[發明專利]一種PE納米復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810185223.8
• 申請日: 2018-03-06
• 公開（公告）號: CN110229401B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 馬永梅;莊亞芳;鄭鯤;張京楠;曹新宇;尚欣欣
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L89/00;C08K3/04;C08L63/00;C08K3/22;C08K3/34;C08L5/04;C08L33/02;C08L39/02;C08K3/02;C08L5/08;C08L61/22;B82Y30/00
• 代理公司: 北京元中知識產權代理有限責任公司 11223
• 代理人: 王明霞

一種PE納米復合材料，由包括PE顆粒，以及將PE顆粒聯結的納米材料和液體介質的混料經熔融共混制得。本發明還公開了PE納米復合材料的制備方法，具體步驟包括A、將納米材料與液體介質混合攪拌，形成膏狀的納米材料混合物；B、將步驟A中的納米材料混合物與PE顆粒混合攪拌形成共混物；C、將步驟B的共混物經過熔融共混，即得所述PE納米復合材料。所述納米復合材料的拉伸強度和沖擊強度在PE基料的基礎上均得到提升，并且制備方法簡單，生產成本低，易推廣。

技術領域

本發明屬于納米復合材料及其制備領域，具體地說，涉及一種PE納米復合材料及制備方法。

背景技術

聚乙烯(PE)具有出色的物理機械性能、電絕緣性能以及靈活多樣的工藝加工性能，其綜合性能是其他大多數熱塑性樹脂無法比擬的,是應用最為廣泛的熱塑性塑料之一。盡管聚乙烯已廣泛的應用于工程技術領域,但其自身固有的一些缺陷和不足限制了其更為深層次的應用。此時,納米復合材料所表現出的不同于一般復合材料的特殊性能為聚乙烯的改性研究指出了一條新的途徑。大量研究證實,將聚乙烯與層狀納米材料復合制成納米復合材料,能顯著提高其綜合性能。目前聚乙烯納米復合材料的制備方法主要采用原位插層和熔融插層方法制備。因原位插層工業投資大，周期長，較難大范圍推廣應用；熔融插層可在一般塑料混煉設備中進行，加工方便，然而需前期對層狀納米材料進行有機化插層處理，不容易得到完全剝離的聚乙烯納米復合型材料。隨著科技發展，工程應用對聚乙烯材料在沖擊強度、彎曲強度和拉伸強度性能提出了更高的要求。

專利號CN101081928A，提出了一種納米復合材料的制備方法，采用水輔助法制備聚酰胺/納米蒙脫土母料，其制備方法是用去離子水為插層劑，將純化的蒙脫土和去離子水混合，充分分散制得蒙脫土泥漿，將泥漿逐步加入到組方量完全熔融的聚酰胺，再經擠出造粒得到聚酰胺/納米蒙脫土母料。其制備方法簡單，生產成本低，但該方法是在聚酰胺熔融后再加入蒙脫土泥漿，會導致蒙脫土泥漿未來得及與共聚物完全混合，其層間的水便因高溫氣化，進而蒙脫土不能很好分散至聚酰胺中，從而產品性能提升有限；另外，蒙脫土泥漿在加料方式上需要增加一定壓力才能將泥漿注入雙螺桿，同時由于雙螺桿的加工段短，中途增加了蒙脫土泥漿的喂料區間，就需要增加雙螺桿長度，造成工藝更復雜，成本更高。

有鑒于此特提出本發明。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種拉伸強度和沖擊強度同時提升，并且制備方法簡單，生產成本低，易推廣的PE納米復合材料及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明提供一種PE納米復合材料，其特征在于，所述納米復合材料由包括PE顆粒，以及將PE顆粒聯結的納米材料和液體介質的混料經熔融共混制得。

上述方案中，制備PE納米復合材料采用將PE顆粒與納米材料、液體介質共同進料的方式制得。PE顆粒之間與通過納米材料和液體介質聯結，形成一種不分層的共混物。此種方式很好解決了傳統方式中，PE與納米材料共混，納米材料打滑無法共同進料的問題。

進一步的，所述納米材料為層狀納米材料，所述層狀納米材料的至少部分片層分散至PE中；

上述方案中，層狀納米材料具有獨特的二維板層結構，二維層板定向有序排列形成三維晶體結構獨特，使得液體介質在一定條件下可以插入層間空隙將層板撐開，而不破壞層納米材料原先的結構，并且層狀納米材料的層板組成和層間距都具有可調控性。當液體介質進入層間，層間距因液體介質撐開，當溫度升高至PE的塑化溫度或塑化溫度之上時，進入層狀納米材料層間的液體介質進一步氣化爆破，產生的巨大能量將層狀材料片層剝離，剝離的片層在不斷攪拌下便有序分散至熔融的PE中。

優選的，所述層狀納米材料包括層狀硅酸鹽、層狀鈦酸鹽、層裝磷酸鹽、層狀金屬氫氧化物、過渡金屬鹵氧化物、層狀石墨、過渡金屬硫化物、層狀金屬氧化物，層狀金屬氮化物，層狀金屬碳化物，二維金屬有機框架一種或幾種；