一種高密度聚乙烯三元復合材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于材料制備領域，尤其涉及一種高密度聚乙烯三元復合材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著科技的快速進步，各種新的材料被應用到了生活及工業領域。碳纖維(CF)是先進復合材料中最重要最先進的增強材料之一，由于具有高強度、高比模量、優異的熱物理性能、化學穩定性能和阻尼減震降噪性能，其與樹脂、橡膠、陶瓷、玻璃、金屬復合后可制作各種結構材料和絕熱材料，應用于宇航的火箭、衛星、導彈、飛機等高技術領域，在汽車、機械、化工、體育、醫療等行業的用途也日益擴大。高密度聚乙烯(PE.HD)是一種結晶度高、非極性、價格低廉的通用熱塑性樹脂。PE-HD具有優良的成型加工性能，能耐大多數化學藥品，不吸濕并具有良好的防水蒸氣性，可用作包裝材料，在常溫甚至在_40°C低溫下均具有極好的耐沖擊性。但PE-HD受強度較低、硬度低、耐環境應力開裂性能差等限制，不能廣泛用作結構材料。
【發明內容】
[0003]本發明旨在解決上述問題，提供一種高密度聚乙烯三元復合材料的制備方法。
[0004]一種高密度聚乙烯三元復合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟:
(O首先，用偶聯劑溶液避光混合浸潤HGB Ih;然后濾掉處理液，再用等離子水淋洗3-5次；烘干后冷卻備用；
(2)將PE-HD置于開放式塑煉機中混合，直至PE-HD完全包裹在輥筒上呈透明狀時，力口ACF ；
(3)約1min之后添加HGB，再進行混合1min;在塑煉中對包輥物料實行切割和翻滾，使物料交叉疊合、重新分配，待料片色澤均勻、表面光滑時，減小輥距，薄通4~5次，拉片下輥，將片料用粉碎機粉碎成粒料。
[0005]本發明所述的一種高密度聚乙烯三元復合材料的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述偶聯劑為KH-560溶液。
[0006]本發明所述的一種高密度聚乙烯三元復合材料的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述烘干溫度為80°C。
[0007]本發明所述的一種高密度聚乙烯三元復合材料的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述混合時間為lOmin。
[0008]本發明所述的一種高密度聚乙烯三元復合材料的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述塑煉機的輥距l~2mm，溫度135-145°C，兩輥間存在溫差3~5°C。
[0009]本發明所述的一種高密度聚乙烯三元復合材料的制備方法，通過對制備工藝的改進，使得制得的復合材料獲得了較好的力學性能，使其具阻燃性、電絕緣性得到提高，且原料價格低廉，過程簡單易于操作，具有極大的市場價值。
【具體實施方式】
[0010]一種高密度聚乙烯三元復合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟:
(O首先，用偶聯劑溶液避光混合浸潤HGB Ih;然后濾掉處理液，再用等離子水淋洗3-5次；烘干后冷卻備用；
(2)將PE-HD置于開放式塑煉機中混合，直至PE-HD完全包裹在輥筒上呈透明狀時，力口ACF ；
(3)約1min之后添加HGB，再進行混合1min;在塑煉中對包輥物料實行切割和翻滾，使物料交叉疊合、重新分配，待料片色澤均勻、表面光滑時，減小輥距，薄通4~5次，拉片下輥，將片料用粉碎機粉碎成粒料。
[0011]本發明所述的一種高密度聚乙烯三元復合材料的制備方法，步驟(I)中所述偶聯劑為KH-560溶液。步驟(I)中所述烘干溫度為80°C。步驟(2)中所述混合時間為lOmin。步驟(2)中所述塑煉機的輥距l~2mm，溫度135_145°C，兩輥間存在溫差3~5°C。隨CF用量的增加，復合材料的彎曲強度和彎曲彈性模量逐漸增大。當CF用量達到2份時，復合材料彎曲強度和彎曲彈性模量達到最大，其值分別為66.44和6208.32MPa，較純PE-HD分別提高約210.47%和733.94%。同時可知，CF用量在15-20份時，彎曲性能增大趨勢最為明顯。隨CF用量的增加，復合材料缺口沖擊強度逐漸降低，當CF用量為25份時最低，由8.75kJ /m2下降至7.19kJ / m2，下降了 17.83%。因為CF分布在PE-HD中，嚴重影響了 PE-HD整體的規整性，基體連續性變差，易出現應力集中，導致沖擊性能下降。隨著HGB用量的增加，三元復合材料的拉伸和彎曲強度先升高后降低。當HGB用量為10份時，三元復合材料的拉伸強度達到最大，為46.98MPa，較純PE-HD提高了 76.48%，較未加HGB時的PE-HD / CF復合材料提高了 7.19%。彎曲強度同樣在HGB用量為10份時達到最大，為45.69 MPa，較純PE-HD提高了 113.5%，較未加HGB時的PE-HD / CF復合材料提高了 4.17%。較少的HGB在PE-HD / CF體系中的分布稀疏，與體系的混合均勻程度較差，因此影響三者之間的界面結合性能，當材料受到外力作用時，剛性粒子在基體中不會發生形變、破壞等，因而不能吸收沖擊能量，從而使復合材料的沖擊性能變差。HGB粒子在基體中受到應力發生形變、破壞等，從而吸收沖擊能量，提高沖擊性能。同時，隨著HGB用量的增加，HGB在基體中分散均勻，其周圍的樹脂基體相當于在均勻分散的HGB粒子周圍嵌入了具有良好界面結合和一定厚度的柔性界面相，以便在材料經受破壞時既能引發銀紋，終止裂縫擴展，同時在一定形態結構下引發基體的剪切屈服，從而消耗大量的沖擊能量，又能較好地傳遞所承受的外力，達到既增強又增韌的目的。HGB的加入會影響PE-HD的結晶情況，其機理是HGB細化了 PE-HD的晶粒。這也是HGB能夠提高復合材料拉伸和彎曲強度的原因之一。
【主權項】
1.一種高密度聚乙烯三元復合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟: (O首先，用偶聯劑溶液避光混合浸潤HGB Ih ;然后濾掉處理液，再用等離子水淋洗3-5次；烘干后冷卻備用； (2)將PE-HD置于開放式塑煉機中混合，直至PE-HD完全包裹在輥筒上呈透明狀時，力口ACF ； (3)約1min之后添加HGB，再進行混合1min;在塑煉中對包輥物料實行切割和翻滾，使物料交叉疊合、重新分配，待料片色澤均勻、表面光滑時，減小輥距，薄通4~5次，拉片下輥，將片料用粉碎機粉碎成粒料。
2.如權利要求1所述的一種高密度聚乙烯三元復合材料的制備方法，其特征在于步驟(O中所述偶聯劑為KH-560溶液。
3.如權利要求1所述的一種高密度聚乙烯三元復合材料的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述烘干溫度為80°C。
4.如權利要求1所述的一種高密度聚乙烯三元復合材料的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述混合時間為lOmin。
5.如權利要求1所述的一種高密度聚乙烯三元復合材料的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述塑煉機的輥距l~2mm，溫度135_145°C，兩輥間存在溫差3~5°C。
【專利摘要】一種高密度聚乙烯三元復合材料的制備方法，屬于材料制備領域.其特征在于包括如下步驟：用偶聯劑溶液避光混合浸潤HGB；然后濾掉處理液，再用等離子水淋洗；烘干后備用；將PE-HD置于開放式塑煉機中混合，直至呈透明狀時加入CF；之后添加HGB再進行混合；在塑煉中對包輥物料實行切割和翻滾，使物料交叉疊合、重新分配，待料片色澤均勻、表面光滑時，減小輥距，拉片下輥，將片料用粉碎機粉碎成粒料。通過對制備工藝的改進，使得制得的復合材料獲得了較好的力學性能，使其具阻燃性、電絕緣性得到提高，且原料價格低廉，過程簡單易于操作，具有極大的市場價值。
【IPC分類】C08K13-06, C08L23-06, B29B9-02, C08K9-06, C08K7-06
【公開號】CN104650437
【申請號】CN201410739113
【發明人】張俊雙
【申請人】張俊雙
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年12月8日