一种耐冲击、延展性好加工性能优异的高密度聚乙烯复合材料及其制备方法

文档序号：802354 发布日期：2021-03-26 浏览：12次 >En<

阅读说明：本技术 一种耐冲击、延展性好加工性能优异的高密度聚乙烯复合材料及其制备方法 (High-density polyethylene composite material with good impact resistance and ductility and excellent processability and preparation method thereof ) 是由高苏闽张千惠张锴蔡青周文于 2020-12-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种耐冲击、延展性好加工性能优异的高密度聚乙烯复合材料及其制备方法,该改性聚乙烯由支化度低的双峰高密度聚乙烯80～90份、单峰高密度聚乙烯5～15份、其他助剂1～2份组成。是将单峰高密度聚乙烯、助剂以及有较好延展性和加工特性的的支化低的双峰高密度聚乙烯通过双螺杆或注塑机共混挤出成型而得改性聚乙烯粒子。双峰高密度聚乙烯具备的高分子量、高支化度和低分子量低支化度两部分组分,给聚合物提供良好机械性能的同时又能改善材料的加工性能,提高了体系的稳定性。双峰高密度聚乙烯相对分子质量高的组分占比越多,形成的高密度聚乙烯熔体强度越大,因此添加单峰高密度聚乙烯,降低材料熔体强度,使聚乙烯复合材料更方便于加工成型。(The invention discloses a high-density polyethylene composite material with impact resistance, good ductility and excellent processability and a preparation method thereof, wherein the modified polyethylene comprises 80-90 parts of bimodal high-density polyethylene with low branching degree, 5-15 parts of unimodal high-density polyethylene and 1-2 parts of other additives. The modified polyethylene particles are prepared by blending and extruding monomodal high-density polyethylene, an auxiliary agent and bimodal high-density polyethylene with good ductility and processing characteristics and low branching through a double screw or an injection molding machine. The bimodal high-density polyethylene has two components of high molecular weight, high branching degree and low molecular weight and low branching degree, provides good mechanical property for the polymer, improves the processing property of the material and improves the stability of the system. The more the proportion of the components with high relative molecular mass of the bimodal high-density polyethylene is, the higher the melt strength of the formed high-density polyethylene is, so that the melt strength of the material is reduced by adding the unimodal high-density polyethylene, and the polyethylene composite material is more convenient to machine and mold.)

技术领域

本发明涉及一种耐冲击、延展性好加工性能优异的高密度聚乙烯复合材料及其制备方法，属于聚乙烯复合材料技术领域。

背景技术

双峰高密度聚乙烯作为聚乙烯的一种，其相对分子质量分布呈现一高一低两个峰；其中较高的相对分子质量部分保证了其物理机械强度，而较低相对分子质量部分则给予了树脂良好的加工性能。但相比较于单峰高密度聚乙烯，双峰高密度聚乙烯的熔体强度更大，相对加工困难。

单峰高密度聚乙烯具有适合于注塑成型的较高的熔指；将单峰和双峰高密度聚一下熔融共混，对复合材料的熔体流动速率和力学性能都有着优越的提升，能制备出一种加工性能娘好，同时又具有优异的力学性能的HDPE增强材料。

且改变双峰高密度聚乙烯在挤出时的剪切温度和剪切时间，对双峰高密度聚乙烯行程片层串晶结构有着影响。剪切速率较高的情况下，可以形成较多的片层结构；剪切温度较低的情况下，材料的结晶度更高，具备更加优异的冲击性能及延展性。

常用的改性方法有共混、增塑及共聚改性。其中共混改性是较为常用的改性方式，它可以有效提高聚合物的机械性能及加工性能，降低成本。由于无机填料和聚合物基体的相容性较差，复合时容易在界面上形成空隙和缺陷，导致界面强度较低。而使用偶联剂对填料表面处理可解决此问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种耐冲击、延展性好加工性能优异的高密度聚乙烯复合材料及其制备方法，主要将单峰高密度聚乙烯、助剂以及双峰高密度聚乙烯通过双螺杆或注塑机共混挤出成型而得改性聚乙烯粒子。双峰高密度聚乙烯具备的高分子量、高支化度和低分子量低支化度两部分组分，给聚合物提供良好机械性能的同时又能改善材料的加工性能，提高了体系的稳定性。双峰高密度聚乙烯相对分子质量高的组分占比越多，行成的高密度聚乙烯熔体强度越大，因此添加单峰高密度聚乙烯，降低材料熔体强度，使形成的聚乙烯复合材料更方便于注塑成型。同时，支化度较低的聚乙烯内部结构中含有较少的shish-kebab晶体和较多的部分取向片晶。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：

一种耐冲击、延展性好加工性能优异的高密度聚乙烯复合材料，由下列按照重量份计的原料制备而成：

支化度低的双峰高密度聚乙烯：80～90份；

单峰高密度聚乙烯：5～15份；

其他助剂：1～2份。

其中，所述的双峰高密度聚乙烯材料是指在190℃，2.16Kg条件下材料的流动速度在0.1g/10min到0.2g/10min的、且支化度较低、分子量分布呈双峰形式的高密度聚乙烯。

所述的单峰高密度聚乙烯材料是指在190℃，2.16KG的条件下材料熔体流动速率在18-10g/10min的、短支链较多，分子量分布呈单峰形式的高密度聚乙烯。。

所述其他助剂由下列成分按照重量份数制备而成：

双峰高密度聚乙烯：80～90份；

相容剂：0.3～1份；

润滑剂：0.3～1份；

偶联剂：0.3～1份；

抗氧剂：0.3～1份。

所述的表面偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂其中的一种或多种。

上述耐冲击、延展性好加工性能优异的高密度聚乙烯复合材料的制备方法，包括以下制备步骤：

步骤一：将双峰高密度聚乙烯、单峰高密度聚乙烯、助剂等按所述重量比例放入高速混合机中混合4-6min，获得以上组分均匀混合物。

步骤二：将上述组分混合物由料斗加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机熔融、挤出、冷却、切粒得到高密度聚乙烯复合材料。

所述的双螺杆挤出机的I～X区加工温度依次为140℃，155℃，165℃，165℃，165℃，165℃,170℃，175℃,190℃,190℃。主螺杆转速为500～550r/min，水槽温度30℃～60℃。

本发明与现有技术相比，具有以下技术优势：

本发明首先制备了单峰/双峰高密度聚乙烯复合体系材料，与传统聚乙烯相比，双峰高密度聚乙烯的加入提高了复合体系的强度和韧性，优化了聚乙烯管材的使用性能。采用支化度较低的双峰高密度聚乙烯，较低的支化度赋予了高密度聚一下较少的shish-kebab晶体和较多的部分取向片晶。且支化度较低的双峰高密度聚乙烯拥有较好的结晶性能，在一定程度上可以改善聚乙烯管材的机械性能和热老化性能。同时加入熔体流动速率相对较大的单峰高密度聚乙烯使复合体系的加工性能变得更加优越。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明内容。应该强调的是，这些实施例仅用于对本发明的进一步说明，而不能理解为对本发明保护范围的限制。此外应理解，在阅读了本发明所述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

在以下实施例复合材料配方中，

所述的双峰高密度聚乙烯产自上海赛科，牌号为HD5502FA。

所述的熔体流动速率10g/10min的单峰高密度聚乙烯产自兰州石化，牌号为DMDA8008。

所述的熔体流动速率20g/10min的单峰高密度聚乙烯产自埃克森美孚，牌号为HMA016。

所述的相容剂甲基缩水甘油醚接枝PP(GMA-PP)产自英国壳牌，牌号为PPGMA6100。

所述的润滑剂白油产自上海倍特化工。所述的偶联剂产自美国Dow Corning，牌号为Z-6011。

所述的抗氧剂产自英国ICE公司，牌号为Negonox DSTP，化学名称为硫代二丙酸十八酯。

实施例1

(1)单峰高密度聚乙烯/双峰高密度聚乙烯复合体系的制备：

按重量份数，将支化度为6.8‰、流动速度为0.15g/10min的双峰高密度聚乙烯80份；熔体流动速率20g/10min的单峰高密度聚乙烯19；相容剂甲基缩水甘油醚接枝PP(GMA-PP)0.3份，润滑剂白油0.3份，偶联剂硅烷偶联剂0.3份，抗氧剂0.3份充分混合。