[發明專利]一種聚乙烯復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201711022761.7
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN109721786B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 董穆;張師軍;徐毅輝;尹華;白弈青;初立秋;張麗英;呂蕓;郭鵬;楊慶泉
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L67/04;C08L51/06;C08L25/18;C08K3/22
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;常怡

本發明提供一種聚乙烯復合材料，其原料包括：聚乙烯、聚己內酯、相容劑、偶聯劑、無機納米填料和抗氧劑；并提供該聚乙烯復合材料的制備方法，包括：步驟1)將聚乙烯、聚己內酯、相容劑、偶聯劑、無機納米填料和抗氧劑按照比例混合，得到混合料；2)將所述混合料進行熔融擠出、冷卻、造粒，得到所述聚乙烯復合材料。該聚乙烯復合材料具有低熔點、低收縮率、高模量和高強度的特點，特別適合作為3D打印的材料使用。

技術領域

本發明涉及石油化工領域，具體涉及一種聚乙烯復合材料及其制備方法。

背景技術

3D打印是以計算機三維設計模型為藍本，通過軟件分層離散和數控成型系統，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細胞組織等特殊材料進行逐層堆積黏結，最終疊加成型，制造出實體產品的技術。3D打印憑借其獨特的制造技術，可以生產前所未有的各類物品，并為企業減少成本、縮短工時以及去除復雜工藝，3D打印技術真正的優勢在于其打印材料，可以很好地模仿塑料與金屬材料的機械或者熱能屬性，然而這也是當前制約3D打印發展的一大技術原因。

目前，用于熔融沉積成型打印工藝(FDM)的打印材料主要為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和聚乳酸(PLA)等材料，但都存在不足之處，ABS為常見的工程塑料，采購容易，但加工易分解出有毒氣體；PLA成本高、在55℃以上容易變形、力學性能差。通用塑料聚烯烴等材料目前未在3D打印領域有大規模應用，這是由于自身特性如熔點高、結晶速率快、收縮率大決定的。雖然市場上已經可以購買到FDM的聚乙烯耗材，但經過實際測評后，打印效果不是很理想，依然存在嚴重的翹曲現象。

發明內容

鑒于上述現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種聚乙烯復合材料及其制備方法，通過聚乙烯復合低熔點的聚己內酯，并配合相容劑、納米無機填料和抗氧劑，能夠制得具有較高安全性和綜合性能的聚乙烯復合材料，尤其具有低熔點、低收縮率、高強度和高模量等特點，特別適合作為3D打印的材料使用。

本發明一方面提供一種聚乙烯復合材料，其原料包括：聚乙烯、聚己內酯、相容劑、偶聯劑、納米無機填料和抗氧劑。

聚己內酯(PCL)材料是一種可降解聚酯，熔點為60℃左右，玻璃化溫度為-60℃，分解溫度為200℃，在室溫下是橡膠態，熱穩定性較好。同時，它的分子鏈比較規整，具有很好的柔性和加工性。其突出的特點是具有良好的生物相容性、生物降解性以及滲透性，這使其在生物材料領域的應用極為廣泛，可用作控釋藥物載體、細胞、組織培養基架、心臟支架等。此外，PCL還具有無毒、熔融溫度較低、熱穩定性好、可生物降解及在熔融過程中無毒性刺鼻氣味放出等優點。

本申請的發明人經研究發現，將低熔點的聚己內酯加入到聚乙烯中，能夠顯著降低復合材料的熔點，從而降低打印溫度，達到節能的目的。另一方面，加入聚己內酯還能夠降低聚乙烯的收縮率，使其更加適應3D打印的需求。此外，聚乙烯和聚己內酯都是生物安全性好的聚合物，適用于醫藥或環保領域，并且聚己內酯可降解，有利于聚乙烯的回收利用。進一步的，本申請的發明人還在本發明所述的聚乙烯復合材料中使用了所述的相容劑、偶聯劑、納米無機填料和抗氧劑，以改善聚乙烯和聚己內酯的相容性及復合材料的綜合性能。

在本發明的一個優選的實施方式中，以所述聚乙烯與聚己內酯的總量為100質量份數計，所述相容劑的含量為1.1-10.5質量份數，優選為2.2-8.4質量份數；所述偶聯劑的含量為1-7質量份數，優選為2-6質量份數；所述納米無機填料的含量為0.05-0.5質量份數，優選為0.1-0.3質量份數；所述抗氧劑的含量為0.3-0.7質量份數，優選為0.3-0.5質量份數。

在本發明的另一個優選的實施方式中，所述聚乙烯與聚己內酯的質量比為9:1-1:1，優選為5:1-1:1。

在本發明的另一個優選的實施方式中，所述相容劑選自聚乙烯接枝馬來酸酐、環氧基苯乙烯丙烯酸酯共聚物和苯乙烯-丙烯腈共聚物中的至少一種，優選為聚乙烯接枝馬來酸酐和環氧基苯乙烯丙烯酸酯共聚物的組合物。