具有自修复功能的硫化聚烯烃材料及其制备方法与流程

本发明属于聚烯烃材料，具体涉及一种具有自修复功能的硫化聚烯烃材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚烯烃材料以其优异的化学和物理性能以及低成本，卓越的可加工性和可回收性等特点，在现实生活中应用最为广泛。作为一种典型的热塑性材料，聚烯烃材料具有重量轻、耐用、易于加工等特点，但在加热时，其力学强度、抗蠕变性和稳定性均会出现下降。

2、共价自适应网络(cans)聚合物，又称“类玻璃体高分子”，是一种新型聚合物，其具有永久交联的热固性聚合物特性，在相关技术中，通过共价键构建共价自适应网络聚合物可以用于改善聚烯烃材料在热条件下的机械性能和流变性能。然而，相关技术中，交联聚烯烃的合成和加工需要大量的能量和成本投入。此外，共价自适应网络(cans)聚合物形成的是一种永久交联的网络，为实现聚合物的循环利用带来障碍。

3、因此，开发一种新型聚烯烃材料，以提高聚烯烃材料的稳定性和力学性能并提高材料循环利用率具有重要意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，为解决相关技术中的所述以及其他方面的至少一种技术问题，本公开提出了一种具有自修复功能的硫化聚烯烃材料，其中，硫化聚烯烃材料按以下组分和重量计配制：100重量份的聚烯烃、1～5重量份的二硫化物与硫磺共聚物、0.1～2重量份的引发剂、0.1～2重量份的催化剂、1～2重量份的抗氧剂，以及占二硫化物含量0～20％的金属离子。

2、根据本公开的实施例，硫化聚烯烃材料的自修复过程包括：在空气环境中，将断裂的硫化聚烯烃材料在80～140℃下修复1～24h。

3、根据本公开的实施例，聚烯烃包括高密度聚乙烯(hdpe)、低密度聚乙烯(ldpe)、线性低密度聚乙烯(lldpe)、聚丙烯(pp)、聚烯烃热塑性弹性体(poe)中的一种；

4、二硫化物包括硫己酸、硫辛酸、硫庚酸、硫己胺、硫辛胺、硫庚胺中的一种；

5、引发剂包括过氧化苯甲酰、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化二异丙苯中的一种；

6、催化剂包括4-二甲氨基吡啶、1,8-二偶氮杂双螺环[5.4.0]十一-7-烯、1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯、n-甲基咪唑和苯胺中的一种；

7、抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂bht、抗氧剂1076中的至少一种；

8、金属离子包括氯化镁、氯化钙、氯化铁、氯化锌中的至少一种。

9、在本公开的另一方面，提出了一种上述硫化聚烯烃材料的制备方法，包括：

10、将硫磺加热熔融，加入二硫化物和催化剂，反应得到二硫化物与硫磺共聚物；

11、将聚烯烃加入密炼机中进行第一次密炼；

12、向第一次密炼后的聚烯烃中加入二硫化物与硫磺的共聚物进行第二次密炼；

13、向第二次密炼的产物中加入抗氧剂、催化剂、金属离子和引发剂进行第三次密炼，得到混炼物；

14、将混炼物进行硫化处理，得到硫化聚烯烃材料。

15、根据本公开的实施例，在得到二硫化物与硫磺共聚物的操作中，反应温度范围为120～180℃，反应时间为3～12h。

16、根据本公开的实施例，硫磺与二硫化物的质量比为1：1～9：1。

17、根据本公开的实施例，二硫化物与硫磺共聚物的制备过程中催化剂的添加量为硫磺和二硫化物总质量的1％～10％。

18、根据本公开的实施例，密炼操作的条件为设置密炼机的温度范围为120～200℃，转速为80rpm。

19、根据本公开的实施例，第一次密炼的时间为2～5分钟；

20、第二次密炼的时间为2～4分钟；

21、第三次密炼的时间为2～6分钟。

22、根据本公开的实施例，硫化处理的温度范围为135～150℃；

23、硫化处理的压力范围为11～20mpa；

24、硫化处理的时间范围为5～10分钟。

25、根据本公开的实施例，聚烯烃材料在引发剂的作用下产生自由基与二硫化物与硫磺共聚物产生的硫自由基结合，交联形成一种新型硫化聚烯烃材料。本公开通过向聚烯烃材料中加入二硫化物与硫磺共聚物，一方面，有效提高了聚烯烃材料内部的有效交联度，得到内部联系更紧密的网络；另一方面，引入二硫化物与硫磺共聚物形成多硫键，形成动态交联，使得断裂的硫化聚烯烃材料可以在特定条件下解开内部网络重新交联，以实现自修复功能。

技术特征：

1.一种具有自修复功能的硫化聚烯烃材料，其中，所述硫化聚烯烃材料按以下组分和重量计配制：100重量份的聚烯烃、1～5重量份的二硫化物与硫磺共聚物、0.1～2重量份的引发剂、0.1～2重量份的催化剂、1～2重量份的抗氧剂，以及占二硫化物含量0～20％的金属离子。

2.根据权利要求1所述的硫化聚烯烃材料，其中，所述硫化聚烯烃材料的自修复过程包括：在空气环境中，将断裂的所述硫化聚烯烃材料在80～140℃下修复1～24h。

3.根据权利要求1所述的硫化聚烯烃材料，其中，

4.一种如权利要求1～3任一项所述的硫化聚烯烃材料的制备方法，包括：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，在得到所述二硫化物与硫磺共聚物的操作中，反应温度范围为120～180℃，反应时间为3～12h。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述硫磺与所述二硫化物的质量比为1：1～9：1。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述二硫化物与硫磺共聚物的制备过程中所述催化剂的添加量为所述硫磺和所述二硫化物总质量的1％～10％。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述密炼操作的条件为设置密炼机的温度范围为120～200℃，转速为80rpm。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其中，

10.根据权利要求4所述的制备方法，其中，

技术总结
本公开提出了一种具有自修复功能的硫化聚烯烃材料，其中，硫化聚烯烃材料按以下组分和重量计配制：100重量份的聚烯烃、1～5重量份的二硫化物与硫磺共聚物、0.1～2重量份的引发剂、0.1～2重量份的催化剂、1～2重量份的抗氧剂，以及占二硫化物含量0～20％的金属离子。本公开中还提出了上述硫化聚烯烃材料的制备方法。

技术研发人员：周江骏,高志德,潘瑶,丁雨欣
受保护的技术使用者：合肥中科科乐新材料有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1