一种耐老化聚乙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种耐老化聚乙烯复合材料及其制备方法，该复合材料由下述重量份原料制备得到：改性聚乙烯颗粒40‑50份、改性抗氧剂5‑10份、聚碳酸酯10‑20份、丙烯酸钠0.5‑2份、蒙脱土3‑8份、聚乙烯醇3‑5份、二氧化硅粉末5‑10份、石墨烯3‑5份；本发明专利技术聚乙烯复合材料中添加有改性聚乙烯颗粒和改性抗氧剂，经试验测试表明该聚乙烯复合材料耐老化性能优良，并且抗拉伸强度大体提高；本发明专利技术还提供一种冷却干燥釜，该冷却干燥釜中设有旋转分离盒、冷却装置、振动分离盘和电加热套环，粒料通过旋转分离盒均匀分流并进入冷却装置中进行快速冷却定型，进而粒料通过振动分离盘快速落入电加热套环中进行粒料干燥，冷却干燥效果良好。

An aging resistant polyethylene composite and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种耐老化聚乙烯复合材料及其制备方法
本专利技术涉及聚乙烯复合材料制备
，具体涉及一种耐老化聚乙烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚乙烯是一种典型的热塑性塑料，为无臭、无味、无毒的可燃性白色粉末,因其有因良好的物理机械性能、化学性能和加工性能，在建筑工程材料、包装材料、给水管材以及汽车用和家用电器材料等方面有着广泛的用途,聚乙烯在使用过程中，极易受热、氧、紫光线等外界因素引发老化降解，导致其制品表面泛黄、龟裂以及力学和机械性能大幅度下降，通常利用聚乙烯为主要材料改性制备得复合材料，提高其防老化和机械性能。现有技术制备的聚乙烯复合材料用于电缆输送外包装或者室外管材时，长时间暴露使得该复合材料老化变色，耐老化性能较差，影响其使用寿命；用于长距离输送电缆时，因其抗拉伸性能较低，容易发生开裂断裂现象，现有的复合材料生产过程中，切粒后的复合材料温度较高，用水浴冷却时会增加粒料的湿度，不利于储存，直接加热干燥时粒料容易发生热变形，成品粒度不规整。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种耐老化聚乙烯复合材料及其制备方法，通过添加改性聚乙烯颗粒和改性抗氧剂，使该乙烯复合材料耐老化性能大幅提升，并且抗拉伸强度大体提高；本专利技术还提供一种冷却干燥釜，该冷却干燥釜中设有旋转分离盒、冷却装置、振动分离盘和电加热套环，粒料通过旋转分离盒均匀分流并进入冷却装置中进行快速冷却定型，进而粒料通过振动分离盘快速落入电加热套环中进行粒料干燥，冷却干燥效果良好。本专利技术需要解决的技术问题为：r>1、现有技术制备的聚乙烯复合材料用于电缆输送外包装或者室外管材时，长时间暴露使得该复合材料老化变色，耐老化性能较差，影响其使用寿命。2、现有技术制备的聚乙烯复合材料用于长距离输送电缆时，因其抗拉伸性能较低，容易发生开裂断裂现象。3、现有的复合材料生产过程中，切粒后的复合材料温度较高，用水浴冷却时会增加粒料的湿度，不利于储存，直接加热干燥时粒料容易发生热变形，成品粒度不规整。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种耐老化聚乙烯复合材料，该复合材料由下述重量份原料制备得到：改性聚乙烯颗粒40-50份、改性抗氧剂5-10份、聚碳酸酯10-20份、丙烯酸钠0.5-2份、蒙脱土3-8份、聚乙烯醇3-5份、二氧化硅粉末5-10份、石墨烯3-5份；一种耐老化聚乙烯复合材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：步骤一、称取上述重量份的改性聚乙烯颗粒、聚碳酸酯、丙烯酸钠、蒙脱土、聚乙烯醇、二氧化硅粉末和石墨烯分别于干燥机中，设定烘干温度为110-120℃，烘干30min后备用；步骤二、将步骤一中烘干后的改性聚乙烯颗粒、二氧化硅粉末和聚碳酸酯放入搅拌机中，预热至150-160℃后，向搅拌机加入上述重量份的改性抗氧化剂，搅拌转速为200-250r/min，混合搅拌20-30min后得到改性聚丙烯母料；步骤三、将改性聚丙烯母料放入混合机中，向混合机中加入上述重量份的丙烯酸钠和蒙脱土，在混合机中进行初步混熔，混合机转速为400-500r/min，混熔温度为180-200℃，各物料熔融混合20-30min后，再向混合机中加入上述重量份石墨烯，将混熔温度提升至230-250℃，混熔15-20min后，得到预复合母料，将该预复合母料放入造粒机中，在200-220℃高温条件下进行挤压成型，切粒后得到耐老化聚乙烯复合材料粒料，进一步将耐老化聚乙烯复合材料粒料通入冷却干燥釜中进行冷却干燥处理，得到乳白色的聚乙烯复合材料粒料。作为本专利技术进一步的方案，所述改性聚乙烯颗粒通过下述步骤制备得到：S1、以重量份计，取60-80份聚乙烯树脂、3-5份单月桂酸甘油酯、5-10份三元乙丙橡胶、3-5份聚硫橡胶、5-10份纳米二氧化硅，以100-110℃真空干燥3h后备用；S2、将步骤S1中干燥后的聚乙烯树脂放入反应釜中，向反应釜中加入30-40份去离子水，设定温度为80-85℃，使聚乙烯树脂在去离子水中溶胀，溶胀20-30min后，向反应釜中逐滴加入5-10份丙三醇，同时设置搅拌转速为300-400r/min，使聚乙烯树脂与丙三醇充分接触，继续搅拌10-15min，得到预处理液；S3、将步骤S2中得到的预处理液放入超声震荡器中，向超声震荡器中加入上述重量份的纳米二氧化硅，超声震荡5-10min后，向超声震荡器中加入上述重量份单月桂酸甘油酯，继续超声震荡10-15min，得到乳化液；S4、将步骤S3中得到的乳化液放入搅拌器中，向搅拌器中加入上述重量份的三元乙丙橡胶和聚硫橡胶，搅拌转速为200-300r/min，温度设为110-130℃，使各物料充分混合，并且加热搅拌去除混合物料中的水分，得到混合物料，将该混合物料加入挤出造粒机中，挤出造粒得到改性聚乙烯颗粒。作为本专利技术进一步的方案，所述改性抗氧剂通过下述步骤制备得到：SS1、以重量份计，取30-40份十二烷基硫酸钠于反应釜中，加入10-20份去离子水，搅拌转速为300-400r/min，反应温度设为80-85℃，搅拌混合30-40min后，向反应釜中加入3-5份邻羟基二苯甲酮，反应温度设为90-95℃，以300-400r/min的转速继续搅拌反应20-30min后，得到主抗氧剂胶液；SS2、取3-5份水杨酸和5-8份炭黑放入250ml的三颈烧瓶中，向三颈烧瓶中加入5-10份去离子水，将三颈烧瓶固定于电加热套中，设置反应温度为130-145℃，加热反应20-30min后，向三颈烧瓶中加入5-10份钛白粉和3-5份有机锡，设置反应温度为120-130℃，反应20-30min后，有乳白色悬浮液产生，该乳白色悬浮液即为抗氧剂辅助液；SS3、将步骤SS1制备得到的主抗氧剂胶液和步骤SS2制备得到的抗氧剂辅助液放入超声波振荡器中，超声震荡20-30min，使主抗氧剂胶液和抗氧剂辅助液充分混合，超声震荡20-30min后，向超声波振荡器中加入3-5份双甘油聚丙二醇醚，使主抗氧剂胶液和抗氧剂辅助液形成均匀稳定的分散体系，继续超声震荡10-15min，得到改性抗氧剂。作为本专利技术进一步的方案，所述冷却干燥釜包括釜体，釜体顶部设有进料口，釜体内设有旋转分离盒、冷却装置、振动分离盘和电加热套环；旋转分离盒包括分离盒体，分离盒体顶部设有分离盒入口，分离盒体侧壁周向均匀设有六个分离口,进料口通过管道与分离盒入口连通，分离盒体底部设有变频电机，变频电机的输出轴穿过分离盒体底部进入分离盒体内，并且变频电机的输出轴固定连接有分离棒，分离棒顶部设有分流头；分离棒底部周向均布有六个分离片，各分离片远离分离棒的一端设有刮刷；冷却装置包括六个竖V形冷却管和圆形接槽，竖V形冷却管的上端均与对应的分离口连通，竖V形冷却管的下端均与圆形接槽连通；竖V形冷却管侧壁均设有若干圆孔，圆孔直径比粒料直径小3-6mm；釜体内设有隔板，隔板的侧壁釜体内壁上，圆形接槽穿过隔板，并通过隔板固定于釜体内部；釜体顶部设有第一蒸汽出口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐老化聚乙烯复合材料,其特征在于，由下述重量份原料制备得到：改性聚乙烯颗粒40-50份、改性抗氧剂5-10份、聚碳酸酯10-20份、丙烯酸钠0.5-2份、蒙脱土3-8份、聚乙烯醇3-5份、二氧化硅粉末5-10份、石墨烯3-5份；/n其中，改性聚乙烯颗粒通过下述步骤制备得到：/nS1、以重量份计，取60-80份聚乙烯树脂、3-5份单月桂酸甘油酯、5-10份三元乙丙橡胶、3-5份聚硫橡胶、5-10份纳米二氧化硅，以100-110℃真空干燥3h后备用；/nS2、将步骤S1中干燥后的聚乙烯树脂放入反应釜中，向反应釜中加入30-40份去离子水，设定温度为80-85℃，使聚乙烯树脂在去离子水中溶胀，溶胀20-30min后，向反应釜中逐滴加入5-10份丙三醇，同时设置搅拌转速为300-400r/min，使聚乙烯树脂与丙三醇充分接触，继续搅拌10-15min，得到预处理液；/nS3、将步骤S2中得到的预处理液放入超声震荡器中，向超声震荡器中加入上述重量份的纳米二氧化硅，超声震荡5-10min后，向超声震荡器中加入上述重量份单月桂酸甘油酯，继续超声震荡10-15min，得到乳化液；/nS4、将步骤S3中得到的乳化液放入搅拌器中，向搅拌器中加入上述重量份的三元乙丙橡胶和聚硫橡胶，搅拌转速为200-300r/min，温度设为110-130℃，使各物料充分混合，并且加热搅拌去除混合物料中的水分，得到混合物料，将该混合物料加入挤出造粒机中，挤出造粒得到改性聚乙烯颗粒。/n...

【技术特征摘要】
1.一种耐老化聚乙烯复合材料,其特征在于，由下述重量份原料制备得到：改性聚乙烯颗粒40-50份、改性抗氧剂5-10份、聚碳酸酯10-20份、丙烯酸钠0.5-2份、蒙脱土3-8份、聚乙烯醇3-5份、二氧化硅粉末5-10份、石墨烯3-5份；
其中，改性聚乙烯颗粒通过下述步骤制备得到：
S1、以重量份计，取60-80份聚乙烯树脂、3-5份单月桂酸甘油酯、5-10份三元乙丙橡胶、3-5份聚硫橡胶、5-10份纳米二氧化硅，以100-110℃真空干燥3h后备用；
S2、将步骤S1中干燥后的聚乙烯树脂放入反应釜中，向反应釜中加入30-40份去离子水，设定温度为80-85℃，使聚乙烯树脂在去离子水中溶胀，溶胀20-30min后，向反应釜中逐滴加入5-10份丙三醇，同时设置搅拌转速为300-400r/min，使聚乙烯树脂与丙三醇充分接触，继续搅拌10-15min，得到预处理液；
S3、将步骤S2中得到的预处理液放入超声震荡器中，向超声震荡器中加入上述重量份的纳米二氧化硅，超声震荡5-10min后，向超声震荡器中加入上述重量份单月桂酸甘油酯，继续超声震荡10-15min，得到乳化液；
S4、将步骤S3中得到的乳化液放入搅拌器中，向搅拌器中加入上述重量份的三元乙丙橡胶和聚硫橡胶，搅拌转速为200-300r/min，温度设为110-130℃，使各物料充分混合，并且加热搅拌去除混合物料中的水分，得到混合物料，将该混合物料加入挤出造粒机中，挤出造粒得到改性聚乙烯颗粒。


2.根据权利要求1所述的一种耐老化聚乙烯复合材料,其特征在于，改性抗氧剂通过下述步骤制备得到：
SS1、以重量份计，取30-40份十二烷基硫酸钠于反应釜中，加入10-20份去离子水，搅拌转速为300-400r/min，反应温度设为80-85℃，搅拌混合30-40min后，向反应釜中加入3-5份邻羟基二苯甲酮，反应温度设为90-95℃，以300-400r/min的转速继续搅拌反应20-30min后，得到主抗氧剂胶液；
SS2、取3-5份水杨酸和5-8份炭黑放入250ml的三颈烧瓶中，向三颈烧瓶中加入5-10份去离子水，将三颈烧瓶固定于电加热套中，设置反应温度为130-145℃，加热反应20-30min后，向三颈烧瓶中加入5-10份钛白粉和3-5份有机锡，设置反应温度为120-130℃，反应20-30min后，有乳白色悬浮液产生，该乳白色悬浮液即为抗氧剂辅助液；
SS3、将步骤SS1制备得到的主抗氧剂胶液和步骤SS2制备得到的抗氧剂辅助液放入超声波振荡器中，超声震荡20-30min，使主抗氧剂胶液和抗氧剂辅助液充分混合，超声震荡20-30min后，向超声波振荡器中加入3-5份双甘油聚丙二醇醚，使主抗氧剂胶液和抗氧剂辅助液形成均匀稳定的分散体系，继续超声震荡10-15min，得到改性抗氧剂。


3.一种耐老化聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
步骤一、将改性聚乙烯颗粒、聚碳酸酯、丙烯酸钠、蒙脱土、聚乙烯醇、二氧化硅粉末和石墨烯分别于干燥机中，设定烘干温度为110-120℃，烘干30min后备用；
步骤二、将步骤一中烘干后的改性聚乙烯颗粒、二氧化硅粉末和聚碳酸酯放入搅拌机中，预热至150-160℃后，向搅拌机加入上述重量份的改性抗氧化剂，搅拌转速为200-250r/min，混合搅拌20-30min后得到改性聚丙烯母料；
步骤三、将改性聚丙烯母料放入混合机中，向混合机中加入上述重量份的丙烯酸钠和蒙脱土，在混合机中进行初步混熔，混合机转速为400-500r/min，混熔温度为180-200℃，各物料熔融混合20-30min后，再向混合机中加入上述重量份石墨烯，将混熔温度提升至230-250℃，混熔15-20min后，得到预复合母料，将该预复合母料放入造粒机中，在200-220℃高温条件下进行挤压成型，切粒后得到耐老化聚乙烯复合材料粒料，进一步将耐老化聚乙烯复合材料通入冷却干燥釜中进行冷却干燥处理，得到乳白色的聚乙烯复合材料粒料。...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱峰，朱楠楠，
申请(专利权)人：安徽强茗塑业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34