一种高阻隔性高密度聚乙烯改性复合材料及其制备方法

本发明涉及储氢材料，具体而言，尤其涉及一种高阻隔性高密度聚乙烯改性复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、高密度聚乙烯是一种热塑性聚合物，具有质量轻、来源广泛、易加工成型、耐疲劳等优点，广泛应用于食品包装、电子电器、流体输送、汽车制造等领域。近年来，随着对氢能的开发利用，氢燃料电池汽车产业得到迅速发展，作为储氢设备的ⅳ型气瓶(塑料内胆)正成为全世界的研究热点。hdpe具有优异的机械性能、加工性和耐疲劳性，已逐渐成为iv型储气瓶内胆材料的主流选择。但高密度聚乙烯的气体阻隔性较差，极大的限制了它的应用，因此迫切需要对高密度聚乙烯进行气体阻隔性改性。

2、pa6是一种热塑性工程塑料，其机械性能好、耐磨、耐腐蚀、可加工性好，已被广泛应用于生活、生产等各个方面。pa6的分子链上含酰胺键(-nhco-)，属于极性聚合物，对he、h2、o2等非极性气体分子有良好的阻隔性，将pa6掺入到hdpe中可以提高hdpe的气体阻隔性。但hdpe与pa6之间属于热力学不相容体系。

技术实现思路

1、根据上述提出的技术问题，而提供一种高阻隔性高密度聚乙烯改性复合材料及其制备方法。

2、本发明采用的技术手段如下：

3、一种高阻隔性高密度聚乙烯改性复合材料，是以hdpe为基体的hdpe/pa6/pe-g-mah三元共混物。

4、进一步地，按重量百分比计，共混物以hdpe为基体，pa6含量占10％～15％，pe-g-mah含量占10％～15％。

5、进一步地，先将hdpe和pa6两种材料按比例混合均匀，再将hdpe/pa6的预混物颗粒与pe-g-mah均匀混合。

6、本发明还公开了上述高阻隔性高密度聚乙烯改性复合材料的具体制备方法，包括如下步骤：

7、将hdpe和pa6按比例混合均匀，再将hdpe/pa6的预混物颗粒与pe-g-mah均匀混合；

8、通过双螺杆挤出机完成上述材料的制备，设置制备过程中的温度、转速和真空度，

9、其中，温度设置具体为：下料口温度的一区温度控制在180℃～200℃；二至六区是塑化段，塑化段的温度控制在230℃～240℃；七至十区是剪切段，剪切段的温度控制在220℃～230℃。

10、进一步地，机头口模处温度一般不低于240℃。

11、进一步地，转速设置为实验机的转速上限的60～70％。

12、进一步地，双螺杆挤出机的真空度为<-0.09mpa。

13、基于本发明方法制备的hdpe/pa6/pe-g-mah共混物，具备良好的气体阻隔性，能够在iv型气瓶中应用。

14、较现有技术相比，本发明具有以下优点：经本发明制备的hdpe/pa6/pe-g-mah共混物，具备良好的力学性能、热学性能和气体阻隔性。具体地，拉伸强度18mpa，断裂伸长率494％，热变形温度45.9℃，氦气渗透系数1.44×10-13cm3·cm/cm2·pa·s。这种改性材料具备良好的气体阻隔性，促进了hdpe在iv型气瓶研究领域的发展。

技术特征：

1.一种高阻隔性高密度聚乙烯改性复合材料，其特征在于，是以hdpe为基体的hdpe/pa6/pe-g-mah三元共混物。

2.根据权利要求1所述的高阻隔性高密度聚乙烯改性复合材料，其特征在于，按重量百分比计，共混物以hdpe为基体，pa6含量占10％～15％，pe-g-mah含量占10％～15％。

3.根据权利要求1所述的高阻隔性高密度聚乙烯改性复合材料，其特征在于，先将hdpe和pa6两种材料按比例混合均匀，再将hdpe/pa6的预混物颗粒与pe-g-mah均匀混合。

4.一种权利要求1所述高阻隔性高密度聚乙烯改性复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，机头口模处温度不低于240℃。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，转速设置为实验机的转速上限的60～70％。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，双螺杆挤出机的真空度为<-0.09mpa。

8.基于权利要求4方法制备的高阻隔性高密度聚乙烯改性复合材料，应用于iv型气瓶，具备良好的气体阻隔性。

技术总结
本发明涉及一种高阻隔性高密度聚乙烯改性复合材料及其制备方法，按重量百分比计，共混物以HDPE为基体，PA6含量占10％～15％，PE‑g‑MAH含量占10％～15％。通过双螺杆挤出机完成上述材料的制备，设置制备过程中的温度、转速和真空度，其中，温度设置具体为：下料口温度的一区温度控制在180℃～200℃；二至六区是塑化段，塑化段的温度控制在230℃～240℃；七至十区是剪切段，剪切段的温度控制在220℃～230℃。转速设置为实验机的转速上限的60～70％。经本发明制备的HDPE/PA6/PE‑g‑MAH共混物，具备良好的力学性能、热学性能和气体阻隔性。具体地，拉伸强度18MPa，断裂伸长率494％，热变形温度45.9℃，氦气渗透系数1.44×10<supgt;‑13</supgt;cm<supgt;3</supgt;·cm/cm<supgt;2</supgt;·Pa·s。这种改性材料具备良好的气体阻隔性，促进了HDPE在IV型气瓶研究领域的发展。

技术研发人员：任明法,赵云萧,马四妹
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：
技术公布日：2025/2/17