1.本发明涉及塑料母粒领域，具体涉及一种高强度耐腐蚀工程塑料母粒及其制备方法。
背景技术：
2.工程塑料在机械性能、耐久性、耐腐蚀性、耐热性等方面能达到更高的要求，而且加工更方便并可替代金属材料。工程塑料被广泛应用于电子电气、汽车、建筑、办公设备、机械、航空航天等行业，以塑代钢、以塑代木已成为国际流行趋势。
3.但是现有的工程塑料存在强度差的缺点，易于损坏，而且在实际使用过程中，塑料往往耐腐蚀性能较差，在环境较差的情况下，极易因周围的环境因素发生腐蚀，因此，亟需一种高强度耐腐蚀工程塑料母粒及其制备方法来解决以上问题。
技术实现要素：
4.为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种高强度耐腐蚀工程塑料母粒及其制备方法：通过将聚乙烯、改性树脂、硬脂酸钙、甘油、石蜡、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯以及2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑加入至混合机中混合均匀，得到混合料，将混合料加入至挤出机中熔融挤出，经过造粒机造粒，冷却后得到该高强度耐腐蚀工程塑料母粒，解决了现有的工程塑料存在强度差的缺点，易于损坏，而且在实际使用过程中，塑料往往耐腐蚀性能较差，在环境较差的情况下，极易因周围的环境因素发生腐蚀的问题。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种高强度耐腐蚀工程塑料母粒的制备方法，包括以下步骤：
7.步骤一：按照重量份称取聚乙烯80-100份、改性树脂35-75份、硬脂酸钙15-35份、甘油5-15份、石蜡5-15份、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯1-3份以及2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑1-3份，备用；
8.步骤二：将聚乙烯、改性树脂、硬脂酸钙、甘油、石蜡、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯以及2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑加入至混合机中混合均匀，得到混合料；
9.步骤三：将混合料加入至挤出机中熔融挤出，经过造粒机造粒，冷却后得到该高强度耐腐蚀工程塑料母粒。
10.作为本发明进一步的方案：所述改性树脂由以下步骤制备得到：
11.a1：将甲苯二异氰酸酯、n，n-二甲基甲酰胺以及二月桂酸二丁基锡加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为80-85℃，搅拌速率为300-400r/min的条件下搅拌20-25min，之后边搅拌边逐滴加入二苯基硅二醇溶液，控制滴加速率为1-2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应2-3h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后旋转蒸发去除溶剂，得到中间体1；
12.反应原理如下：
13.利用甲苯二异氰酸酯上的一个异氰酸酯基与二苯基硅二醇上的羟基反应，从而在
二苯基硅二醇的两端均引入苯环以及异氰酸酯基，同时引入仲胺基，得到中间体1；
14.a2：将八氟戊醇、n，n-二甲基甲酰胺以及中间体1加入至安装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，在温度为80-85℃，搅拌速率为300-400r/min的条件下搅拌反应2-3h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后加入至冰水中搅拌10-20min，之后静置析出沉淀，真空抽滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为60-70℃的条件下烘干3-5h，得到中间体2；
15.反应原理如下：
16.利用八氟戊醇上的羟基与中间体1上的异氰酸酯基反应，从而在中间体1的两端上均引入大量的c-f键，同时引入仲胺基，得到中间体2；
17.a3：将纳米二氧化硅放置于真空干燥箱中，在温度为60-70℃的条件下干燥10-15h，冷却后得到预处理二氧化硅，之后将预处理二氧化硅加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及回流冷凝管的三口烧瓶中，之后加入甲苯，在温度为25-30℃，搅拌速率为600-800r/min的条件下搅拌分散30-50min，之后通入氮气保护，边搅拌边逐滴加入γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，控制滴加速率为1-2滴/s，滴加完毕后升温至80-85℃的条件下继续搅拌反应4-6h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后真空抽滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为60-70℃的条件下烘干2-3h，得到中间体3；
18.反应原理如下：
19.利用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷对纳米二氧化硅进行改性，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷上的硅氧烷水解后形成硅醇，硅醇与纳米二氧化硅表面上的羟基发生脱水缩合，从而去除羟基避免纳米二氧化硅团聚，同时引入长链以及环氧基，长链赋予了纳米二氧化硅良好的亲油性，使其易于分散于有机物中，提升有机物的力学性能，得到中间体3；
20.a4：将中间体2和中间体3加入至混合机中混合均匀，之后熔融挤出，得到改性树脂。
21.反应原理如下：
22.利用中间体2和中间体3熔融共混，中间体2上含有的大量的仲胺基，能够与中间体3上的环氧基发生化学反应，从而将两者以化学键的方式进行连接，连接紧密，提高两者结合力，得到改性树脂。
23.作为本发明进一步的方案：步骤a1中的所述甲苯二异氰酸酯、n，n-二甲基甲酰胺、二月桂酸二丁基锡以及二苯基硅二醇溶液的用量比0.2mol：40-50ml：0.8-1.6g：40-50ml，所述二苯基硅二醇溶液为二苯基硅二醇按照0.1mol：40-50ml溶解于n，n-二甲基甲酰胺所形成的溶液。
24.作为本发明进一步的方案：步骤a2中的所述八氟戊醇、n，n-二甲基甲酰胺以及中间体1的用量比为0.2mol：80-100ml：0.1mol。
25.作为本发明进一步的方案：步骤a3中的所述预处理二氧化硅、甲苯以及γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的用量比为10g：50-60ml：2.5-8.5g。
26.作为本发明进一步的方案：步骤a4中的所述中间体2、中间体3的用量比为45-55g：5-25g。
27.作为本发明进一步的方案：一种高强度耐腐蚀工程塑料母粒,所述高强度耐腐蚀工程塑料母粒通过所述的高强度耐腐蚀工程塑料母粒的制备方法制备得到。
28.本发明的有益效果：
29.本发明的一种高强度耐腐蚀工程塑料母粒及其制备方法，通过将聚乙烯、改性树脂、硬脂酸钙、甘油、石蜡、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯以及2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑加入至混合机中混合均匀，得到混合料，将混合料加入至挤出机中熔融挤出，经过造粒机造粒，冷却后得到该高强度耐腐蚀工程塑料母粒；该制备方法制备高强度耐腐蚀工程塑料母粒的过程中首先制备了一种改性树脂，利用甲苯二异氰酸酯上的一个异氰酸酯基与二苯基硅二醇上的羟基反应，从而在二苯基硅二醇的两端均引入苯环以及异氰酸酯基，同时引入仲胺基，得到中间体1，利用八氟戊醇上的羟基与中间体1上的异氰酸酯基反应，从而在中间体1的两端上均引入大量的c-f键，同时引入仲胺基，得到中间体2，利用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷对纳米二氧化硅进行改性，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷上的硅氧烷水解后形成硅醇，硅醇与纳米二氧化硅表面上的羟基发生脱水缩合，从而去除羟基避免纳米二氧化硅团聚，同时引入长链以及环氧基，长链赋予了纳米二氧化硅良好的亲油性，使其易于分散于有机物中，提升有机物的力学性能，得到中间体3，利用中间体2和中间体3熔融共混，中间体2上含有的大量的仲胺基，能够与中间体3上的环氧基发生化学反应，从而将两者以化学键的方式进行连接，连接紧密，提高两者结合力，得到改性树脂；该改性树脂的分子结构上含有大量的苯环，苯环稳定性高，刚性大，赋予了塑料母粒良好的力学性能，提升其强度，而且提升其耐化学性能，进而提升其耐腐蚀性能，而且其中含有的si-0键具有良好的耐化学性能，进一步的提升其耐腐蚀性，其中的纳米二氧化硅化学性质比较稳定，具有较高的耐火、耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀、压电效应、谐振效应以及其独特的光学特性，将其均匀分散于聚乙烯中赋予其良好的力学性能以及耐腐蚀性能，最终制备得到的塑料母粒的强度高、耐腐蚀性能优良。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
31.实施例1：
32.本实施例为一种改性树脂的制备方法，包括以下步骤：
33.a1：将0.2mol甲苯二异氰酸酯、40mln，n-二甲基甲酰胺以及0.8g二月桂酸二丁基锡加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为80℃，搅拌速率为300r/min的条件下搅拌20min，之后边搅拌边逐滴加入40ml二苯基硅二醇按照0.1mol：40ml溶解于n，n-二甲基甲酰胺所形成的二苯基硅二醇溶液，控制滴加速率为1滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应2h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后旋转蒸发去除溶剂，得到中间体1；
34.a2：将0.2mol八氟戊醇、80mln，n-二甲基甲酰胺以及0.1mol中间体1加入至安装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，在温度为80℃，搅拌速率为300r/min的条件下搅拌反应2h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后加入至冰水中搅拌10min，之后静置析出沉淀，真空抽滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为60℃的条件下烘干3h，得到中间体2；
35.a3：将纳米二氧化硅放置于真空干燥箱中，在温度为60℃的条件下干燥10h，冷却后得到预处理二氧化硅，之后将10g预处理二氧化硅加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及回流冷凝管的三口烧瓶中，之后加入50ml甲苯，在温度为25℃，搅拌速率为600r/min的条件下搅拌分散30min，之后通入氮气保护，边搅拌边逐滴加入2.5gγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，控制滴加速率为1滴/s，滴加完毕后升温至80℃的条件下继续搅拌反应4h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后真空抽滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为60℃的条件下烘干2h，得到中间体3；
36.a4：将45g中间体2和5g中间体3加入至混合机中混合均匀，之后熔融挤出，得到改性树脂。
37.实施例2：
38.本实施例为一种改性树脂的制备方法，包括以下步骤：
39.a1：将0.2mol甲苯二异氰酸酯、45mln，n-二甲基甲酰胺以及1.2g二月桂酸二丁基锡加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为82℃，搅拌速率为350r/min的条件下搅拌22min，之后边搅拌边逐滴加入45ml二苯基硅二醇按照0.1mol：45ml溶解于n，n-二甲基甲酰胺所形成的二苯基硅二醇溶液，控制滴加速率为1滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应2.5h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后旋转蒸发去除溶剂，得到中间体1；
40.a2：将0.2mol八氟戊醇、90mln，n-二甲基甲酰胺以及0.1mol中间体1加入至安装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，在温度为82℃，搅拌速率为350r/min的条件下搅拌反应2.5h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后加入至冰水中搅拌15min，之后静置析出沉淀，真空抽滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为65℃的条件下烘干4h，得到中间体2；
41.a3：将纳米二氧化硅放置于真空干燥箱中，在温度为65℃的条件下干燥12h，冷却后得到预处理二氧化硅，之后将10g预处理二氧化硅加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及回流冷凝管的三口烧瓶中，之后加入55ml甲苯，在温度为28℃，搅拌速率为700r/min的条件下搅拌分散40min，之后通入氮气保护，边搅拌边逐滴加入5.5gγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，控制滴加速率为1滴/s，滴加完毕后升温至82℃的条件下继续搅拌反应5h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后真空抽滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为65℃的条件下烘干2.5h，得到中间体3；
42.a4：将50g中间体2和15g中间体3加入至混合机中混合均匀，之后熔融挤出，得到改性树脂。
43.实施例3：
44.本实施例为一种改性树脂的制备方法，包括以下步骤：
45.a1：将0.2mol甲苯二异氰酸酯、50mln，n-二甲基甲酰胺以及1.6g二月桂酸二丁基锡加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为85℃，搅拌速率为400r/min的条件下搅拌25min，之后边搅拌边逐滴加入50ml二苯基硅二醇按照0.1mol：50ml溶解于n，n-二甲基甲酰胺所形成的二苯基硅二醇溶液，控制滴加速率为2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应3h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后旋转蒸发去除溶剂，得到中间体1；
46.a2：将0.2mol八氟戊醇、100mln，n-二甲基甲酰胺以及0.1mol中间体1加入至安装
有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，在温度为85℃，搅拌速率为400r/min的条件下搅拌反应3h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后加入至冰水中搅拌20min，之后静置析出沉淀，真空抽滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为70℃的条件下烘干5h，得到中间体2；
47.a3：将纳米二氧化硅放置于真空干燥箱中，在温度为70℃的条件下干燥15h，冷却后得到预处理二氧化硅，之后将10g预处理二氧化硅加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及回流冷凝管的三口烧瓶中，之后加入60ml甲苯，在温度为30℃，搅拌速率为800r/min的条件下搅拌分散50min，之后通入氮气保护，边搅拌边逐滴加入8.5gγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，控制滴加速率为2滴/s，滴加完毕后升温至85℃的条件下继续搅拌反应6h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后真空抽滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为70℃的条件下烘干3h，得到中间体3；
48.a4：将55g中间体2和25g中间体3加入至混合机中混合均匀，之后熔融挤出，得到改性树脂。
49.实施例4：
50.本实施例为一种高强度耐腐蚀工程塑料母粒的制备方法，包括以下步骤：
51.步骤一：按照重量份称取聚乙烯80份、来自于实施例1中的改性树脂35份、硬脂酸钙15份、甘油5份、石蜡5份、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯1份以及2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑1份，备用；
52.步骤二：将聚乙烯、改性树脂、硬脂酸钙、甘油、石蜡、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯以及2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑加入至混合机中混合均匀，得到混合料；
53.步骤三：将混合料加入至挤出机中熔融挤出，经过造粒机造粒，冷却后得到该高强度耐腐蚀工程塑料母粒。
54.实施例5：
55.本实施例为一种高强度耐腐蚀工程塑料母粒的制备方法，包括以下步骤：
56.步骤一：按照重量份称取聚乙烯90份、来自于实施例2中的改性树脂55份、硬脂酸钙25份、甘油10份、石蜡10份、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯2份以及2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑2份，备用；
57.步骤二：将聚乙烯、改性树脂、硬脂酸钙、甘油、石蜡、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯以及2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑加入至混合机中混合均匀，得到混合料；
58.步骤三：将混合料加入至挤出机中熔融挤出，经过造粒机造粒，冷却后得到该高强度耐腐蚀工程塑料母粒。
59.实施例6：
60.本实施例为一种高强度耐腐蚀工程塑料母粒的制备方法，包括以下步骤：
61.步骤一：按照重量份称取聚乙烯100份、来自于实施例3中的改性树脂75份、硬脂酸钙35份、甘油15份、石蜡15份、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯3份以及2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑3份，备用；
62.步骤二：将聚乙烯、改性树脂、硬脂酸钙、甘油、石蜡、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯以及2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑加入至混合机中混合均匀，得到混合料；
63.步骤三：将混合料加入至挤出机中熔融挤出，经过造粒机造粒，冷却后得到该高强度耐腐蚀工程塑料母粒。
64.对比例1：
65.对比例1与实施例6的不同之处在于，不添加改性树脂。
66.对比例2：
67.对比例2与实施例6的不同之处在于，使用中间体2代替改性树脂。
68.对比例3：
69.对比例3与实施例6的不同之处在于，使用中间体3代替改性树脂。
70.将实施例4-6以及对比例1-3中的高强度耐腐蚀工程塑料母粒的性能进行检测，检测结果如下表所示：
71.样品拉伸强度，mpa缺口冲击强度，kj/m2盐雾试验实施例4127.957.5未腐蚀实施例5129.158.2未腐蚀实施例6130.758.9未腐蚀对比例197.541.2轻微腐蚀对比例2107.647.6未腐蚀对比例3113.351.9轻微腐蚀
72.参阅上表数据，根据实施例6与对比例1-3比较，可以得知添加改性树脂、中间体2以及中间体3均能够提升高强度耐腐蚀工程塑料母粒的力学性能以及耐腐蚀性能，且其中的改性树脂对高强度耐腐蚀工程塑料母粒的性能提升效果最佳。
73.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
74.以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。