CN102219961A - 纳米氮化硅粉体填料耐磨聚乙烯塑料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纳米氮化硅粉体填料耐磨聚乙烯塑料及其制备方法，涉及高分子材料领域，原料组成以重量百分比计包括：母料：熔融指数范围在6～20g/10min之间的氯磺化聚乙烯树脂95%～98%、炭黑1%～3%、氧化锌0.2%～0.6%、硬脂酸0.2%～0.6%、N,N’-二苯基对苯二胺0.05%～0.2%、二甘醇0.05%～0.2%、二乙基二硫代氨基甲酸锌0.1%～0.4%；母液：氯磺化聚乙烯树脂25～35％融入三氯甲烷65～75％；填料：纳米氮化硅粉体25～35％,加入三氯甲烷65～75％；纳米氮化硅粉体填料耐磨聚乙烯塑料：母料70%～85%、填料1%～5%、母液10%～25%。本发明中配方分为三部分，各部分单独生产或配制，最后一起使用。

Description

纳米氮化硅粉体填料耐磨聚乙烯塑料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体地说是一种纳米氮化硅粉体填料耐磨聚乙烯塑料及其制备方法。

背景技术

我们知道，20世纪80年代以来，一个新兴的科技领域——纳米科学与纳米技术得以诞生并蓬勃发展。迄今，纳米科技己经渗透到材料、电子、化学、生物等领域，尤其在材料领域的应用。纳米塑料是一种高科技新材料，是无机填充物以纳米尺寸分散在有机聚合物基体中形成的有机／无机纳米复合材料。聚乙烯塑料的化学性质稳定，但强度低，易变形，不耐热，易燃烧，这样就限制了聚乙烯的应用。采用纳米技术对聚乙烯塑料进行改性，可以提高聚乙烯的性能，扩大聚乙烯的应用领域。

由于纳米粒子具有的小尺寸效应、量子效应、不饱和价效应和电子隧道效应等表面效应，运用纳米技术在分子水平上重组物质结构，可使新生成的耐磨材料具有抗挤压、耐磨擦、润滑的性能。例如，纳米塑料的耐磨性是黄铜的27倍、钢铁的7倍。摩擦磨损是普遍存在的自然现象。摩擦损失了世界一次性能源的1/3 以上，磨损是材料与设备破坏和失效的3种主要形式之一。纳米塑料不但可以极大地改善高分子材料性能，同时可以简化加工步骤，降低成本，大大提高传统材料的性价比，用量小，功能强，符合安全、绿色、环保的发展方向，因此具有极大的发展潜力。

发明内容

本发明的目的是生产纳米氮化硅粉体填料耐磨塑料，通过材料选择，配方优化，工艺调整，使材料的耐磨性能得到优化，同时，提高材料的抗挤压、润滑性能。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：纳米氮化硅粉体填料耐磨聚乙烯塑料，经下列步骤制得，称取氯磺化聚乙烯溶于三氯甲烷中制取母液备用，把氯磺化聚乙烯、炭黑、氧化锌、硬脂酸、N,N’-二苯基对苯二胺、二甘醇、硫磺、二乙基二硫代氨基甲酸锌溶于三氯甲烷中，在密炼机和开炼机中经二段混炼制备母料；称取纳米氮化硅粉体放入容器中, 加入三氯甲烷，超声分散10min制备改性纳米氮化硅填料，把母料、母液和改性纳米氮化硅填料在高速混合机中加温混合均匀，在注塑机上加温注塑成型，

其技术特征是，原料组成以重量百分比计包括：

母料：熔融指数范围在6～20g/10min之间的氯磺化聚乙烯树脂95%～98%、炭黑1%～3%、氧化锌 0.2%～0.6%、硬脂酸0.2%～0.6%、N,N’-二苯基对苯二胺0.05%～0.2%、二甘醇0.05%～0.2%、二乙基二硫代氨基甲酸锌0.1%～0.4%；

母液：氯磺化聚乙烯树脂２５～３５％融入三氯甲烷６５～７５％；

填料：纳米氮化硅粉体２５～３５％,加入三氯甲烷６５～７５％；

纳米氮化硅粉体填料耐磨聚乙烯塑料：母料70%～85%、填料1%～5%、母液10%～25%。

一种制造前述纳米氮化硅粉体填料耐磨聚乙烯塑料的制备方法，它可以用下述方法得到，其中原料组成以重量百分比计：

母液配制：将氯磺化聚乙烯树脂粉末２５～３５％和三氯甲烷６５～７５％混合均匀，待完全溶解，待用；

母料生产：将熔融指数范围在6～20g/10min之间的氯磺化聚乙烯树脂95%～98%、炭黑1%～3%、氧化锌 0.2%～0.6%、硬脂酸0.2%～0.6%、N,N’-二苯基对苯二胺0.05%～0.2%、二甘醇0.05%～0.2%、二乙基二硫代氨基甲酸锌0.1%～0.4%，在高速混合机混合均匀，在密炼机和开炼机中进行两段混炼，一段混炼在密炼机中进行，转子转速为60r·min-1；二段混炼在开炼机上进行,辊筒速比为1：1.25，前辊温度为55℃，后辊温度为45℃，排胶温度为50℃左右；混炼胶在平板硫化机上硫化，硫化条件为180℃×6 min，产物经过水冷，切粒，待用；

填料制备：称取纳米氮化硅粉体２５～３５％放入容器中,加入三氯甲烷６５～７５％，超声分散10min得改性纳米氮化硅粉体填料，备用；

纳米氮化硅粉体填料耐磨聚乙烯塑料的生产：将母料70%～85%、填料1%～5%、母液10%～25%，在高速混合机中加温混合均匀，在注塑机上加温注塑成型。

本发明具有较高的耐磨度、优良的力学性能及良好的加工性能，并且生产成本低，对环境无污染。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述：

实施例一：

1．原材料干燥：氯磺化聚乙烯树脂60—80℃干燥10小时，水分含量保证在0.05%以下。

2．母液配制：将10千克氯磺化聚乙烯树脂粉末和30千克的三氯甲烷混合均匀，待完全溶解，待用。

3．母料生产：将熔融指数范围在6～20g/10min之间的氯磺化聚乙烯树脂粉末95千克、炭黑N770 3千克、氧化锌600克；硬脂酸600克；防老剂N,N’-二苯基对苯二胺200克、软化剂二甘醇200、促进剂二乙基二硫代氨基甲酸锌400，在高速混合机混合均匀，在密炼机和开炼机中进行两段混炼，一段混炼在密炼机中进行，转子转速为60r·min-1；二段混炼在开炼机上进行,辊筒速比为1：1.25，前辊温度为55℃，后辊温度为45℃，排胶温度为50℃左右；混炼后在平板硫化机上硫化，硫化条件为180℃×6 min。产物经过水冷，切粒，待用。

防老剂N,N’-二苯基对苯二胺用于防止热合成反应中的氧化反应，软化剂二甘醇用于降低合成产品的硬度，促进剂二乙基二硫代氨基甲酸锌用于加快反应速度。

4．纳米氮化硅粉体填料的制备：称取3.5克纳米氮化硅粉体放入大烧杯中, 加入6.5千克三氯甲烷，超声分散10min左右得改性纳米氮化硅粉体填料，备用。

5．纳米氮化硅粉体填料耐磨聚乙烯塑料的生产：将母料 84千克、母液30千克、纳米氮化硅粉体填料6千克，在高速混合机中加温混合均匀，在高速混合机中加温混合均匀，在注塑机上加温注塑成型。

实施例二：

1．原材料干燥：氯磺化聚乙烯树脂60—80℃干燥10小时，水分含量保证在0.05%以下。

2．母液配制：将14千克氯磺化聚乙烯树脂粉末和26千克的三氯甲烷混合均匀，待完全溶解，待用。

3．母料生产：将熔融指数范围在6～20g/10min之间的氯磺化聚乙烯树脂粉末98千克、炭黑N770 1千克、氧化锌300克；硬脂酸200克；防老剂N,N’-二苯基对苯二胺50克、软化剂二甘醇50、促进剂二乙基二硫代氨基甲酸锌400，在高速混合机混合均匀，在密炼机和开炼机中进行两段混炼，一段混炼在密炼机中进行，转子转速为60r·min-1；二段混炼在开炼机上进行,辊筒速比为1：1.25，前辊温度为55℃，后辊温度为45℃，排胶温度为50℃左右；混炼后在平板硫化机上硫化，硫化条件为180℃×6 min。产物经过水冷，切粒，待用。

防老剂N,N’-二苯基对苯二胺用于防止热合成反应中的氧化反应，软化剂二甘醇用于降低合成产品的硬度，促进剂二乙基二硫代氨基甲酸锌用于加快反应速度。

4．纳米氮化硅粉体填料的制备：称取2.5克纳米氮化硅粉体放入大烧杯中, 加入7.5千克三氯甲烷，超声分散10min左右得改性纳米氮化硅粉体填料，备用。

5．纳米氮化硅粉体填料耐磨聚乙烯塑料的生产：将母料 93.5千克、母液11千克、纳米氮化硅粉体填料5.5千克，在高速混合机中加温混合均匀，在高速混合机中加温混合均匀，在注塑机上加温注塑成型。

实施例三：

本发明还可通过下列实施例(重量%)来实现，其制备方法与前述实施例相同：

本发明中配方分为三部分，各部分单独生产或配制，最后一起使用。各配方中组合物的组分为：

１、母料：熔融指数范围在6～20g/10min之间的氯磺化聚乙烯树脂97%、炭黑1.5%、氧化锌 0.5%、硬脂酸0.4%、N,N’-二苯基对苯二胺0.15%、二甘醇0.15%、二乙基二硫代氨基甲酸锌0.3%；

２、母液：氯磺化聚乙烯树脂30％融入三氯甲烷70％；

３、填料：纳米氮化硅粉体32％,加入三氯甲烷68％；

４、纳米氮化硅粉体填料耐磨聚乙烯塑料：母料80%、填料4%、母液16%。

实施例四：

本发明还可通过下列实施例(重量%)来实现，其制备方法与前述实施例相同：

本发明中配方分为三部分，各部分单独生产或配制，最后一起使用。各配方中组合物的组分为：

母料：熔融指数范围在6～20g/10min之间的氯磺化聚乙烯树脂96%、炭黑3%、氧化锌 0.3%、硬脂酸0.3%、N,N’-二苯基对苯二胺0.1%、二甘醇0.1%、二乙基二硫代氨基甲酸锌0.2%；

母液：氯磺化聚乙烯树脂28％融入三氯甲烷72％；

填料：纳米氮化硅粉体31％,加入三氯甲烷69％；

纳米氮化硅粉体填料耐磨聚乙烯塑料：母料75%、填料3%、母液22%。

Claims (2)

1.一种纳米氮化硅粉体填料耐磨聚乙烯塑料，经下列步骤制得，称取氯磺化聚乙烯溶于三氯甲烷中制取母液备用，把氯磺化聚乙烯、炭黑、氧化锌、硬脂酸、N,N’-二苯基对苯二胺、二甘醇、硫磺、二乙基二硫代氨基甲酸锌溶于三氯甲烷中，在密炼机和开炼机中经二段混炼制备母料；称取纳米氮化硅粉体放入容器中, 加入三氯甲烷，超声分散10min制备改性纳米氮化硅填料，把母料、母液和改性纳米氮化硅填料在高速混合机中加温混合均匀，在注塑机上加温注塑成型，

其技术特征是，原料组成以重量百分比计包括：

母料：熔融指数范围在6～20g/10min之间的氯磺化聚乙烯树脂95%～98%、炭黑1%～3%、氧化锌 0.2%～0.6%、硬脂酸0.2%～0.6%、N,N’-二苯基对苯二胺0.05%～0.2%、二甘醇0.05%～0.2%、二乙基二硫代氨基甲酸锌0.1%～0.4%；

母液：氯磺化聚乙烯树脂２５～３５％融入三氯甲烷６５～７５％；

填料：纳米氮化硅粉体２５～３５％,加入三氯甲烷６５～７５％；

纳米氮化硅粉体填料耐磨聚乙烯塑料：母料70%～85%、填料1%～5%、母液10%～25%。

2.一种制造如权利要求1所述纳米氮化硅粉体填料耐磨聚乙烯塑料的制备方法，它用下述方法得到，其中原料组成以重量百分比计：

母液配制：将氯磺化聚乙烯树脂粉末２５～３５％和三氯甲烷６５～７５％混合均匀，待完全溶解，待用；

母料生产：将熔融指数范围在6～20g/10min之间的氯磺化聚乙烯树脂95%～98%、炭黑1%～3%、氧化锌 0.2%～0.6%、硬脂酸0.2%～0.6%、N,N’-二苯基对苯二胺0.05%～0.2%、二甘醇0.05%～0.2%、二乙基二硫代氨基甲酸锌0.1%～0.4%，在高速混合机混合均匀，在密炼机和开炼机中进行两段混炼，一段混炼在密炼机中进行，转子转速为60r·min-1；二段混炼在开炼机上进行,辊筒速比为1：1.25，前辊温度为55℃，后辊温度为45℃，排胶温度为50℃左右；混炼胶在平板硫化机上硫化，硫化条件为180℃×6 min，产物经过水冷，切粒，待用；

填料制备：称取纳米氮化硅粉体２５～３５％放入容器中,加入三氯甲烷６５～７５％，超声分散10min得改性纳米氮化硅粉体填料，备用；

纳米氮化硅粉体填料耐磨聚乙烯塑料的生产：将母料70%～85%、填料1%～5%、母液10%～25%，在高速混合机中加温混合均匀，在注塑机上加温注塑成型。