一种高强度耐热聚乙烯材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度耐热聚乙烯材料及其制备方法，所述高强度耐热聚乙烯材料包括以下重量份的原料：聚乙烯树脂55份～75份、马来酸酐接枝聚丙烯20份～40份、含硅芳炔树脂5份～15份、耐热改性填料15份～25份、纳米碳化锆5份～10份、改性碳纳米管3份～8份、石墨烯5份～15份、抗氧剂0.5份～5份、聚乙烯蜡2份～8份、玄武岩纤维粉5份～12份、稀土化合物2份～5份、增韧剂3份～6份、相容剂2份～5份。本发明专利技术在保证聚乙烯材料具有一定的拉伸强度和弯曲强度的前提下，大幅度提高了聚乙烯材料的耐热性能，本发明专利技术添加聚乙烯蜡和相容剂，能够保证在共混体系中改善两相界面黏结状况，实现多种无机填料与树脂之间多相体系的稳定。机填料与树脂之间多相体系的稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度耐热聚乙烯材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种高强度耐热聚乙烯材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚乙烯是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上，也包括乙烯与少量α
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烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良。耐热聚乙烯是采用特殊的分子设计和合成工艺生产的中密度聚乙烯，按照共聚单体不同分为乙烯与辛烯共聚、乙烯和己烯共聚以及乙烯和丁烯共聚三种耐热聚乙烯。聚乙烯材料的维卡软化温度为105℃，其维卡软化温度较低，耐热性能较差，在长期使用过程中，聚乙烯材料的性能下降，使用寿命缩短。因此聚乙烯耐热性能的提高一直是人们重点关注的课题。
[0003]中国专利CN112521674A公开了一种耐高温超高分子量聚乙烯复合材料，包括如下重量份数的原料：超高分子量聚乙烯60
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80份、高密度聚乙烯7
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25份、纳米碳化硅1
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3份、碳酸钙2
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5份、三氧化二铝2
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5份、耐火土1
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2份、抗氧剂0.3
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0.5份、高分子偶联剂0.1
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0.3份、硬脂酸钙0.2
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0.5份、PE蜡0.2
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0.5份。上述专利；选取纳米碳化硅、三氧化二铝、碳酸钙做耐热填料，纳米碳化硅可以直接分散到大分子链中，阻碍分子链热运动，提高体系耐热性，同时在UHMWPE/HDPE混合树脂中起到骨架的作用，有利于产品的外形和尺寸的稳定；耐火土在硅烷偶联剂的作用下与聚乙烯大分子链发生偶联反应，继续阻断聚乙烯大分子链的运动，从而增加体系的耐温性能。然而单一的聚乙烯树脂仅在助剂的作用下，材料的耐高温性和强度仍需进一步提高。
[0004]中国专利CN111040282A公开了一种高强度高耐热性的聚乙烯玻璃纤维增强带，包括以下重量份的组分：石英纤维48
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67份、聚乙烯15
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32份、氢氧化镁粉末6
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15份、相容剂8
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20份、四[β
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(3,5
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二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯1
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10份；其中，所述石英纤维的单丝直径为15
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25μm、软化点为550
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630℃、密度为2.35
‑
2.72g/cm3。上述专利原料产生复配作用，以增强聚乙烯材料的强度和耐热性，解决了聚乙烯材料强度低，耐热性差的问题。但上述专利中采用，无机填料会在一定程度上影响且能明显降低材料的强度和力学加工性能。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种高强度耐热聚乙烯材料及其制备方法，以解决上述技术问题。
[0006]本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种高强度耐热聚乙烯材料，包括以下重量份的原料：聚乙烯树脂55份～75份、马来酸酐接枝聚丙烯20份～40份、含硅芳炔树脂5份～15份、耐热改性填料15份～25份、纳米碳化锆5份～10份、改性碳纳米管3份～8份、石墨烯5份～15份、抗氧剂0.5份～5份、聚乙烯
蜡2份～8份、玄武岩纤维粉5份～12份、稀土化合物2份～5份、增韧剂3份～6份、相容剂2份～5份。
[0008]优选地，所述高强度耐热聚乙烯材料包括以下重量份的原料：聚乙烯树脂60份～70份、马来酸酐接枝聚丙烯25份～35份、含硅芳炔树脂8份～13份、耐热改性填料18份～22份、纳米碳化锆7份～7份、改性碳纳米管4份～7份、石墨烯7份～13份、抗氧剂1.5份～4份、聚乙烯蜡3份～7份、玄武岩纤维粉7份～10份、稀土化合物2.5份～4份、增韧剂3.5份～5份、相容剂3份～4份。
[0009]更优选地，所述高强度耐热聚乙烯材料包括以下重量份的原料：聚乙烯树脂65份、马来酸酐接枝聚丙烯35份、含硅芳炔树脂10份、耐热改性填料20份、纳米碳化锆8份、改性碳纳米管5份、石墨烯12份、抗氧剂3份、聚乙烯蜡5份、玄武岩纤维粉8份、稀土化合物3份、增韧剂5份、相容剂4份。
[0010]优选地，所述聚乙烯树脂为超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯按质量比4～7:1的比例组成的混合物；所述超高分子量聚乙烯的分子量为200万～350万；所述高密度聚乙烯的分子量为35万～45万。
[0011]优选地，所述耐热改性填料为改性蒙脱土；所述改性蒙脱土的制备方法包括以下步骤：将蒙脱土加入到去离子水中，搅拌分散均匀，得到蒙脱土悬浮液；将浓度为10％的氨水溶液加入到己内酰胺中，搅拌分散均匀，与蒙脱土悬浮液混合，继续搅拌反应3h～6h；然后经过滤，洗涤，得到混合物；向混合物加入十六烷基三甲基溴化铵，加热至70℃～70℃，搅拌反应2h～4h，升温至100℃保温2h～4h，然后将产物过滤，用无水乙醇反复洗涤，滤饼在80℃的温度下烘干48h，得到改性蒙脱土。
[0012]优选地，所述改性碳纳米管为聚甲基丙烯酸丁酯接枝包覆碳纳米管；所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的任一种。
[0013]优选地，所述稀土化合物为氧化铈、氧化镧、氧化钕、氧化钐、氯化铈、氯化镧中的任意一种或两种以上的组合。
[0014]本专利技术另一目的在于提供一种上述高强度耐热聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
[0015]步骤一、按重量份称取聚乙烯树脂、马来酸酐接枝聚丙烯、含硅芳炔树脂、耐热改性填料、纳米碳化锆、改性碳纳米管、石墨烯、抗氧剂、聚乙烯蜡、玄武岩纤维粉、稀土化合物、增韧剂、相容剂；
[0016]步骤二、将所述重量份的聚乙烯树脂、所述重量份的耐热改性填料机械搅拌混合10min～30min，加入到粉碎机中，粉碎处理，得到混合物料；将所述重量份的纳米碳化锆、改性碳纳米管、石墨烯、玄武岩纤维粉、稀土化合物干燥处理后，机械搅拌混合15min～25min，高速研磨后，得到混合填料；
[0017]步骤三、将步骤二得到的混合物料与所述重量份的马来酸酐接枝聚丙烯、含硅芳炔树脂、抗氧剂、聚乙烯蜡、增韧剂、相容剂进行搅拌混合处理，然后加入步骤二得到的混合填料，继续搅拌混合，得到混合基料；
[0018]步骤四、将步骤三得到的混合基料转移至双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机挤出后，再经冷却、切粒、干燥处理，得到高强度耐热聚乙烯材料。
[0019]优选地，步骤二中，所述机械搅拌的速率为2000rpm～5000rpm。
[0020]优选地，步骤二中，所述混合填料的平均粒径为50nm～100nm。
[0021]从上述的技术方案可以看出，本专利技术的有益效果是：
[0022](1)本专利技术在保证聚乙烯材料具有一定的拉伸强度和弯曲强度的前提下，大幅度提高了聚乙烯材料的耐热性能，本专利技术添加聚乙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度耐热聚乙烯材料，其特征在于，所述高强度耐热聚乙烯材料包括以下重量份的原料：聚乙烯树脂55份～75份、马来酸酐接枝聚丙烯20份～40份、含硅芳炔树脂5份～15份、耐热改性填料15份～25份、纳米碳化锆5份～10份、改性碳纳米管3份～8份、石墨烯5份～15份、抗氧剂0.5份～5份、聚乙烯蜡2份～8份、玄武岩纤维粉5份～12份、稀土化合物2份～5份、增韧剂3份～6份、相容剂2份～5份。2.根据权利要求1所述的高强度耐热聚乙烯材料，其特征在于，所述高强度耐热聚乙烯材料包括以下重量份的原料：聚乙烯树脂65份、马来酸酐接枝聚丙烯35份、含硅芳炔树脂10份、耐热改性填料20份、纳米碳化锆8份、改性碳纳米管5份、石墨烯12份、抗氧剂3份、聚乙烯蜡5份、玄武岩纤维粉8份、稀土化合物3份、增韧剂5份、相容剂4份。3.根据权利要求1所述的高强度耐热聚乙烯材料，其特征在于，所述聚乙烯树脂为超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯按质量比4～7:1的比例组成的混合物；所述超高分子量聚乙烯的分子量为200万～350万；所述高密度聚乙烯的分子量为35万～45万。4.根据权利要求1所述的高强度耐热聚乙烯材料，其特征在于，所述耐热改性填料为改性蒙脱土；所述改性蒙脱土的制备方法包括以下步骤：将蒙脱土加入到去离子水中，搅拌分散均匀，得到蒙脱土悬浮液；将浓度为10％的氨水溶液加入到己内酰胺中，搅拌分散均匀，与蒙脱土悬浮液混合，继续搅拌反应3h～6h；然后经过滤，洗涤，得到混合物；向混合物加入十六烷基三甲基溴化铵，加热至70℃～70℃，搅拌反应2h～4h，升温至100℃保温2h～4h，然后将产物过滤，用无水乙醇反复洗涤，滤饼在80℃的温度下烘干48h，得到改性蒙脱土。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智辉，
申请(专利权)人：王智辉，
类型：发明
国别省市：