一种聚烯烃材料及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种聚烯烃材料及其制备方法和应用 (Polyolefin material and preparation method and application thereof ) 是由 赵治国 黄险波 叶南飚 杨霄云 陆湛泉 于 2020-12-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种聚烯烃材料及其制备方法和应用,包括组分：增强纤维母粒90-99.9份；引发剂母粒0.1-10份。本发明通过增强纤维母粒和引发剂母粒共混,增强纤维母粒使得产品的强度得到进一步提高,引发剂母粒利用低熔点聚烯烃树脂,避免了引发剂在加工过程中反应,有机过氧化物引发剂使聚乙烯发生部分交联,形成的微交联结构不仅使产品的强度进一步提高,且短期耐热性和长期耐热性得到明显改善,使材料适用于对强度和耐热性同时需求的场合。(The invention discloses a polyolefin material and a preparation method and application thereof, wherein the polyolefin material comprises the following components: 90-99.9 parts of reinforced fiber master batch; 0.1-10 parts of initiator master batch. According to the invention, the strength of the product is further improved by the reinforced fiber master batch and the initiator master batch through blending, the initiator master batch utilizes the low-melting-point polyolefin resin, the reaction of the initiator in the processing process is avoided, the organic peroxide initiator enables the polyethylene to be partially crosslinked, the formed micro-crosslinking structure not only enables the strength of the product to be further improved, but also obviously improves the short-term heat resistance and the long-term heat resistance, and the material is suitable for occasions requiring the strength and the heat resistance at the same time.)
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种聚烯烃材料及其制备方法和应用。
背景技术
聚乙烯是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上，也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能（最低使用温度可达-100~-70°C），化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀（不耐具有氧化性质的酸）。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良。聚乙烯用途十分广泛，主要用来制造薄膜、包装材料、容器、管道、单丝、电线电缆、日用品等，并可作为电视、雷达等的高频绝缘材料。
但是聚乙烯树脂的力学性能非常低，而且热变形温度也很低。目前，常规有效提高聚乙烯力学性能和热变形温度的方法是通过添加玻纤来增强，但是这种方法对聚乙烯材料的力学性能和耐热性的提升并不明显。
因此，有必要研究一种兼具高强度和高耐热性的聚乙烯材料，来满足对强度和耐热性同时需求的场合。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的首要目的在于提供一种聚烯烃材料，该材料具有明显改善的力学性能和耐热性。
本发明的另一目的在于提供上述聚烯烃材料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种聚烯烃材料，按重量份计，包括以下组分：
增强纤维母粒 90-99.9份；
引发剂母粒 0.1-10份；
其中，所述增强纤维母粒，按重量份计，包含如下组分：
聚乙烯树脂 15-95份；
增强纤维 5-60份；
相容剂 0.5-10份；
优选的，所述聚乙烯树脂选自低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯中的一种或几种的混合。
优选的，所述相容剂为极性单体与聚乙烯的接枝聚合物，其中极性单体选自马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸酯类衍生物中的一种或几种的混合。
优选的，所述增强纤维选自玻璃纤维、石英纤维、玄武岩纤维中的一种或几种的混合，优选玻璃纤维。
其中，所述引发剂母粒，按重量份计，包含如下组分：
低熔点聚烯烃树脂 10-99份；
引发剂 0.1-50份。
引发剂由于性能不稳定，容易出现分层问题，性能波动比较大，本发明将引发剂与低熔点聚乙烯树脂做成母粒，一方面避免了引发剂分层问题，保证了性能稳定性，另一方面有机过氧化物引发剂使聚乙烯发生部分交联，形成的微交联结构不仅使产品的强度进一步提高，且短期耐热性和长期耐热性得到明显改善。
优选的，所述低熔点聚烯烃树脂为熔点低于150℃的聚烯烃材料，选自EVA、POE或LLDPE树脂中的一种或几种的混合。
优选的，所述引发剂为有机过氧化物引发剂，选自过氧化二（2,4-二氯苯甲酰）过氧化二碳酸双十六酯、过氧化二碳酸双十四酯、过氧化二碳酸双丁酯、过氧化特戊酸1,1,3,3-四甲基丁酯，过氧化特戊酸特戊酯、过氧化特戊酸叔丁酯、二(3,3,5-三甲基己酰)过氧化物、过氧化二月桂酰、过氧化二癸酰、过氧化二异丁酰、过氧化新癸酸异丙苯酯、过氧化二碳酸双（3-甲氧基丁酯）、过氧化二碳酸双（乙氧基己酯）、过氧化新癸酸-1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化新癸酸特戊酯、过氧化新癸酸叔丁酯、过氧化二碳酸双(2-乙基己酯)、过氧化二碳酸双（4-叔丁基环己酯)、过氧化二碳酸二异丙酯、2,5-二甲基-2,5-二（2-乙基己酰过氧化）己烷、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化-2-乙基己酸酯、过氧化二(4-甲基苯甲酰)、过氧化-2-乙基已酸特戊酯、过氧化二苯甲酰、过氧化-2-乙基已酸叔丁酯、过氧化异丁酸叔丁酯、1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二特戊基过氧化环己烷、1,1-二叔丁基过氧化环己烷、过氧化异壬酸叔丁酯、过氧化乙酸特戊酯、过氧化（2-乙基己基）碳酸特戊酯、2，2-二（叔丁基过氧化）丁烷、过氧化马来酸叔丁酯、过氧化异丙基碳酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔丁酯、过氧化苯甲酸特戊酯、过氧化乙酸叔丁酯、4，4-双（叔丁基过氧化）戊酸丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、二特戊基过氧化物、过氧化二异丙苯、双（叔丁基过氧化异丙基）苯、2,5-二叔丁基过氧化-2,5-二甲基已烷、叔丁基过氧化异丙苯、2,5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化已炔-3、二叔丁基过氧化物、萜烷过氧化氢、二异丙苯过氧化氢、1，1，3，3-四甲基丁基过氧化氢、异丙苯过氧化氢、特戊基过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化环己酮、过氧化甲基异丁基酮、过氧化甲乙酮或过氧化乙酰丙酮中的一种或几种的混合。
本发明还提供了上述聚烯烃材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）按配比，将聚乙烯树脂和相容剂混合，加入挤出机的主喂料系统，同时将增强纤维加入侧喂系统，所有组分通过挤出机混合挤出造粒，得到增强纤维母粒；
（2）按配比，将低熔点聚烯烃树脂和引发剂加入挤出机的主喂料系统，混合挤出造粒，制得引发剂母粒；
（3）将增强纤维母粒和引发剂母粒共混，即得聚烯烃材料。
本发明还提供了上述的聚烯烃材料在家用电器、建筑或通讯领域中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过增强纤维母粒和引发剂母粒共混，增强纤维母粒使得产品的强度得到进一步提高，引发剂母粒利用低熔点聚烯烃树脂，避免了引发剂在加工过程中反应，有机过氧化物引发剂使聚乙烯发生部分交联，形成的微交联结构不仅使产品的强度进一步提高，且短期耐热性和长期耐热性得到明显改善，使材料适用于对强度和耐热性同时需求的场合。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明所用的原料均来源于市购，现对实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：
聚乙烯树脂：
高密度聚乙烯HDPE 5000S；
线性低密度聚乙烯LLDPE 7042；
增强纤维：玻璃纤维、玄武岩纤维、石英纤维；
相容剂：HDPE-g-MAH；LLDPE-g-MAH；
低熔点聚乙烯树脂：LLDPE 7042，熔点120℃；EVA 2803，熔点74℃；
引发剂：二叔丁基过氧化物，2,5-二叔丁基过氧化-2,5-二甲基已烷，二特戊基过氧化物。
相关性能的测试标准或方法如下：
弯曲强度：按照ISO178-2019测试；
-40度缺口冲击强度：按照ISO 180-2000测试；测试温度-40度；
热变形温度：ISO75-2-2013测试，测试条件1.82MPa；
性能保持率：测试条件120度粉化2000h，观察性能保持率。
【增强纤维母粒的制备】
按表1配比，将聚乙烯树脂和相容剂混合，加入挤出机的主喂料系统，同时将增强纤维加入侧喂系统，所有组分通过挤出机混合挤出造粒，制得增强纤维母粒。
增强纤维可以通过不同区域进入螺杆，通过调节增强纤维在挤出机的停留时间，控制增强纤维受剪切的程度，从而控制增强纤维的保留长度。
表1增强纤维母粒中各组分配比（重量份）
【引发剂母粒的制备】
按表2配比，将聚烯烃树脂和引发剂加入挤出机的主喂料系统，混合挤出造粒，制得引发剂母粒。
表2引发剂母粒中各组分配比（重量份）
实施例1-7对比例1-4：
按表3配比，将增强纤维母粒和引发剂母粒共混，即得聚烯烃材料。性能测试结果如表4所示。
表3 实施例和对比例的聚乙烯材料各组分配比（重量份）
表4：性能测试结果
由对比例1看出，对比例1与实施例2对比，对比例1中不加引发剂母粒，制备得到的聚烯烃材料的强度和耐热性均较差。对比例2引发剂母粒中加入高熔点的聚乙烯树脂，在制备母粒过程中，引发剂已与高熔点聚乙烯树脂发生交联，性能效果明显差于实施例2。对比例3直接加入引发剂，由于引发剂容易出现分层的问题，材料的性能波动较大。
由实施例可以看出，本发明通过将增强纤维母粒与引发剂母粒共混，不仅可以显著提高材料的强度和短期耐热性，同时能提高材料的长期耐热性，使材料兼具高前度和高耐热性的优点。
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