CN105001482A - 一种滑雪板用hdpe复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种滑雪板用HDPE复合材料，其组份以及重量份数为：HDPE50～65份，碳化硅纤维10～15份，CPE8～12份，阻燃剂8～10份，抗氧剂0.5～1份，紫外线吸收剂0.5～1份，抗静电剂0.9～1.4份，光屏蔽剂1～2份，增韧剂3～8份，分散剂0.7～1.2份，稳定剂0.1～0.6份，偶联剂0.1～0.3份。本发明还提供了该复合材料的制备方法。本发明提供的滑雪板用HDPE复合材料具有很好的抗蠕变性能、耐环境开裂性。

Description

一种滑雪板用HDPE复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种复合材料，特别是涉及一种滑雪板用HDPE复合材料及其制备方法。
背景技术：
HDPE是高密度聚乙烯的英文名称——HighDensityPolyethylene的简写，是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。HDPE是无毒、无味、无臭的白色颗粒，熔点约为130℃，相对密度为0.941～0.960，结晶度为80％～90％，软化点为125～135℃，使用温度可达100℃，具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好，耐磨性、电绝缘线也很好。HDPE良好的耐磨性、刚性、韧性、耐寒性使其可应用于运动产品中。
例如，公开号为CN104292580A、公开日为2015.01.21、申请人为广西壮族自治区煤炭科学研究所的中国专利申请公开了“一种改善HDPE综合力学性能的复合材料及其制备方法”，该复合材料主要由以下重量份数的组份组成：聚烯烃树脂混合物65～75份、活化半补强炭黑15～25份、偶联剂0.5～3份、抗氧剂0.2～0.5份、润滑剂3～6份和热稳定剂0.2～0.8份。制备方法为：先对UHMWPE/PPR进行合金化处理后在合金体系中引入经特殊处理的活化半补强炭黑粒子后经过密炼得到集优异的刚性、韧性、热稳定性于一身的多功能新型复合材料。该发明原料来源广，充分利用了废旧资源，不仅价格低廉、经济价值高，而且节能环保；以及其生产工艺简单、可行，易于推广生产。不过该复合材料存在的缺陷是：其抗蠕变性能、耐环境开裂性不佳，因此不能直接应用于滑雪板。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种滑雪板用HDPE复合材料，具有很好的抗蠕变性能、耐环境开裂性。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种滑雪板用HDPE复合材料，其组份以及重量份数为：HDPE 50～65份，碳化硅纤维10～15份，CPE 8～12份，阻燃剂8～10份，抗氧剂0.5～1份，紫外线吸收剂0.5～1份，抗静电剂0.9～1.4份，光屏蔽剂1～2份，增韧剂3～8份，分散剂0.7～1.2份，稳定剂0.1～0.6份，偶联剂0.1～0.3份。
优选地，本发明所述阻燃剂为超细氢氧化镁。
优选地，本发明所述抗氧剂为抗氧剂1076。
优选地，本发明所述紫外线吸收剂为UV-531。
优选地，本发明所述抗静电剂为抗静电剂1800。
优选地，本发明所述光屏蔽剂为纳米氧化锌。
优选地，本发明所述增韧剂为ABS。
优选地，本发明所述分散剂为PE蜡。
优选地，本发明所述稳定剂为硬脂酸锌。
本发明要解决的另一技术问题是提供上述滑雪板用HDPE复合材料的制备方法。
为解决上述技术问题，技术方案是：
一种滑雪板用HDPE复合材料的制备方法，其步骤如下：
(1)将稀土溶于水中分散均匀制得质量分数为1％的稀土溶液，将碳化硅纤维浸没于稀土溶液中，移至恒温水浴中80℃下搅拌1小时，取出后置于真空干燥箱中100℃下烘干5小时，冷却后切短成长度为10μm的短纤维备用；
(2)将步骤(1)所得短纤维与HDPE粉体加入研钵内研磨1小时，移至烘箱中85℃下干燥1.5小时制得预混物，将预混物加入转矩流变仪中温度为170℃、转速为40r/min下熔融共混5分钟，加入其他组份后继续熔融共混8分钟得到混合料，将混合料用模压机160℃下模压成型，得到滑雪板用HDPE复合材料。
由上可见，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)碳化硅纤维是以有机硅化合物为原料经纺丝、碳化或气相沉积而制得具有β-碳化硅结构的无机纤维，具有优良的抗疲劳和抗蠕变性，不过其表面能较高，与HDPE之间的亲和性不佳，因此本发明通过稀土溶液对其进行了表面处理，稀土具有突出的化学活性，表面处理时吸附于碳化硅纤维表面可大大降低表面能，并与碳化硅纤维表面的二氧化硅反应，从而大大改善碳化硅纤维与HDPE基体之间的浸润性，有效提高二者之间的界面结合力，共混后形成了较好的界面结构，大大提高了复合材料的抗蠕变性能；此外，碳化硅纤维性能比较稳定，不存在老化、分解问题，在HDPE基体内可形成立体网络结构，有效提高复合材料的耐老化性能。
2)HDPE的耐环境开裂性较差的主要原因是其线性分子比较规整，在冷却结晶时产生局部的应力集中，因此本发明添加了柔性较好的CPE，可起到缓解应力集中的作用，此外，碳化硅纤维作为无机刚性粒子亦可作为应力集中点，大大降低HDPE基体受到的应力破坏作用，因此复合材料的耐环境开裂性得到了很大的改善。
具体实施方式：
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种滑雪板用HDPE复合材料，其组份以及重量份数为：HDPE 55份，碳化硅纤维14份，CPE 8份，超细氢氧化镁9.5份，抗氧剂1076 0.8份，UV-531 0.9份，抗静电剂1800 1份，纳米氧化锌1.5份，ABS 4份，PE蜡0.7份，硬脂酸锌0.2份，偶联剂0.2份。
其制备方法的步骤如下：
(1)将稀土溶于水中分散均匀制得质量分数为1％的稀土溶液，将碳化硅纤维浸没于稀土溶液中，移至恒温水浴中80℃下搅拌1小时，取出后置于真空干燥箱中100℃下烘干5小时，冷却后切短成长度为10μm的短纤维备用；
(2)将步骤(1)所得短纤维与HDPE粉体加入研钵内研磨1小时，移至烘箱中85℃下干燥1.5小时制得预混物，将预混物加入转矩流变仪中温度为170℃、转速为40r/min下熔融共混5分钟，加入其他组份后继续熔融共混8分钟得到混合料，将混合料用模压机160℃下模压成型，得到滑雪板用HDPE复合材料。
实施例2
一种滑雪板用HDPE复合材料，其组份以及重量份数为：HDPE 50份，碳化硅纤维12份，CPE 9.5份，超细氢氧化镁9份，抗氧剂1076 0.7份，UV-531 0.5份，抗静电剂1800 1.2份，纳米氧化锌1.4份，ABS 7份，PE蜡0.9份，硬脂酸锌0.5份，偶联剂0.2份。
其制备方法与实施例1一样。
实施例3
一种滑雪板用HDPE复合材料，其组份以及重量份数为：HDPE 65份，碳化硅纤维15份，CPE 11份，超细氢氧化镁8份，抗氧剂1076 0.9份，UV-531 1份，抗静电剂1800 1.1份，纳米氧化锌2份，ABS 3份，PE蜡1.2份，硬脂酸锌0.1份，偶联剂0.1份。
其制备方法与实施例1一样。
实施例4
一种滑雪板用HDPE复合材料，其组份以及重量份数为：HDPE 56份，碳化硅纤维11份，CPE 10份，超细氢氧化镁8.5份，抗氧剂1076 1份，UV-531 0.7份，抗静电剂1800 0.9份，纳米氧化锌1.2份，ABS 6份，PE蜡1份，硬脂酸锌0.6份，偶联剂0.3份。
其制备方法与实施例1一样。
实施例5
一种滑雪板用HDPE复合材料，其组份以及重量份数为：HDPE 60份，碳化硅纤维10份，CPE 9份，超细氢氧化镁8.8份，抗氧剂1076 0.6份，UV-531 0.6份，抗静电剂1800 1.3份，纳米氧化锌1.6份，ABS 5份，PE蜡1.1份，硬脂酸锌0.4份，偶联剂0.3份。
其制备方法与实施例1一样。
实施例6
一种滑雪板用HDPE复合材料，其组份以及重量份数为：HDPE 64份，碳化硅纤维13份，CPE 12份，超细氢氧化镁10份，抗氧剂1076 0.5份，UV-531 0.8份，抗静电剂1800 1.4份，纳米氧化锌1份，ABS 8份，PE蜡0.8份，硬脂酸锌0.3份，偶联剂0.1份。
其制备方法与实施例1一样。
经测试，实施例1-6以及对比例的抗蠕变性能和耐环境开裂性如下表所示，其中，
对比例为公开号为CN104292580A的中国专利，
抗蠕变性能测试步骤为：在蠕变仪上进行，对材料施以竖直方向的恒定压力，通过千分表测得材料弯曲形变的竖直方向挠度作为对比，时间为4小时，恒定压力为材料最大弯曲负荷的60％左右，温度为室温；
耐环境开裂性测试参考GB/T 1842-88聚乙烯环境应力开裂试验方法。
由上表可见，本发明的蠕变变形率和耐环境开裂时间均明显好于对比例，具有很好的抗蠕变性能和耐环境开裂性。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种滑雪板用HDPE复合材料，其特征在于：其组份以及重量份数为：HDPE50～65份，碳化硅纤维10～15份，CPE8～12份，阻燃剂8～10份，抗氧剂0.5～1份，紫外线吸收剂0.5～1份，抗静电剂0.9～1.4份，光屏蔽剂1～2份，增韧剂3～8份，分散剂0.7～1.2份，稳定剂0.1～0.6份，偶联剂0.1～0.3份。
2.根据权利要求1所述的一种滑雪板用HDPE复合材料，其特征在于：所述阻燃剂为超细氢氧化镁。
3.根据权利要求1所述的一种滑雪板用HDPE复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1076。
4.根据权利要求1所述的一种滑雪板用HDPE复合材料，其特征在于：所述紫外线吸收剂为UV-531。
5.根据权利要求1所述的一种滑雪板用HDPE复合材料，其特征在于：所述抗静电剂为抗静电剂1800。
6.根据权利要求1所述的一种滑雪板用HDPE复合材料，其特征在于：所述光屏蔽剂为纳米氧化锌。
7.根据权利要求1所述的一种滑雪板用HDPE复合材料，其特征在于：所述增韧剂为ABS。
8.根据权利要求1所述的一种滑雪板用HDPE复合材料，其特征在于：所述分散剂为PE蜡。
9.根据权利要求1所述的一种滑雪板用HDPE复合材料，其特征在于：所述稳定剂为硬脂酸锌。
10.根据权利要求1～9任意一项所述的一种滑雪板用HDPE复合材料的制备方法，其特征在于：其步骤如下：
(1)将稀土溶于水中分散均匀制得质量分数为1％的稀土溶液，将碳化硅纤维浸没于稀土溶液中，移至恒温水浴中80℃下搅拌1小时，取出后置于真空干燥箱中100℃下烘干5小时，冷却后切短成长度为10μm的短纤维备用；
(2)将步骤(1)所得短纤维与HDPE粉体加入研钵内研磨1小时，移至烘箱中85℃下干燥1.5小时制得预混物，将预混物加入转矩流变仪中温度为170℃、转速为40r/min下熔融共混5分钟，加入其他组份后继续熔融共混8分钟得到混合料，将混合料用模压机160℃下模压成型，得到滑雪板用HDPE复合材料。
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