一種納米增強聚乙烯材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于高分材料及其成型工藝技術領域，具體涉及為一種納米增強聚乙烯材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]聚乙烯是一種熱塑材料，具有優異的耐化學性能以及電絕緣性能，已經廣泛用于制備輸送或盛放化學品的管道以及電線電纜絕緣層等。
[0003]納米材料的出現和發展為聚乙烯的改性提供了一條新的路徑，有實驗表明，納米材料的加入，能對聚乙烯材料增強增韌。但是，未經處理的納米材料容易團聚成較大的顆粒，在聚乙烯材料中的分散效果并不好，界面粘結強度低，不能有效提高聚乙烯材料的性能。偶聯劑的加入，雖然具有一定程度的增強體系的效果，但仍不能有效解決納米材料的聚集問題。
[0004]因此，有必要研發一種納米增強聚乙烯材料及其制備方法，有效地實現納米增強粒子在聚乙烯材料中的良好分散，增強界面粘結強度，使復合體系取得較好的增強增韌效果O
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于克服上述提到的缺陷和不足，而提供。
[0006]本發明實現其目的采用的技術方案如下。
[0007]一種納米增強聚乙烯材料，包括以下重量份數的組分:10?90份的聚乙烯、10?50份的納米CaC03、5?40份的高氯化聚乙烯HCPE、0.1?1.0份的偶聯劑、0.5?5份的穩定劑。
[0008]所述聚乙烯為高密度聚乙烯HDPE，熔融指數為0.01-0.5g/10min;所述高氯化聚乙烯HCPE的氯含量為25?70%。
[0009]所述偶聯劑為鋁酞復合偶聯劑;所述納米Ca⑶3的比表面積為20m2/g。粒徑為50?70nm;所述穩定劑為氧化鎂。
[0010]一種納米增強聚乙烯材料，包括5重量份的高嶺土，所述高嶺土的粒度為1.0u。
[0011]—種納米增強聚乙烯材料的制備方法，包括以下步驟:
步驟一:將納米CaC03、高氯化聚乙稀HCPE、偶聯劑和穩定劑進行的混合，制得混合料；步驟二:將混合料和聚乙烯放入高速混合機中進行混合，然后投入雙螺桿擠出機中擠出造粒，制得納米增強聚乙烯材料。
[0012I作為一種優選，所述步驟一中，先將高氯化聚乙稀HCPE、偶聯劑和穩定劑放入高速混合機中進行混合，低速攪拌2?4分鐘，在攪拌的過程中將納米CaCO3加入高速混合機中，之后高速攪拌5?10分鐘，攪拌溫度在80~105°，制得混合料。
[0013]作為另一種優選，所述步驟一中，將高氯化聚乙烯HCPE、偶聯劑和穩定劑溶于異丙醇，然后再與納米Ca⑶3混合，并用超聲波分散3h，超聲波速度為1500m/s，頻率為15KHz?1MHz，波長為0.01-10.00cm，干燥揮發異丙醇后制得混合料。[OOM] 作為另一種優選，所述步驟一中，將納米Ca⑶3、高氯化聚乙稀HCPE、偶聯劑和穩定劑按比例加入振動球磨機進行振磨處理，振磨介質為粒徑8?14mm的不銹鋼球，振磨處理4小時，制得混合料。
[0015]所述步驟二中，將混合料和聚乙烯放入高速混合機中，并加入5重量份的高嶺土，所述高嶺土的粒度為1.0u，進行混合，然后投入雙螺桿擠出機中擠出造粒，制得納米增強聚乙稀材料。
[0016]所述步驟二中，將混合料和聚乙烯放入高速混合機之前，先將混合料和聚乙烯分別在烘干機中進行烘干處理，使水分含量小于1%。
[0017]本發明通過高氯化聚乙烯HCPE為包覆載體，將高表面能的納米Ca⑶3有效在聚乙烯基體中，減少CaCO3團聚，提高復合材料抗沖擊和彎曲彈性模量，達到增強增韌的效果。
【具體實施方式】
[0018]下面對本發明作進一步詳細說明。
[0019]實施例一。
[0020]一種納米增強聚乙烯材料，包括以下重量份數的組分:
10份的聚乙烯、
1份的納米CaCO3、
5份的高氯化聚乙烯HCPE、
0.1份的偶聯劑、
0.5份的穩定劑。
[0021 ] 所述聚乙烯為高密度聚乙烯HDPE，熔融指數為0.01-0.5g/10min;所述高氯化聚乙烯HCPE的氯含量為25?70%。
[0022]所述偶聯劑為鋁酞復合偶聯劑;所述納米Ca⑶3的比表面積為20m2/g。粒徑為50?70nm;所述穩定劑為氧化鎂。
[0023]因為高氯化聚乙烯HCPE分子中氯含量高，遇到鐵離子、鋁離子、銅離子在受較高溫度、水分作用時，會發生化學反應，生成FeCl3、AlCl3、CuCl3等產物，放出HCl氣體，并在分子中形成雙鍵而發生交聯。因此，有必要添加穩定劑。
[0024]一種納米增強聚乙烯材料的制備方法，包括以下步驟:
步驟一:先將高氯化聚乙稀HCPE、偶聯劑和穩定劑放入高速混合機中進行混合，低速攪拌2?4分鐘，在攪拌的過程中將納米CaCO3加入高速混合機中，之后高速攪拌5?10分鐘，攪拌溫度在80?105°，制得混合料；
步驟二:將混合料和聚乙烯放入高速混合機中進行混合，然后投入雙螺桿擠出機中擠出造粒，制得納米增強聚乙烯材料。
[0025]實施例二。
[0026]一種納米增強聚乙烯材料，包括以下重量份數的組分:
90份的聚乙烯、
50份的納米CaCO3、
40份的高氯化聚乙烯HCPE、
1.0份的偶聯劑、 5份的穩定劑。
[0027]所述聚乙烯為高密度聚乙烯HDPE，熔融指數為0.01-0.5g/10min;所述高氯化聚乙烯HCPE的氯含量為25?70%。
[0028]所述偶聯劑為鋁酞復合偶聯劑;所述納米Ca⑶3的比表面積為20m2/g。粒徑為50?70nm;所述穩定劑為氧化鎂。
[0029]一種納米增強聚乙烯材料的制備方法，包括以下步驟:
步驟一:將高氯化聚乙烯HCPE、偶聯劑和穩定劑溶于異丙醇，然后再與納米CaCO3混合，并用超聲波分散311，超聲波速度為1500111/8，頻率為1510^~1010^，波長為0.01~10.00011，干燥揮發異丙醇后制得混合料；
納米CaC03作為一種無機填料，粒子表面的性質是親水疏油的，在聚合物中難以均勾分散，且與聚合物基體之間界面結合強度低。經過偶聯劑處理后，納米CaCO3和高氯化聚乙烯HCPE之間的具有一定的結合強度。并且，經過超聲后，納米CaCO3和高氯化聚乙烯HCPE相互滲透，接觸面積增大，提升了兩者的粘結強度；
步驟二:將混合料和聚乙烯放入高速混合機中進行混合，然后投入雙螺桿擠出機中擠出造粒，制得納米增強聚乙烯材料。
[0030]實施例三。
[0031]一種納米增強聚乙烯材料，包括以下重量份數的組分:
50份的聚乙烯、
30份的納米CaCO3、
20份的高氯化聚乙烯HCPE、
0.5份的偶聯劑、
3份的穩定劑。
[0032]所述聚乙烯為高密度聚乙烯HDPE，熔融指數為0.01-0.5g/10min;所述高氯化聚乙烯HCPE的氯含量為25?70%。
[0033]所述偶聯劑為鋁酞復合偶聯劑;所述納米Ca⑶3的比表面積為20m2/g。粒徑為50?70nm;所述穩定劑為氧化鎂。
[0034]一種納米增強聚乙烯材料的制備方法，包括以下步驟:
步驟一:將納米CaC03、高氯化聚乙稀HCPE、偶聯劑和穩定劑按比例加入振動球磨機進行振磨處理，振磨介質為粒徑8?14mm的不銹鋼球，振磨處理4小時，制得混合料；
高氯化聚乙烯HCPE與