一种高密度聚乙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术的目的是针对于现有玄武岩纤维增强聚乙烯存在的问题，一种高密度聚乙烯复合材料及其制备方法。该高密度聚乙烯复合材料的组分为：高密度聚乙烯90

【技术实现步骤摘要】
一种高密度聚乙烯复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于聚乙烯材料
，特别涉及一种高密度聚乙烯复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]作为应用广泛的通用塑料之一，高密度聚乙烯(HDPE)具有对酸、碱和油污及水基化学剂有很好的耐腐蚀性与抵抗性；良好的拉伸强度和对紫外线的抵抗能力；具有很好的防水性能；不变形、不胀缩、强度高、相对密度低，化学稳定性好，并且价格低廉、易成型加工，因此，高密度聚乙烯膜广泛应用于防渗工程中。但由于应用范围越来越广，对高密度聚乙烯膜力学性能要求也越来越高。因此，通过对高密度聚乙烯进行改性以在一定程度上提高高密度聚乙烯膜的力学性能是当前急需研究的课题。
[0003]玄武岩纤维具有抗断裂强度高、耐腐蚀等特点，同时玄武岩纤维还有高弹性模量、耐高温(>880℃)、耐低温(<
‑
200℃)、隔热、重量轻、吸湿性低、绝缘性好、绝热隔音性能好、良好的透波性等优点，是一种新型材料。将玄武岩纤维作为填充材料添加到高密度聚乙烯中，可起增强作用，提高材料的耐蠕变性、耐热性和尺寸稳定性等，具有较好的市场应用前景。
[0004]现有技术中，也有采用玄武岩纤维增强聚乙烯的方法。CN201811161940.3，公开了一种阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料及其制备方法。复合材料，按重量份由以下组分组成：HDPE65份
‑
80份，阻燃剂14份
‑
18份，协效阻燃剂3份
‑
5份，耐刮擦母粒10份/>‑
16份，抗氧剂0.1份
‑
0.5份，相容剂0.2份
‑
0.3份。
[0005]CN201310142382.7，公开了一种炭塑纤维复合材料的制备方法。取炭粉、热塑性塑料、助剂、玄武岩纤维的配料比为80:16:3:1、70:26:3:1、60:36:3:1或50:46:3:1。
[0006]但这些现有技术中的玄武岩纤维表面未经处理，未经处理的玄武岩纤维在复合材料中与基体的界面间有孔隙，不能形成有效的界面结合，因此，有必要对玄武岩纤维进行改性，以获得与高密度聚乙烯比较理想的界面粘结性能。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对于现有玄武岩纤维增强聚乙烯存在的问题，一种高密度聚乙烯复合材料及其方法。本专利技术利用多巴胺的特性，用聚多巴胺对玄武岩纤维进行改性，并将聚多巴胺改性的玄武岩纤维分散在高密度聚乙烯中制备高密度聚乙烯/玄武岩纤维复合材料，从而提高高密度聚乙烯的力学性能，使得复合材料的拉伸强度，断裂伸长率有较大幅度的提升。
[0008]本专利技术的技术方案之一为，一种高密度聚乙烯复合材料，由以下组分按质量百分比组成：
[0009][0010]上述的高密度聚乙烯复合材料，所述改性玄武岩纤维为经聚多巴胺处理的玄武岩纤维，纤维长度为2
‑
3mm。
[0011]上述的高密度聚乙烯复合材料，所述的改性玄武岩纤维的制备方法为：
[0012]1)将纤维长度为2
‑
3mm的玄武岩纤维浸在N,N
‑
二甲基甲酰胺中，超声处理，取出后用去离子水清洗干净，然后烘干；
[0013]2)将步骤1)处理后的玄武岩纤维加入到酸性溶液中，超声处理，取出后用去离子水洗涤至中性，然后烘干；
[0014]3)将三羟甲基氨基甲烷或3
‑
吗啉丙磺酸加入到水中溶解，然后将溶液的pH调节到8.0～9.0；
[0015]4)将步骤2)处理后的玄武岩纤维与步骤3)的溶液混合，超声处理，使玄武岩纤维分散，得到分散溶液；
[0016]5)将盐酸多巴胺与分散溶液混合，然后超声，再进行振荡处理；
[0017]6)将震荡液中的固体取出，用去离子水洗涤后烘干，得到聚多巴胺改性玄武岩纤维。
[0018]进一步的，所述步骤2)中，酸性溶液为1～5wt％HCl溶液。
[0019]进一步的，所述步骤3)中，三羟甲基氨基甲烷或3
‑
吗啉丙磺酸与水的质液比0.125～0.25g:100mL。
[0020]进一步的，所述步骤4)中，玄武岩纤维在分散溶液中的浓度为50
‑
100g/L。
[0021]进一步的，所述步骤5)中，盐酸多巴胺与分散溶液的质液比为1～2g:1L。
[0022]上述的高密度聚乙烯复合材料，所述增容剂为马来酸酐接枝聚乙烯PE
‑
g
‑
MAH和马来酸酐接枝聚烯烃弹性体POE
‑
g
‑
MAH中的一种或两种。
[0023]上述的高密度聚乙烯复合材料，所述抗氧剂为抗氧剂1010和助剂抗氧剂168的混合物或抗氧剂1076和助剂抗氧剂168的混合物。
[0024]本专利技术的技术方案之二为，一种高密度聚乙烯复合材料的制备方法，按质量百分比将高密度聚乙烯、改性玄武岩纤维、增容剂、抗氧剂加入到密炼机中进行熔融共混；
[0025]其中密炼机的温度设为150～180℃，转速为30～50rpm，密炼混合的时间为10～15min。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的优势在于：
[0027]玄武岩纤维表面经聚多巴胺改性及两种增容剂的选用，可以有效地提高高密度聚乙烯的力学性能。纯高密度聚乙烯的拉伸强度为28.3
±
1.1MPa，断裂伸长率为480.9
±
8.8％；加入聚多巴胺改性玄武岩纤维和两种增容剂后，拉伸强度可达到54.2
±
0.2MPa，断裂伸长率可达到1186.6
±
0.1％。
[0028]聚多巴胺改性玄武岩纤维不加入增容剂时，拉伸强度31.8
±
0.2～34.8
±
1.2MPa，断裂伸长率34.8
±
1.2～118.9
±
0.3％；聚多巴胺改性玄武岩纤维加入增容剂时，拉伸强度
40.1
±
1.3～54.2
±
0.2MPa，断裂伸长率40.1
±
1.3～1186.6
±
0.1％。
附图说明
[0029]图1、对比例2复合材料的SEM图；
[0030]图2、实施例1复合材料的SEM图。
具体实施方式
[0031]以下实施例中改性玄武岩纤维的制备方法为：
[0032]1)将玄武岩纤维浸在N,N
‑
二甲基甲酰胺中，超声处理30min，取出后用去离子水清洗干净，在100℃下烘干；
[0033]2)将步骤1)所得的玄武岩纤维加入到3％HCl溶液中，超声处理45min，取出后用去离子水洗涤至中性，烘干备用；
[0034]3)将0.25g三羟甲基氨基甲烷或3
‑
吗啉丙磺酸加入到100mL水中溶解，然后将溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高密度聚乙烯复合材料，其特征在于，由以下组分按质量百分比组成：2.根据权利要求1所述的高密度聚乙烯复合材料，其特征在于，所述改性玄武岩纤维为经聚多巴胺处理的玄武岩纤维，纤维长度为2
‑
3mm。3.根据权利要求2所述的高密度聚乙烯复合材料，其特征在于，所述的改性玄武岩纤维的制备方法为：1)将纤维长度为2
‑
3mm的玄武岩纤维浸在N,N
‑
二甲基甲酰胺中，超声处理，取出后用去离子水清洗干净，然后烘干；2)将步骤1)处理后的玄武岩纤维加入到酸性溶液中，超声处理，取出后用去离子水洗涤至中性，然后烘干；3)将三羟甲基氨基甲烷或3
‑
吗啉丙磺酸加入到水中溶解，然后将溶液的pH调节到8.0～9.0；4)将步骤2)处理后的玄武岩纤维与步骤3)的溶液混合，超声处理，使玄武岩纤维分散，得到分散溶液；5)将盐酸多巴胺与分散溶液混合，然后超声，再进行振荡处理；6)将震荡液中的固体取出，用去离子水洗涤后烘干，得到聚多巴胺改性玄武岩纤维。4.根据权利要求3所述的高密度聚乙烯复合材料，其特征在于，所述步骤2)中，酸性溶液为1～5wt％HCl溶液。5.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚丹，刘晓明，牛文杰，郭客，林岩，张忠政，李论，宋雪，
申请(专利权)人：鞍钢集团矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：