一种纳米增强聚乙烯材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高分材料及其成型工艺技术领域，具体涉及为一种纳米增强聚乙烯材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]聚乙烯是一种热塑材料，具有优异的耐化学性能以及电绝缘性能，已经广泛用于制备输送或盛放化学品的管道以及电线电缆绝缘层等。
[0003]纳米材料的出现和发展为聚乙烯的改性提供了一条新的路径，有实验表明，纳米材料的加入，能对聚乙烯材料增强增韧。但是，未经处理的纳米材料容易团聚成较大的颗粒，在聚乙烯材料中的分散效果并不好，界面粘结强度低，不能有效提高聚乙烯材料的性能。偶联剂的加入，虽然具有一定程度的增强体系的效果，但仍不能有效解决纳米材料的聚集问题。
[0004]因此，有必要研发一种纳米增强聚乙烯材料及其制备方法，有效地实现纳米增强粒子在聚乙烯材料中的良好分散，增强界面粘结强度，使复合体系取得较好的增强增韧效果O
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服上述提到的缺陷和不足，而提供。
[0006]本发明实现其目的采用的技术方案如下。
[0007]一种纳米增强聚乙烯材料，包括以下重量份数的组分:10?90份的聚乙烯、10?50份的纳米CaC03、5?40份的高氯化聚乙烯HCPE、0.1?1.0份的偶联剂、0.5?5份的稳定剂。
[0008]所述聚乙烯为高密度聚乙烯HDPE，熔融指数为0.01-0.5g/10min;所述高氯化聚乙烯HCPE的氯含量为25?70%。
[0009]所述偶联剂为铝酞复合偶联剂;所述纳米Ca⑶3的比表面积为20m2/g。粒径为50?70nm;所述稳定剂为氧化镁。
[0010]一种纳米增强聚乙烯材料，包括5重量份的高岭土，所述高岭土的粒度为1.0u。
[0011]—种纳米增强聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:将纳米CaC03、高氯化聚乙稀HCPE、偶联剂和稳定剂进行的混合，制得混合料；步骤二:将混合料和聚乙烯放入高速混合机中进行混合，然后投入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得纳米增强聚乙烯材料。
[0012I作为一种优选，所述步骤一中，先将高氯化聚乙稀HCPE、偶联剂和稳定剂放入高速混合机中进行混合，低速搅拌2?4分钟，在搅拌的过程中将纳米CaCO3加入高速混合机中，之后高速搅拌5?10分钟，搅拌温度在80~105°，制得混合料。
[0013]作为另一种优选，所述步骤一中，将高氯化聚乙烯HCPE、偶联剂和稳定剂溶于异丙醇，然后再与纳米Ca⑶3混合，并用超声波分散3h，超声波速度为1500m/s，频率为15KHz?1MHz，波长为0.01-10.00cm，干燥挥发异丙醇后制得混合料。[OOM] 作为另一种优选，所述步骤一中，将纳米Ca⑶3、高氯化聚乙稀HCPE、偶联剂和稳定剂按比例加入振动球磨机进行振磨处理，振磨介质为粒径8?14mm的不锈钢球，振磨处理4小时，制得混合料。
[0015]所述步骤二中，将混合料和聚乙烯放入高速混合机中，并加入5重量份的高岭土，所述高岭土的粒度为1.0u，进行混合，然后投入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得纳米增强聚乙稀材料。
[0016]所述步骤二中，将混合料和聚乙烯放入高速混合机之前，先将混合料和聚乙烯分别在烘干机中进行烘干处理，使水分含量小于1%。
[0017]本发明通过高氯化聚乙烯HCPE为包覆载体，将高表面能的纳米Ca⑶3有效在聚乙烯基体中，减少CaCO3团聚，提高复合材料抗冲击和弯曲弹性模量，达到增强增韧的效果。
【具体实施方式】
[0018]下面对本发明作进一步详细说明。
[0019]实施例一。
[0020]一种纳米增强聚乙烯材料，包括以下重量份数的组分:
10份的聚乙烯、
1份的纳米CaCO3、
5份的高氯化聚乙烯HCPE、
0.1份的偶联剂、
0.5份的稳定剂。
[0021 ] 所述聚乙烯为高密度聚乙烯HDPE，熔融指数为0.01-0.5g/10min;所述高氯化聚乙烯HCPE的氯含量为25?70%。
[0022]所述偶联剂为铝酞复合偶联剂;所述纳米Ca⑶3的比表面积为20m2/g。粒径为50?70nm;所述稳定剂为氧化镁。
[0023]因为高氯化聚乙烯HCPE分子中氯含量高，遇到铁离子、铝离子、铜离子在受较高温度、水分作用时，会发生化学反应，生成FeCl3、AlCl3、CuCl3等产物，放出HCl气体，并在分子中形成双键而发生交联。因此，有必要添加稳定剂。
[0024]一种纳米增强聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:先将高氯化聚乙稀HCPE、偶联剂和稳定剂放入高速混合机中进行混合，低速搅拌2?4分钟，在搅拌的过程中将纳米CaCO3加入高速混合机中，之后高速搅拌5?10分钟，搅拌温度在80?105°，制得混合料；
步骤二:将混合料和聚乙烯放入高速混合机中进行混合，然后投入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得纳米增强聚乙烯材料。
[0025]实施例二。
[0026]一种纳米增强聚乙烯材料，包括以下重量份数的组分:
90份的聚乙烯、
50份的纳米CaCO3、
40份的高氯化聚乙烯HCPE、
1.0份的偶联剂、 5份的稳定剂。
[0027]所述聚乙烯为高密度聚乙烯HDPE，熔融指数为0.01-0.5g/10min;所述高氯化聚乙烯HCPE的氯含量为25?70%。
[0028]所述偶联剂为铝酞复合偶联剂;所述纳米Ca⑶3的比表面积为20m2/g。粒径为50?70nm;所述稳定剂为氧化镁。
[0029]一种纳米增强聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:将高氯化聚乙烯HCPE、偶联剂和稳定剂溶于异丙醇，然后再与纳米CaCO3混合，并用超声波分散311，超声波速度为1500111/8，频率为1510^~1010^，波长为0.01~10.00011，干燥挥发异丙醇后制得混合料；
纳米CaC03作为一种无机填料，粒子表面的性质是亲水疏油的，在聚合物中难以均勾分散，且与聚合物基体之间界面结合强度低。经过偶联剂处理后，纳米CaCO3和高氯化聚乙烯HCPE之间的具有一定的结合强度。并且，经过超声后，纳米CaCO3和高氯化聚乙烯HCPE相互渗透，接触面积增大，提升了两者的粘结强度；
步骤二:将混合料和聚乙烯放入高速混合机中进行混合，然后投入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得纳米增强聚乙烯材料。
[0030]实施例三。
[0031]一种纳米增强聚乙烯材料，包括以下重量份数的组分:
50份的聚乙烯、
30份的纳米CaCO3、
20份的高氯化聚乙烯HCPE、
0.5份的偶联剂、
3份的稳定剂。
[0032]所述聚乙烯为高密度聚乙烯HDPE，熔融指数为0.01-0.5g/10min;所述高氯化聚乙烯HCPE的氯含量为25?70%。
[0033]所述偶联剂为铝酞复合偶联剂;所述纳米Ca⑶3的比表面积为20m2/g。粒径为50?70nm;所述稳定剂为氧化镁。
[0034]一种纳米增强聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:将纳米CaC03、高氯化聚乙稀HCPE、偶联剂和稳定剂按比例加入振动球磨机进行振磨处理，振磨介质为粒径8?14mm的不锈钢球，振磨处理4小时，制得混合料；
高氯化聚乙烯HCPE与