[發(fā)明專利]納米改性高密度聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810040800.0
• 申請日: 2008-07-21
• 公開（公告）號: CN101633755A
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳曉蕾;王魯民;石建高
• 申請（專利權(quán)）人: 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08K9/04;B29B7/48;B29B9/06;B29C70/28
• 代理公司: 上海東方易知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所
• 代理人: 歐陽俊立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高性能高密度聚乙烯納米復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

無機(jī)納米粒子平均粒徑處于宏觀與微觀的過度區(qū)，表面原子多、 比表面積大且表面能高，能顯示出獨(dú)特的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)及宏 觀量子隧道效應(yīng)等特性，具有許多常規(guī)材料不具有的特性，納米粒子 可以對聚合物明顯改性，賦予高分子材料某些特殊性能。

現(xiàn)有發(fā)明專利“一種高性能高分子量聚乙烯/層狀硅酸鹽納米復(fù) 合材料的制備”(公開號：CN?1300234C)是通過偶聯(lián)處理和微交聯(lián)實(shí) 現(xiàn)有機(jī)聚合體在層狀硅酸鹽外表面及層間的粘合力；現(xiàn)有發(fā)明專利 “納米碳酸鈣/聚乙烯復(fù)合材料的制備”(公開號：CN?1373151A)是 將納米碳酸鈣偶聯(lián)劑處理，將改性粒子與聚乙烯材料混合，擠出制備 納米復(fù)合材料；現(xiàn)有發(fā)明專利“碳納米管與聚乙烯復(fù)合材料的原位聚 合制備方法”(公開號：CN?1640923A)制備的碳納米管負(fù)載催化劑在 烷基金屬化合物助催化劑存在下進(jìn)行乙烯聚合，得到碳納米管與聚乙 烯的復(fù)合物。

上述的三項(xiàng)公開的發(fā)明專利都在一定程度提高了聚乙烯的力學(xué) 強(qiáng)度，但是層狀納米硅酸鹽和碳納米管的價(jià)格昂貴，且表面處理工藝 復(fù)雜；納米碳酸鈣雖然價(jià)格低廉，其制備的納米復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度有 一定的提高，但是對聚乙烯沖擊強(qiáng)度的提高十分有限，需要一種既能 提高強(qiáng)度又能減低成本的納米改性高密度聚乙烯復(fù)合材料制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的問題是提供一種既能提高強(qiáng)度又能減低成本 的納米粒子/高密度聚乙烯復(fù)合材料制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案采用改性的納米硫酸鋇粉體、高密度聚乙烯、 雙螺桿擠出機(jī)、切粒機(jī)、注塑機(jī)，其特征是將改性的納米硫酸鋇按比 例(納米粒子占高密度聚乙烯的質(zhì)量百分含量為1～5％)與干燥的高 密度聚乙烯材料充分混合后，加入到操作溫度為170～220℃、螺桿轉(zhuǎn) 速為160～220r/min、加料螺桿轉(zhuǎn)速30～150r/min的雙螺桿擠出機(jī) 中經(jīng)熔融共混后擠出，經(jīng)水冷、切粒機(jī)造粒，粒料干燥后，用注塑機(jī) 注塑成納米改性高密度聚乙烯復(fù)合材料。

本方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單、技術(shù)指標(biāo)合理可靠、切實(shí)可行，易于 操作，降低成本，實(shí)現(xiàn)了納米粒子在高密度聚乙烯材料中以納米水平 分散存在，同時(shí)提高了高密度聚乙烯材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。

具體實(shí)施方式

下面分別就影響納米改性高密度聚乙烯復(fù)合材料性能的各種因 素，介紹實(shí)施本發(fā)明的最好方式。

本發(fā)明所述的納米粉體是硫酸鋇粉體(如上海安億納米材料有限 公司Pla-800納米硫酸鋇)或含有硫酸鋇的礦石粉。礦石粉的主要成 分為鋇、鍶、硅等多元復(fù)合物。含有硫酸鋇的礦石粉的粒徑為10～ 50nm。

本發(fā)明所述的改性的納米粉體為硬脂酸鈉包覆改性的硫酸鋇粉 體，或是硬脂酸鈉包覆改性的含有硫酸鋇的礦石粉。

納米改性高密度聚乙烯復(fù)合材料制備工藝如下：

將改性的納米粉體與高密度聚乙烯混合，其中納米粉體在混合物 中的質(zhì)量百分含量為1～5％；然后放入高混機(jī)中，攪拌分散10～ 40min，溫度保持在20～50℃；

將上述混合物經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融共混制成改性的納米復(fù) 合材料，擠出機(jī)的操作溫度為170～220℃，螺桿轉(zhuǎn)速為220r/min， 喂料螺桿轉(zhuǎn)速150r/min；

粒料經(jīng)干燥后，用注塑機(jī)注塑成力學(xué)性能測試標(biāo)準(zhǔn)樣條/納米改 性高密度聚乙烯復(fù)合材料，注塑機(jī)注塑熔化溫度范圍在200~250℃之 間，模具溫度：50~95℃，注射壓力：70~110MPa。

納米改性高密度聚乙烯復(fù)合材料加工過程中納米粒子質(zhì)量百分 含量與高密度聚乙烯力學(xué)性能的影響結(jié)果見表1。

表1納米粒子質(zhì)量百分含量與高密度聚乙烯力學(xué)性能的影響

從表1可以看出，添加納米粒子同時(shí)提高了高密度聚乙烯的拉伸 強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度；本方法制備的納米改性高密度聚乙烯復(fù)合材料經(jīng) SEM照片顯示表明，納米粒子均勻地分散在高密度聚乙烯的基體中， 納米粒子與高密度聚乙烯基體結(jié)合良好，納米粒子分散在高密度聚乙 烯基體中的粒徑為100～200nm。