[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

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410163120.3
• 申請(qǐng)日: 2014-04-22
• 公開（公告）號(hào): CN103910922A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳曉蕾;董顯權(quán);劉結(jié)平;王魯民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所
• 主分類號(hào): C08L23/06
• 分類號(hào): C08L23/06;C08K9/00;C08K3/22
• 代理公司: 上海元一成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31268
• 代理人: 趙青

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，而且少量(3％～5％)的納米粒子就可以對(duì)聚合物明顯改性，還可賦予高分子材料某些特殊性能。

現(xiàn)有發(fā)明專得“一種納米改性聚乙烯大口徑雙壁波紋管”(公開號(hào)：CN100478385C)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并加入分散劑，擠出制備納米復(fù)合材料，顯著提高了環(huán)剛度等級(jí)和沖擊強(qiáng)度；現(xiàn)有發(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”(CN101633755A)是通過改性的硫酸鋇與高密度聚乙烯熔融混合，擠出制備納米復(fù)合材料；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(hào)：CN1300234C)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。

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，側(cè)重于力學(xué)方面的改良，并沒有賦予聚乙烯其他的特殊功能。而高密度聚乙烯作為一種常用的工程塑料，廣泛應(yīng)用戶外的各種惡劣環(huán)境下，這就要求納米粒子改性的高密度聚乙烯具備吸收屏蔽紫外光的功能，使高密度聚乙烯具有一定的抗紫外老化性能，但也要同時(shí)保證復(fù)合材料的力學(xué)性能不明顯降低，這樣才有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。這就迫切需要我們發(fā)明一種力學(xué)性能保持良好，同時(shí)耐紫外線老化的納米改性高密度聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種力學(xué)性能保持良好，同時(shí)耐紫外線老化的納米改性高密度聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法。

本發(fā)明的第一方面是一種納米改性高密度聚乙烯復(fù)合材料，由高密度聚乙烯及納米二氧化鈦組成，其中納米二氧化鈦占1-5％質(zhì)量且是經(jīng)偶聯(lián)劑表面修飾的。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的復(fù)合材料，其中納米二氧化鈦的粒徑為50～200nm。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的復(fù)合材料，其按如下方法制得：納米二氧化鈦與高密度聚乙烯攪拌分散20min，溫度保持在20～50℃以充分混合，然后加入到雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融共混后擠出，擠出機(jī)的操作溫度為240～270℃。

優(yōu)選地，本發(fā)明的復(fù)合材料中納米二氧化鈦占1％質(zhì)量。

本發(fā)明的另一方面是一種制備納米改性高密度聚乙烯復(fù)合材料的方法，包括：將納米二氧化鈦與高密度聚乙烯攪拌分散20min，溫度保持在20～50℃以充分混合，其中納米二氧化鈦占1-5％質(zhì)量且是經(jīng)偶聯(lián)劑表面修飾的；然后加入到雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融共混后擠出，擠出機(jī)的操作溫度為240～270℃。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的方法，其中納米二氧化鈦占1％質(zhì)量，且納米二氧化鈦的粒徑為50～200nm。

本方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，易于操作，降低成本，實(shí)現(xiàn)了納米二氧化鈦在高密度聚乙烯材料中以納米水平分散存在，保證了高密度聚乙烯材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度不降低的同時(shí)，賦予高密度聚乙烯材料抗紫外光的功能。

附圖說明

圖1(a)表示純的高密度聚乙烯SEM照片；

圖1(b)表示含有1wt％納米的高密度聚乙烯SEM照片；

圖1(c)表示含有5wt％納米二氧化鈦的高密度聚乙烯SEM照片。

圖2表示不同納米二氧化鈦含量的納米二氧化鈦改性高密度聚乙烯復(fù)合材料紫外吸收強(qiáng)度，其中(a)純高密度聚乙烯；(b)1wt％含量納米復(fù)合材料；(c)5wt％含量納米復(fù)合材料；(d)納米二氧化鈦。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明利用納米二氧化鈦制備了保持良好的力學(xué)性能，并具有屏蔽吸收紫外光功能的納米復(fù)合材料。具體地，本發(fā)明涉及利用表面修飾的納米二氧化鈦制備納米二氧化鈦/高密度聚乙烯復(fù)合材料的方法。

在一具體實(shí)施例中，將偶聯(lián)劑表面修飾的納米二氧化鈦按比例與充分干燥的高密度聚乙烯材料充分混合后(納米二氧化鈦的質(zhì)量百分含量為1～5％)，加入到雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融共混后擠出，水冷、切粒機(jī)造粒。擠出機(jī)的操作溫度為240～270℃，螺桿轉(zhuǎn)速為100r/min，加料螺桿轉(zhuǎn)速30r/min。粒料經(jīng)干燥后，用注塑機(jī)注塑成力學(xué)性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)樣條。納米二氧化鈦改性后的HDPE的拉伸強(qiáng)度和缺口沖擊強(qiáng)度分別可達(dá)到22.1MPa和16.1kJ/m²。例如，納米二氧化鈦表面修飾的方法可以使用申請(qǐng)?zhí)枮?01310438733.9的中國(guó)專利申請(qǐng)中披露的納米二氧化鈦表面修飾方法。將該申請(qǐng)的內(nèi)容通過引用全部并入本文。