一種聚乙烯納米改性復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于納米改性復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及一種聚乙稀納米改性復(fù)合材料及其制備 方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚乙烯由于質(zhì)輕、無毒，具有優(yōu)異的介電性能、化學(xué)穩(wěn)定性和抗腐蝕等優(yōu)點，且價 格低廉，成型加工容易，可廣泛應(yīng)用于電器、化工、食品、機(jī)械等行業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷 發(fā)展，對于聚乙烯材料的性能提出了更高的要求，希望其具有更加優(yōu)良的力學(xué)性能和耐熱 耐老化性能。因此，對于聚乙烯的改性時目前研究的熱點。
[0003] CN 103881187 A公開了一種納米碳纖維改性聚乙烯材料，其組分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配 比為：聚乙烯50%~70%、納米碳纖維3%~15%、填料15%~40%、相容劑2%~5%、分散 劑0.1 %~2%、偶聯(lián)劑0.1 %~1 %、抗氧劑0.1 %~1 %、其它添加劑0.1 %~1 %。該發(fā)明制 得的納米碳纖維改性聚乙烯材料，具有高強(qiáng)度、高彈性、高剛度和顯著提高抗靜電能力。
[0004] CN 1817954 A公開了一種聚烯烴/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料及其制備方法，其復(fù) 合材料的制備工藝步驟為:在反應(yīng)器中通入氮氣，然后將聚烯烴、未改性層狀硅酸鹽、第一 單體、第二單體、第三單體、引發(fā)劑，浸泡溶脹，經(jīng)攪拌后將產(chǎn)物真空狀態(tài)下干燥得到改性母 料，將母料、聚烯烴混合均勻，混煉得到聚烯烴/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料。然而該材料的力 學(xué)性能并不是很好，此外其耐熱耐老化性能一般。
[0005] 因此，在本領(lǐng)域中，期望得到一種具有更加優(yōu)良的機(jī)械性能以及具有良好耐熱耐 老化性能的聚乙烯復(fù)合材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種聚乙烯納米改性復(fù)合材料 及其制備方法和應(yīng)用。
[0007] 為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0008] -方面，本發(fā)明提供一種聚乙稀納米改性復(fù)合材料，所述聚乙稀納米改性復(fù)合材 料由納米改性母料與聚乙烯制備得到，所述納米改性母料由以下重量份的組分制備得到： 聚乙烯 70-90重量份 納米碳酸鈣 5-8重量份 納米二氧化硅 10-15重量份
[0009]硅烷偶聯(lián)劑 5-15重量份 第一單體 10-30重量份 第二單體 10-30重量份 引發(fā)劑 0..3-3:重量份。
[0010]在本發(fā)明中聚乙稀納米改性復(fù)合材料采用聚乙稀、納米碳酸鈣、納米二氧化娃、娃 烷偶聯(lián)劑、第一單體、第二單體和引發(fā)劑制備得到納米改性母料，該納米改性母料中由于分 散有納米碳酸鈣和納米二氧化硅，使得納米改性母料具有良好的機(jī)械性能，此外，硅烷偶聯(lián) 劑能夠增強(qiáng)納米碳酸鈣和納米二氧化硅與聚乙烯材料的相容性，使其具有更好的分散效 果，以獲得更加優(yōu)異的性能。
[0011] 在本發(fā)明的納米改性母料的制備原料中，聚乙烯的用量為70-90重量份，例如71重 量份、73重量份、75重量份、78重量份、80重量份、82重量份、84重量份、86重量份、88重量份 或89重量份。
[0012] 在本發(fā)明的納米改性母料的制備原料中，納米碳酸鈣的用量為5-8重量份，例如 5.4重量份、5.8重量份、6重量份、6.3重量份、6.5重量份、6.8重量份、7重量份、7.3重量份、 7.5重量份或7.8重量份。
[0013] 在本發(fā)明的納米改性母料的制備原料中，納米二氧化硅的用量為10-15重量份，例 如10.4重量份、10.8重量份、11重量份、11.3重量份、11.5重量份、11.8重量份、12重量份、 12.5重量份、12.8重量份、13重量份、13.5重量份、13.8重量份、14重量份、14.3重量份、14.5 重量份或14.8重量份。
[0014] 在本發(fā)明的納米改性母料的制備原料中，娃烷偶聯(lián)劑的用量為5-15重量份，例如 5.5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份 或14重量份。
[0015] 在本發(fā)明的納米改性母料的制備原料中，第一單體的用量為10-30重量份，例如11 重量份、13重量份、15重量份、17重量份、20重量份、22重量份、24重量份、26重量份、28重量 份或29重量份。
[0016] 在本發(fā)明的納米改性母料的制備原料中，第二單體的用量為10-30重量份，例如11 重量份、13重量份、15重量份、17重量份、20重量份、22重量份、24重量份、26重量份、28重量 份或29重量份。
[0017] 在本發(fā)明的納米改性母料的制備原料中，引發(fā)劑的用量為〇. 3-3重量份，例如0.4 重量份、0.6重量份、0.8重量份、1重量份、1.3重量份、1.5重量份、1.8重量份、2重量份、2.3 重量份、2.5重量份或2.8重量份。
[0018] 優(yōu)選地，所述聚乙烯為高密度聚乙烯或低密度聚乙烯
[0019] 優(yōu)選地，所述納米碳酸|丐的平均粒徑為10-100nm，例如15nm、20nm、25nm、30nm、 40nm、50nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nmi^95nm，tfci&60-100nm 〇
[0020] 優(yōu)選地，其特征在于，所述納米二氧化娃的平均粒徑為10-100nm，例如15nm、20nm、 25nm、30nm、40nm、50nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nmi^95nm，tfci￡l0-50nm 〇
[0021] 優(yōu)選地，所述第一單體為馬來酸酐、丙烯酸或甲基丙烯酸中的任意一種，優(yōu)選馬來 酸酐。
[0022]優(yōu)選地，所述第二單體為苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯或α_甲基苯乙烯，優(yōu)選苯乙烯。
[0023]優(yōu)選地，所述引發(fā)劑為過氧化物類引發(fā)劑，優(yōu)選為過氧苯甲酰或過氧化二異丙苯。 [0024]在本發(fā)明中，所述聚乙稀納米改性復(fù)合材料中納米改性母料與聚乙稀的質(zhì)量比為 (卜3):(8-9)，例如1:8、1.5:8、1:9、1.5:9、2:8、2.5:8、3:8、3.5:8、2:9、2.5:9或3:9。
[0025] 在本發(fā)明所述的聚乙稀納米改性復(fù)合材料中，納米改性母料由以下方法制備得 到:在氮氣保護(hù)下，將聚乙烯、納米碳酸鈣、納米二氧化硅、娃烷偶聯(lián)劑、第一單體、第二單體 和引發(fā)劑在l〇_25°C溶脹10_20min，而后在80-100°C下攪拌反應(yīng)0.5-5小時，產(chǎn)物干燥得到 所述納米改性母料。
[0026] 在納米改性母料的制備方法中，所述溶脹溫度可以為11 °C、12°C、13°C、14°C、15 °(3、16°(3、17°(3、18°(3、19°(3、20°(3、21°(3、22°(3、23°(3或24°(3 ;溶脹時間可以為111^11、121^11、 13min、14min、15min、16min、17min、18min 或 19min;所述反應(yīng)溫度可以為81°C、82°C、84°C、 86°C、88°C、90°C、92°C、94°C、95°C、97°C或99°C;所述攪拌時間可以為0 · 6小時、0 · 8小時、1 小時、1.3小時、1.5小時、1.8小時、2小時、2.3小時、2.5小時、2.8小時、3小時、3.5小時、3.8 小時、4小時、4.3小時、4.5小時或4.8小時。
[0027] 另一方面，本發(fā)明提供如第一方面所述的聚乙烯納米改性復(fù)合材料的制備方法， 所述方法為：制備納米改性母料，將納米改性母料與聚乙稀混合均勾，混煉，得到所述聚乙 稀納米改性復(fù)合材料。
[0028] 在本發(fā)明聚乙烯納米改性復(fù)合材料的制備方法中，所述混煉在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn) 行。
[0029]優(yōu)選地，所述雙螺桿擠出機(jī)螺桿區(qū)域的預(yù)熱溫度為200-300°C，例如210°C、220°C、 230°C、240°C、250°C、260°C、270°C、280°C 或 290°C。
[0030] 優(yōu)選地，所述雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為250-400r/min，例如255r/min、260r/ min、270r/min、280r/min、290r/min、300r/min、320r/min、340r/min、360r/min、380r/min或 390r/min。
[0031] 作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述聚乙烯納米改性復(fù)合材料的制備方法包括以下