一种耐高温聚乙烯及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种耐高温聚乙烯，由以下原料制备而成：负载催化剂的二氧化硅中空球、乙烯、四氢呋喃、稳定剂、增塑剂、增韧剂和抗氧剂。本发明专利技术通过制备多孔二氧化硅中空球，并负载钯碳催化剂，进一步催化乙烯聚合，聚乙烯分子链通过中空球，更好的实现物理交联，从而有效改善聚乙烯材料的力学性能以及耐热性能，无需对聚乙烯链进行化学改性，避免副产物生成，工业化制备更简单，适用面更广。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温聚乙烯及其制备方法
本专利技术涉及聚乙烯
，具体涉及一种耐高温聚乙烯及其制备方法。
技术介绍
聚乙烯是聚烯烃家族结构最简单的聚合物，单体是-CH2-CH2-，聚合度可达数十万，是一种长链的热塑性碳氢化合物分子结构。聚乙烯主链之外还有侧链，侧链参数将影响聚乙烯的密度、洁净度和机械性能等。在受热和应力作用时，聚乙烯分子链之间容易发生滑动，所以聚乙烯抗热变形能力弱，并且耐环境应力开裂性差，工作温度较低，在热塑性状态下，最高工作温度是75℃。利用交联剂使聚乙烯分子相互交联形成三维网状结构，大分子链之间形成化学共价键取代原来的范德华力。聚乙烯经交联后耐热性明显提高，交联聚乙烯电缆的长期允许工作温度可达90℃，同时，交联聚乙烯的物理力学性能也得到提高。工业上利用过氧化二异丙苯(DCP)高温下氧原子间键断裂，形成自由基，聚乙烯链上的H原子与自由基置换，不同的聚乙烯分子的自由基键合形成交联点，但是会产生乙酰苯、枯基醇和甲烷等交联副产物，降低了交联聚乙烯的电气性能，通常需后处理除去副产物。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种抗衰老组合物及其制备方法，制备多孔二氧化硅中空球，并负载钯碳催化剂，进一步催化乙烯聚合，聚乙烯分子链通过中空球，更好的实现物理交联，从而有效改善聚乙烯材料的力学性能以及耐热性能，无需对聚乙烯链进行化学改性，避免副产物生成，工业化制备更简单，适用面更广。本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供一种耐高温聚乙烯，由以下原料制备而成：负载催化剂的二氧化硅中空球、乙烯、四氢呋喃、稳定剂、增塑剂、增韧剂和抗氧剂；所述负载催化剂的二氧化硅中空球由以下方法制备而成：S1.将正硅酸乙酯溶于有机溶剂中，加入含亲水链的硅烷偶联剂，搅拌混合均匀，得到油相；S2.将表面活性剂和致孔剂溶于水中，得水相；S3.将所述油相和所述水相混合后进行均质乳化，得到乳液，在pH值为8-9的条件下，反应2-7h，得到多孔二氧化硅中空球乳液，抽滤、干燥得到多孔二氧化硅中空球的干粉；S4.将钯碳催化剂溶解于有机溶剂中，加入多孔二氧化硅中空球的干粉，浸泡3-5h，抽滤，干燥，得到负载催化剂的二氧化硅中空球。作为本专利技术的进一步改进，由以下原料按重量份制备而成：负载催化剂的二氧化硅中空球7-12份、乙烯100-200份、四氢呋喃200-400份、稳定剂1-2份、增塑剂1-3份、增韧剂0.5-1.5份和抗氧剂0.1-0.5份。作为本专利技术的进一步改进，由以下原料按重量份制备而成：负载催化剂的二氧化硅中空球7-12份、乙烯100-200份、四氢呋喃200-400份、稳定剂1-2份、增塑剂1-3份、增韧剂0.5-1.5份和抗氧剂0.1-0.5份。作为本专利技术的进一步改进，由以下原料按重量份制备而成：负载催化剂的二氧化硅中空球10份、乙烯150份、四氢呋喃300份、稳定剂1.2份、增塑剂2份、增韧剂1份和抗氧剂0.3份。作为本专利技术的进一步改进，所述有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、乙醚、乙酸乙酯、吡啶中的一种或几种混合；所述含亲水链的硅烷偶联剂选自KH550、KH602、KH792中的一种或几种混合；所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、硬脂酸钠中的一种；所述致孔剂包括致孔剂A和致孔剂B，质量比为10:(2-5)，所述致孔剂A为大孔致孔剂，选自聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇辛基苯基醚和失水山梨醇脂肪酸酯中的一种；所述致孔剂B为微孔致孔剂，选自氧乙烯-氧乙烯三嵌段共聚物P123、氧乙烯-氧乙烯三嵌段共聚物F127中的一种。作为本专利技术的进一步改进，所述正硅酸乙酯和所述含亲水链的硅烷偶联剂的质量比为10：(1-2)；所述表面活性剂和所述致孔剂的质量比为10：(1-5)；所述油相和所述水相的质量比为1：(3-5)；所述钯碳催化剂和所述多孔二氧化硅中空球的干粉的质量比为(2-5)：100。作为本专利技术的进一步改进，所述稳定剂选自硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸铝、硬脂酸钾、三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅、二盐基硬脂酸铅中的一种或几种混合；所述增塑剂选自邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二仲辛酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或几种混合；所述增韧剂选自羧基液体丁腈橡胶、端羧基液体丁腈橡胶、聚硫橡胶、液体硅橡胶、聚醚、聚砜、聚酰亚胺中的一种或几种混合；所述抗氧剂选自二苯胺、对苯二胺、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、二氢喹啉、双十二碳醇酯、双十四碳醇酯、双十八碳醇酯、三辛酯、三癸酯、三(十二碳醇)酯和三(十六碳醇)酯中一种或几种混合。本专利技术进一步保护一种上述耐高温聚乙烯的制备方法，包括以下步骤：S1.将乙烯通入四氢呋喃中，吸收饱和后，加入负载催化剂的二氧化硅中空球，在45-65℃反应3-7h后，加入盐酸/乙醚混合溶液终止反应，得到的聚合物用四氢呋喃洗涤后，干燥，得到含二氧化硅中空球的聚乙烯树脂；S2.将含二氧化硅中空球的聚乙烯树脂、稳定剂、增塑剂、增韧剂和抗氧剂加入到双螺杆挤出机中进行混炼挤出，将挤出的材料输送到单螺杆挤出机上进行挤出造粒，从而得到耐高温聚乙烯。作为本专利技术的进一步改进，所述盐酸/乙醚混合溶液中HCl含量为25-45wt％。作为本专利技术的进一步改进，所述盐酸/乙醚混合溶液中HCl含量为25-45wt％。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术通过在聚乙烯树脂中添加兼具微孔和大孔结构的多孔二氧化硅中空球，大孔结构保证聚乙烯分子链可以贯穿通过多孔二氧化硅中空球，形成物理交联，使得聚乙烯材料具有良好的力学性能和耐热性能，微孔结构使得多孔二氧化硅中空球表面具有极高的比表面积，浸泡在含有钯碳催化剂的溶液中可以负载大量的钯碳催化剂，从而促进乙烯的配位聚合，进一步促进聚乙烯分子链能够贯穿通过多孔二氧化硅中空球，从而制备具有优异力学性能和耐热性能的聚乙烯材料。本专利技术中，首先正硅酸乙酯与含亲水链的硅烷偶联剂在有机溶剂中结合形成双层结构，硅烷部分与正硅酸乙酯的硅氧键结合，将油相加入水相中后，经过乳化，形成水包油液滴，正硅酸乙酯在界面与水在碱性条件下反应形成二氧化硅壳层，在大孔致孔剂和微孔致孔剂的作用下，表面形成50nm以上的大孔和2nm以下的微孔，经过抽滤，干燥得到多孔二氧化硅中空球，粒径在200-500nm之间。本专利技术通过制备多孔二氧化硅中空球，并负载钯碳催化剂，进一步催化乙烯聚合，聚乙烯分子链通过中空球，更好的实现物理交联，从而有效改善聚乙烯材料的力学性能以及耐热性能，无需对聚乙烯链进行化学改性，避免副产物生成，工业化制备更简单，适用面更广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温聚乙烯，其特征在于，由以下原料制备而成：负载催化剂的二氧化硅中空球、乙烯、四氢呋喃、稳定剂、增塑剂、增韧剂和抗氧剂；/n所述负载催化剂的二氧化硅中空球由以下方法制备而成：/nS1.将正硅酸乙酯溶于有机溶剂中，加入含亲水链的硅烷偶联剂，搅拌混合均匀，得到油相；/nS2.将表面活性剂和致孔剂溶于水中，得水相；/nS3.将所述油相和所述水相混合后进行均质乳化，得到乳液，在pH值为8-9的条件下，反应2-7h，得到多孔二氧化硅中空球乳液，抽滤、干燥得到多孔二氧化硅中空球的干粉；/nS4.将钯碳催化剂溶解于有机溶剂中，加入多孔二氧化硅中空球的干粉，浸泡3-5h，抽滤，干燥，得到负载催化剂的二氧化硅中空球。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐高温聚乙烯，其特征在于，由以下原料制备而成：负载催化剂的二氧化硅中空球、乙烯、四氢呋喃、稳定剂、增塑剂、增韧剂和抗氧剂；
所述负载催化剂的二氧化硅中空球由以下方法制备而成：
S1.将正硅酸乙酯溶于有机溶剂中，加入含亲水链的硅烷偶联剂，搅拌混合均匀，得到油相；
S2.将表面活性剂和致孔剂溶于水中，得水相；
S3.将所述油相和所述水相混合后进行均质乳化，得到乳液，在pH值为8-9的条件下，反应2-7h，得到多孔二氧化硅中空球乳液，抽滤、干燥得到多孔二氧化硅中空球的干粉；
S4.将钯碳催化剂溶解于有机溶剂中，加入多孔二氧化硅中空球的干粉，浸泡3-5h，抽滤，干燥，得到负载催化剂的二氧化硅中空球。


2.根据权利要求1所述耐高温聚乙烯，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：负载催化剂的二氧化硅中空球7-12份、乙烯100-200份、四氢呋喃200-400份、稳定剂1-2份、增塑剂1-3份、增韧剂0.5-1.5份和抗氧剂0.1-0.5份。


3.根据权利要求2所述耐高温聚乙烯，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：负载催化剂的二氧化硅中空球9-11份、乙烯120-180份、四氢呋喃250-350份、稳定剂1.2-1.8份、增塑剂1.5-2.5份、增韧剂0.7-1.2份和抗氧剂0.2-0.4份。


4.根据权利要求3所述耐高温聚乙烯，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：负载催化剂的二氧化硅中空球10份、乙烯150份、四氢呋喃300份、稳定剂1.2份、增塑剂2份、增韧剂1份和抗氧剂0.3份。


5.根据权利要求1所述耐高温聚乙烯，其特征在于，所述有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、乙醚、乙酸乙酯、吡啶中的一种或几种混合；所述含亲水链的硅烷偶联剂选自KH550、KH602、KH792中的一种或几种混合；所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、硬脂酸钠中的一种；所述致孔剂包括致孔剂A和致孔剂B，质量比为10:(2-5)，所述致孔剂A为大孔致孔剂，选自聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇辛基苯基醚和失水山梨醇脂肪酸酯中的一种；所述致孔剂B为微孔致孔剂，选自氧乙烯-氧乙烯三嵌段共聚物P123、氧乙烯-氧乙烯三嵌段共聚物F127中的一种。
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【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：杨勇强，
类型：发明
国别省市：江西;36