-30min，去除蒸馏物，在温度为55-60℃，压强为0.265-0.268kPa的条件下，继续蒸馏40-60min，制得第二中间体；
2)将乙醇钠和乙醇加入搅拌釜中，在转速为1000-1500r/min的条件下，搅拌15-20min，将步骤1)制得的第二中间体加入反应釜，通过乙酸将反应釜内混合液调解至pH值7-8，在温度为65-70℃，转速为800-1000r/min的条件下，进行搅拌2-4h，加入甲苯在温度为65-70℃，转速为800-1000r/min的条件下进行搅拌1-2h后，静置30min，提取上层油状物，将油状物和无水碳酸钠加入反应釜中，在转速为300-500r/min的条件下，搅拌15-30min后，进行过滤去除固体颗粒，得到第三中间体，将第三中间体加入真空蒸馏器，在温度为72-88℃，压强为0.4-0.667MPa的条件下，进行蒸馏1-1.5h得到第四中间体；
3)将第四中间体、1,4-二氧六环、二氧化硒加入冷凝回流反应釜中，在温度为70-75℃，转速为800r/min的条件下，搅拌1-1.1h停止搅拌在温为160-180℃的条件下，进行回流反应6-8h，冷却制得第五中间体；
4)将步骤3)制得的第五中间体和亚硫酸钠加入反应釜中，在温度为80-90℃的条件下，进行搅拌30-45min，制得第六中间体，将第六中间体和乙醇加入反应釜中，在转速为1000-1500r/min的条件下，搅拌10-15min后，进行过滤，将过滤液置于蒸馏器中，在温度为50-70℃的条件下，进行蒸馏，去除蒸馏物制得改性阻燃剂。


3.根据权利要求2所述的一种耐高温聚乙烯复合材料，其特征在于：步骤2)和步骤4)中,所述的乙醇用量比为1:3。


4.根据权利要求1所述的一种耐高温聚乙烯复合材料，其特征在于：所述的抗氧化剂为2，6二叔丁基对甲酚、4-羟基十八烷酸酰替苯胺、硫代二丙酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳志强，徐家壮，李忠明，李茂盛，梁丽，
申请(专利权)人：安徽瑞琦塑胶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34