CN107163341A - 一种含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制备方法。属于材料和资源的回收利用领域。本发明将表面改性的滑石粉与回收高密度聚乙烯在双螺杆挤出机中混炼挤出。本发明不仅实现了回收高密度聚乙烯的增强增韧，节约了资源，并且在不提高成本的前提下，提高了回收高密度聚乙烯塑料的拉伸强度、冲击强度和弯曲强度，可用于制备多种管道及包覆材料。

Description

一种含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制 备方法
技术领域
本发明涉及一种回收高密度聚乙烯材料的增强增韧方法。
背景技术
高密度聚乙烯制备的管材在工业排水、通讯光缆包覆等领域具有很广泛的应用。主要是由于高密度聚乙烯自身的韧性高、摩擦系数小、输送能力强、耐候性好等优异的综合性能。大量生产企业为了降低生产成本，较多使用回收高密度聚乙烯，然而回收料的性能与新料相比存在一定的降低，因而导致生产出的制品存在强度低、韧性差、耐候性不佳等缺点，既影响了制品的使用效果，又限制了回收高密度聚乙烯材料的应用领域。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的技术问题，提供一种可显著提高回收高密度聚乙烯的拉伸性能、冲击性能、和弯曲性能的制备方法。
本发明采用钛酸酯偶联剂和马来酸酐接枝聚乙烯同时表明改性高填充量的滑石粉，既显著提升回收高密度聚乙烯的力学性能，还保持甚至降低成本。
本发明的目标可通过如下技术方案实现：
一种含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制备方法，其特征在于，按重量份数计，该含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料的原料组成为：滑石粉（Talc）10-50份、回收高密度聚乙烯（RHDPE）50-90份、钛酸酯偶联剂（OTCA）0.1-2份、马来酸酐接枝聚乙烯（MAH-g-PE）1-30份、氧化聚乙烯蜡（PE-Wax）0.1-2份、抗氧剂（A-O）0.1-2份。其中，滑石粉选用工业级，净含量≥90%；回收高密度聚乙烯选用挤出级，净含量≥90%；钛酸酯偶联剂，净含量≥98%，马来酸酐接枝聚乙烯接枝率为1.5-1.8%，氧化聚乙烯蜡，净含量≥99%；抗氧剂，净含量≥99%。
所述含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制备方法，其特征在于，将表面改性的滑石粉与回收高密度聚乙烯在双螺杆挤出机中混炼挤出，具体包括如下步骤：
按比例称取滑石粉、回收高密度聚乙烯、钛酸酯偶联剂、马来酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂等。将滑石粉与回收高密度聚乙烯一同置于120℃的烘箱中干燥2小时，按比例收集后置于高速混合机内；然后将钛酸酯偶联剂溶于其10倍体积的无水乙醇制成偶联剂/乙醇溶液，将其喷洒于滑石粉表面，在高速混合机中混合改性10分钟，置于120℃的烘箱中干燥2小时；将钛酸酯偶联剂表面改性后的滑石粉与回收高密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂等按比例在双螺杆挤出机中挤出造粒；最后置于120℃的烘箱中干燥2小时，制备出含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料。
所述的回收高密度聚乙烯为均匀的黑色颗粒，灰分含量≤3%，拉伸强度为19.04MPa，冲击强度为110.35kJ/m2，弯曲强度为13.13MPa，弯曲模量为299.4MPa。
所述的滑石粉，为10μm粒径的层状无机粉体，可以大量填充于回收高密度聚乙烯以提升韧性并减少成本。
所述的钛酸酯偶联剂，型号为101，净含量为98%，可以通过干法和湿法来改善滑石粉与回收高密度聚乙烯的界面粘结性，改善其相容性，维持力学性能不变或者甚至提升。
所述的马来酸酐接枝聚乙烯，牌号为MA-HD，挤出级，接枝率为1.5-1.8%，熔融指数为1-3g/10min。
所述的氧化聚乙烯蜡，为DOP增塑剂，有效物质含量99%，分子量在3000-5000之间，熔点为105-120℃，可以用来优化加工过程中的流变性。
所述的抗氧剂，型号为1010，有效物质含量为99%，分子量为1177.65，熔点110-125℃，可用来阻止聚合物在加工和使用过程中的氧化，有效延长制品的使用期限。
所述的一种含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机从进料口到挤出机头的温度依次分别为：170℃、190℃、200℃、200℃、210℃、210℃。送料螺杆转速为30-80rpm，挤出螺杆转速为60-120rpm。
本发明提供了一种含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制备方法，通过马来酸酐接枝聚乙烯和钛酸酯偶联剂协同表面改性高填充量的滑石粉，从而使滑石粉/回收高密度聚乙烯复合材料的力学性能全面超过回收高密度聚乙烯原料。
具体实施方式
为更好的理解本发明，下面结合实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1-6
表1 实施例1-4的配比 （份数）
按重量份数计，该含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料的原料组成为：滑石粉（Talc）10-50份、回收高密度聚乙烯（RHDPE）50-90份、钛酸酯偶联剂（OTCA）0.1-2份、马来酸酐接枝聚乙烯（MAH-g-PE）1-30份、氧化聚乙烯蜡（PE-Wax）0.1-2份、抗氧剂（A-O）0.1-2份。
实施例1的制备方法
一种含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制备方法，其特征在于，将表面改性的滑石粉与回收高密度聚乙烯在双螺杆挤出机中混炼挤出。具体包括如下步骤：
按比例称取滑石粉、回收高密度聚乙烯、钛酸酯偶联剂、马来酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂等；将滑石粉与回收高密度聚乙烯一同置于120℃的烘箱中干燥2小时，收集后置于高速混合机内；将钛酸酯偶联剂溶于其10倍体积的无水乙醇制成偶联剂/乙醇溶液，将其喷洒于滑石粉表面，在高速混合机中混合改性10分钟，置于120℃的烘箱中干燥2小时；将钛酸酯偶联剂表面改性后的滑石粉与回收高密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂等按比例在双螺杆挤出机中挤出造粒；最后置于120℃的烘箱中干燥2小时，制备出含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料。
实施例2的制备方法
一种含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制备方法，其特征在于，将表面改性的滑石粉与回收高密度聚乙烯在双螺杆挤出机中混炼挤出。具体包括如下步骤：
按比例称取滑石粉、回收高密度聚乙烯、钛酸酯偶联剂、马来酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂等；将滑石粉与回收高密度聚乙烯一同置于70℃的烘箱中干燥5小时，收集后置于高速混合机内；将钛酸酯偶联剂溶于其10倍体积的无水乙醇制成偶联剂/乙醇溶液，将其喷洒于滑石粉表面，在高速混合机中混合改性10分钟，置于70℃的烘箱中干燥5小时；将钛酸酯偶联剂表面改性后的滑石粉与回收高密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂等按比例在双螺杆挤出机中挤出造粒；最后置于70℃的烘箱中干燥5小时，制备出含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料。
实施例3的制备方法
一种含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制备方法，其特征在于，将表面改性的滑石粉与回收高密度聚乙烯在双螺杆挤出机中混炼挤出。具体包括如下步骤：
按比例称取滑石粉、回收高密度聚乙烯、钛酸酯偶联剂、马来酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂等；将滑石粉与回收高密度聚乙烯一同置于80℃的烘箱中干燥3小时，收集后置于高速混合机内；将钛酸酯偶联剂溶于其10倍体积的无水乙醇制成偶联剂/乙醇溶液，将其喷洒于滑石粉表面，在高速混合机中混合改性10分钟，置于80℃的烘箱中干燥3小时；将钛酸酯偶联剂表面改性后的滑石粉与回收高密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂等按比例在双螺杆挤出机中挤出造粒；最后置于80℃的烘箱中干燥3小时，制备出含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料。
实施例4的制备方法
一种含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制备方法，其特征在于，将表面改性的滑石粉与回收高密度聚乙烯在双螺杆挤出机中混炼挤出。具体包括如下步骤：
按比例称取滑石粉、回收高密度聚乙烯、钛酸酯偶联剂、马来酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂等；按比例将滑石粉与回收高密度聚乙烯一同置于120℃的烘箱中干燥2小时，备用；将钛酸酯偶联剂溶于足够量无水乙醇配置成偶联剂/乙醇溶液，倾倒入密闭式搅拌器，将配置好的滑石粉完全浸没在偶联剂/乙醇溶液中，高速混合20分钟，取出，将其置于120℃烘箱中干燥10小时，制得钛酸酯偶联剂表面改性的滑石粉；将钛酸酯偶联剂表面改性后的滑石粉与回收高密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂等按比例在双螺杆挤出机中挤出造粒；最后置于120℃的烘箱中干燥2小时，制备出含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料。
实施例5的制备方法
一种含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制备方法，其特征在于，将表面改性的滑石粉与回收高密度聚乙烯在双螺杆挤出机中混炼挤出。具体包括如下步骤：
按比例称取滑石粉、回收高密度聚乙烯、钛酸酯偶联剂、马来酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂等；将滑石粉与回收高密度聚乙烯一同置于120℃的烘箱中干燥2小时，收集后置于高速混合机内；将钛酸酯偶联剂溶于其10倍体积的无水乙醇制成偶联剂/乙醇溶液，将其喷洒于滑石粉表面，在高速混合机中混合改性10分钟，置于120℃的烘箱中干燥2小时；将钛酸酯偶联剂表面改性后的滑石粉与回收高密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂等按比例在双螺杆挤出机中挤出造粒；最后置于120℃的烘箱中干燥2小时，制备出含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料。
表2 实施例5的配比 （份数）
实施例6的制备方法
一种含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制备方法，其特征在于，将表面改性的滑石粉与回收高密度聚乙烯在双螺杆挤出机中混炼挤出。具体包括如下步骤：
按比例称取滑石粉、回收高密度聚乙烯、钛酸酯偶联剂、马来酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂等；将滑石粉与回收高密度聚乙烯一同置于120℃的烘箱中干燥2小时，收集后置于高速混合机内；将钛酸酯偶联剂溶于其10倍体积的无水乙醇制成偶联剂/乙醇溶液，将其喷洒于滑石粉表面，在高速混合机中混合改性10分钟，置于120℃的烘箱中干燥2小时；将钛酸酯偶联剂表面改性后的滑石粉与回收高密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂等按比例在双螺杆挤出机中挤出造粒；最后置于120℃的烘箱中干燥2小时，制备出含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料。
表3 实施例6的配比 （份数）
对实施例1-6所得含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料性能测试：
拉伸性能按GB/T 1040.1-2006标准测试；
冲击性能按GB/T 1843-1996标准测试。
弯曲性能按GB/T 9341-2000标准测试。
由本发明所述方法制得的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料的性能指标如表4所示。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中，因此，本发明不受本实施例的限制，任何采用等效替换取得的技术方案均在本发明保护范围内。
表4 实施例1-6所得复合材料的力学性能测试结果

Claims (10)

1.一种含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制备方法，其特征在于，按重量份数计，该含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料的原料组成为：滑石粉（Talc）10-50份、回收高密度聚乙烯（RHDPE）50-90份、钛酸酯偶联剂（OTCA）0.025-1份、马来酸酐接枝聚乙烯（MAH-g-PE）1-30份、氧化聚乙烯蜡（PE-Wax）0.1-2份、抗氧剂（A-O）0.1-2份；其中，滑石粉选用工业级，净含量≥90%；回收高密度聚乙烯选用挤出级，净含量≥90%；钛酸酯偶联剂，净含量≥98%，马来酸酐接枝聚乙烯接枝率为1.5-1.8%，氧化聚乙烯蜡，净含量≥99%；抗氧剂，净含量≥99%。
2.一种含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制备方法，其特征在于，将表面改性的滑石粉与回收高密度聚乙烯在双螺杆挤出机中混炼挤出；具体包括如下步骤：按比例称取滑石粉、回收高密度聚乙烯、钛酸酯偶联剂、马来酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂等；将滑石粉与回收高密度聚乙烯一同置于120℃的烘箱中干燥2小时，按比例收集后置于高速混合机内；然后将钛酸酯偶联剂溶于其10倍体积的无水乙醇制成偶联剂/乙醇溶液，将其喷洒于滑石粉表面，在高速混合机中混合改性10分钟，置于120℃的烘箱中干燥2小时；将钛酸酯偶联剂表面改性后的滑石粉与回收高密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂等按比例在双螺杆挤出机中挤出造粒；最后置于120℃的烘箱中干燥2小时，制备出含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料。
3.根据权利要求1所述的一种含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制备方法，其特征在于：所述的回收高密度聚乙烯为均匀的黑色颗粒，灰分含量≤3%，熔融指数为0.16-0.6g/min，拉伸强度为19.04Mpa，冲击强度为110.35kJ/m2，弯曲强度为13.13MPa，弯曲模量为299.4MPa。
4.根据权利要求1所述的一种含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制备方法，其特征在于：所述的滑石粉，为10μm粒径的层状无机粉体，可以作为填料大量填充于高密度聚乙烯中以减少成本提升韧性。
5.根据权利要求1所述的一种含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制备方法，其特征在于：所述的钛酸酯偶联剂，型号为101，净含量为98%，可以通过干法和湿法来改善滑石粉与回收高密度聚乙烯的界面粘结性，改善其相容性，维持力学性能不变或者甚至提升。
6.根据权利要求1所述的一种含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制备方法，其特征在于：所述的马来酸酐接枝聚乙烯，牌号为MA-HD，挤出级，接枝率为1.5-1.8%，熔融指数为1-3g/10min。
7.根据权利要求1所述的一种含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制备方法，其特征在于：所述的氧化聚乙烯蜡，为DOP增塑剂，有效物质含量99%，分子量在3000-5000之间，熔点为105-120℃，可以用来优化加工过程中的流变性。
8.根据权利要求1所述的一种含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制备方法，其特征在于：所述的抗氧剂，型号为1010，有效物质含量为99%，分子量为1177.65，熔点110-125℃，可用来阻止聚合物的氧化，有效延长制品的使用期限。
9.根据权利要求2所述的一种含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机从进料口到挤出机头的温度依次分别为：170℃、190℃、200℃、200℃、210℃、210℃；送料螺杆转速为30-80rpm，挤出螺杆转速为60-120rpm。
10.一种含滑石粉的回收高密度聚乙烯增强增韧复合材料及其制备方法，其特征在于其权利要求1-9任一项所述的制备方法制得。
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