一种复合增强高密度聚乙烯材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种复合增强高密度聚乙烯材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 高密度聚乙烯（HDPE)是重要的五大通用塑料之一，具有来源广且丰富、机械强度 好、长期抗压特性、耐腐蚀、耐磨性好、使用寿命长、易成型加工、无毒价廉等特点被广泛应 用于吹塑制品、薄膜与板材制品、注塑制品、管材制品、纤维、电线电缆等领域。但高密度聚 乙烯也存在一些缺点，比如耐老化性差、耐环境开裂性差、强度和韧性不足等，限制了其在 某些方面的应用。因此对高密度聚乙烯进行增强增韧改性，制备出高性能化、功能化的高密 度聚乙烯复合材料，便成为了学术界和企业界研宄的热点。
[0003] 高密度聚乙烯改性方法有很多，较为常用的是对其进行填充增强改性，填充改性 按填料改性种类可以分为两种，即无机填料和有机填料。向高密度聚乙烯中加入无机填料 例如碳酸钙、滑石粉、玻璃微珠、云母等虽然可以起到提高材料的强度、刚性、尺寸稳定性等 性能的效果，但是这些无机填料相对密度较大，加入聚合物中使得制备的复合材料相对密 度大，造成产品质量上升，而且无机填料与有机聚乙烯间相容性不好，需要对无机材料进行 表面修饰，才可以更好的与基体进行复合，制备工艺较为复杂，成本较高。
【发明内容】
[0004] 本发明是要解决现有高密度聚乙烯复合材料的力学性能不足、耐热性较差的问 题，而提供一种复合增强高密度聚乙烯材料及其制备方法。
[0005] 一种复合增强高密度聚乙烯材料按质量份数由70~98份高密度聚乙烯、1~10 份酚醛球、1~20份聚丙烯腈纤维、0. 1~5份偶联剂和0. 1~2份抗氧剂制成；所述酚醛 球的粒径为0· 05 μL?~5 μL? ;所述聚丙稀腈纤维的长度为0· 5mm~IOmm ;所述偶联剂为 KH-550处理剂。
[0006] -种复合增强高密度聚乙烯材料的制备方法是按以下步骤完成的：
[0007] 一、称量：按质量份数称取70~98份高密度聚乙烯、1~10份酚醛球、1~20份 聚丙烯腈纤维、〇. 1~5份偶联剂和0. 1~2份抗氧剂；所述酚醛球的粒径为0. 05 μπι~ 5 μ m ;所述聚丙稀腈纤维的长度为0. 5mm~IOmm ;所述偶联剂为ΚΗ-550处理剂；
[0008] 二、将步骤一称取的1~10份酚醛球置于三颈瓶中，加入无水乙醇，超声搅拌 Ih~4h后洗涤，然后在温度为80°C的条件下干燥Ih~24h，得到预处理后的酚醛球；
[0009] 三、将步骤一称取的1~20份聚丙烯腈纤维置于温度为130°C~180°C的鼓风干 燥箱中进行预氧化，干燥时间为Ih~5h，得到预氧化的聚丙烯腈纤维；
[0010] 四、将步骤一称取的70~98份高密度聚乙烯、步骤一称取的0. 1~5份偶联剂、 步骤一称取的0. 1~2份抗氧剂、步骤二得到的预处理后的酚醛球和步骤三得到的预氧化 的聚丙稀腈纤维置于低速混合机中，在转速为l〇r/min~40r/min的条件下进行混合，得到 混合好的原料，将混合好的原料加入双螺杆挤出机中，将挤出的复合材料经切粒机切粒，然 后在温度为80°C的条件下干燥24h~36h，再通过注射机成型得到酚醛球/聚丙烯腈纤维/ 高密度聚乙烯复合材料，即复合增强高密度聚乙烯材料；所述双螺杆挤出机的温度设定为 150°C、160°C、170°C、180°C、190°C、200°C，螺杆转速为 100r/min ~150r/min。
[0011] 本发明的有益效果：
[0012] 1、本发明的复合增强高密度聚乙烯材料填充材料酚醛球、聚丙烯腈纤维均为有机 填料，在混合过程中不需要经过表面修饰就可以与树脂基体有良好的相容性，并且复合材 料具有机械性能好、热稳定性好、价格低廉、实用性强等优点，可用作建筑管材、电线电缆、 医用器材、食品加工等领域。该发明提供的制备方法操作工艺简便、价格低廉，有较好的工 业化前景。
[0013] 2、本发明的复合增强高密度聚乙烯材料的拉伸强度可以达到23~40MPa，冲击强 度为20~39kJ/m 2,弯曲强度为35~70MPa，弯曲模量为1300~2000MPa，维卡软化点为 129°C~145°C，综合性能良好。
【附图说明】
[0014] 图1为实施例六得到的复合增强高密度聚乙烯材料的SEM图。
【具体实施方式】
[0015]
【具体实施方式】一：本实施方式一种复合增强高密度聚乙烯材料按质量份数由 70~98份高密度聚乙烯、1~10份酚醛球、1~20份聚丙烯腈纤维、0. 1~5份偶联剂和 〇. 1~2份抗氧剂制成；所述酚醛球的粒径为0. 05 μ m~5 μ m ;所述聚丙烯腈纤维的长度为 0. 5mm~IOmm ;所述偶联剂为KH-550处理剂。
[0016] 本实施方式中所述抗氧剂为抗氧剂1010。
[0017] 本实施方式中的酚醛树脂球具有密度小、耐热性好、相容性好和机械性能较好等 优点，因其是微球结构，流动性好堆积密度高气孔分布均匀，在加工过程中不易产生应力集 中，并且是点接触不易团聚。聚丙烯腈纤维具有价格低廉、质轻、耐腐蚀、比强度高等优点， 是很好的复合增强材料，二者均为有机填料，在混合过程中不需要经过表面修饰就可以与 树脂基体有良好的相容性。
[0018] 本实施方式原料中的酚醛球是按申请日为2011年7月19日，【申请号】 201110202143. 7,发明名称：酚醛树脂微球的制备方法及利用其制备酚醛树脂基碳球的方 法中所述的酚醛树脂微球的制备方法得到的。
[0019] 本实施方式的复合增强高密度聚乙烯材料的拉伸强度可以达到23~40MPa，冲击 强度为20~39kJ/m 2,弯曲强度为35~70MPa，弯曲模量为1300~2000MPa，维卡软化点为 129°C~145°C，综合性能良好。
【具体实施方式】 [0020] 二：本实施方式与一不同的是：复合增强高密度聚乙 烯材料按质量份数由75~93份高密度聚乙烯、3~8份酚醛球、4~17份聚丙烯腈纤维、 1~4份偶联剂和0. 1~1份抗氧剂制成。其他与一相同。
【具体实施方式】 [0021] 三：本实施方式与一或二不同的是：复合增强高密度 聚乙烯材料按质量份数由80~88份高密度聚乙烯、4~7份酚醛球、8~13份聚丙烯腈纤 维、1~3份偶联剂和0. 3~1份抗氧剂制成。其他与一或二相同。
【具体实施方式】 [0022] 四：本实施方式与一至三之一不同的是：复合增强高 密度聚乙烯材料按质量份数由82~86份高密度聚乙烯、5~7份酚醛球、9~11份聚丙烯 腈纤维、2~3份偶联剂和0. 5~1份抗氧剂制成。其他与一至三之一相同。
【具体实施方式】 [0023] 五：本实施方式与一至四之一不同的是：复合增强高 密度聚乙烯材料按质量份数由85份高密度聚乙烯、6份酚醛球、9份聚丙烯腈纤维、2份偶联 剂和1份抗氧剂制成。其他与一至四之一相同。
【具体实施方式】 [0024] 六：本实施方式与一至五之一不同的是：所述酚醛球 的粒径为1 μ m。其他与一至五之一相同。
【具体实施方式】 [0025] 七：本实施方式与一至六之一不同的是：所述酚醛球 的粒径为1. 5 μ m。其他与一至六之一相同。
【具体实施方式】 [0026] 八：本实施方式与一至七之一不同的是：所述酚醛球 的粒径为2 μπι。其他与一至七之一相同。
【具体实施方式】 [0027] 九：本实施方式与一至八之一不同的是：所述酚醛球 的粒径为2. 5 μ m。其他与一至八之一相同。
【具体实施方式】 [0028] 十：本实施方式与一至九之一不同的是：所述酚醛球 的粒径为3 μπι。其他与一至九之一相同。
【具体实施方式】 [0029] ^^一 ：本实施方式与一至十之一不同的是：所述酚醛 球的粒径为3. 5 μ m。其他与一至十之一相同。
【具体实施方式】 [0030] 十二：本实施方式与一至十一之一不同的是：所述酚 醛球的粒径为4 μ m。其他与一至^^一之一相同。
【具体实施方式】 [0031] 十三：本实施方式与一至十二之一不同的是：所述聚 丙烯腈纤维的长度为1mm。其他与一至十二之一相同。
【具体实施方式】 [0032] 十四：本实施方式与一至十三之一不同的是：所述聚 丙烯腈纤维的长度为2_。其他与一至十三之一相同。
【具