CN107286436A - 一种hdpe复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种HDPE复合材料及其制备方法，其中HDPE复合材料按重量份由以下组分组成：HDPE为80份‑100份；PBT为10份‑16份；DCP为0.1份‑0.3份；纳米TiO2为0.1份‑0.3份；抗氧剂为0.1份‑0.5份。纳米TiO2的作用有二：①TiO2的加入，在HDPE基体中起到了成核剂的作用，从而诱导HDPE结晶，改善HDPE复合材料的物理性能。②TiO2的加入，在一定程度上改善了HDPE和PBT界面间的相容性，使得两者之间的粘结更牢固；过氧化二异丙苯作为引发剂可以使HDPE成为自由基离子，同时HDPE的自由基离子会与PBT的发生交联，形成三维网状结构，这进一步改善HDPE和PBT界面间的相容性，也有利于HDPE复合材料性能的提升。

Description

一种HDPE复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别是指一种HDPE复合材料及其制备方法。
背景技术
高密度聚乙烯(HDPE)是一种广泛应用的高分子树脂，它具有良好的耐疲劳性，较好的耐热性，优良的尺寸稳定性等优点。但是它的物理性能一般，在一些家电、汽车的应用领域，对物理性能有很高的要求，普通HDPE不能满足这种要求，这就大大限制了HDPE复合材料的应用范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种HDPE复合材料及其制备方法，以解决现技术普通HDPE材料的应用受到限制的问题。
本申请创新的利用PBT改性HDPE，并用过氧化二异丙苯(DCP)和纳米TiO2来改善HDPE和PBT的相容性，优化现有HDPE复合材料的力学性能，这对于扩展HDPE复合材料的应用具有非常重要的现实意义。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种HDPE复合材料，按重量份由以下组分组成：
所述纳米TiO2为20-30nm。
所述纳米TiO2是经过硅烷偶联剂KH550处理后的纳米TiO2。
所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。
上述任一项HDPE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(2)称取80份-100份的HDPE、10份-16份PBT、0.1份-0.3份DCP、0.1份-0.3份纳米TiO2、0.1份-0.5份抗氧剂混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到HDPE复合材料。
所述步骤(2)具体为：
将步骤(1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中，其中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度160～180℃，二区温度200～220℃，三区温度200～220℃，四区温度200～220℃，五区温度200～220℃，六区温度200～220℃，机头温度200～220℃,螺杆转速200～280r/min。
本发明的有益效果是：
1、纳米TiO2的作用有二：①TiO2的加入，在HDPE基体中起到了成核剂的作用，从而诱导HDPE结晶，改善HDPE复合材料的物理性能。②TiO2的加入，在一定程度上改善了HDPE和PBT界面间的相容性，使得两者之间的粘结更牢固，有利于HDPE复合材料性能的提升。
2、过氧化二异丙苯(DCP)作为引发剂可以使HDPE成为自由基离子，同时HDPE的自由基离子会与PBT的发生交联，形成三维网状结构，这进一步改善HDPE和PBT界面间的相容性，也有利于HDPE复合材料性能的提升。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本申请的各实施例中所用的原料如下：
HDPE(型号1062)，美国Nexus Res in；PBT(型号2002U)，日本宝理；DCP，上海诺泰化工有限公司；纳米TiO2，芜湖华泰化工；抗氧剂(型号Irganox168、Irganox1010、Irganox1330)，瑞士汽巴精化。
本申请的各实施例中所用的测试仪器如下：
ZSK30型双螺杆挤出机，德国W&P公司；JL-1000型拉力试验机，广州市广才实验仪器公司生产；HTL900-T-5B型注射成型机，海太塑料机械有限公司生产；XCJ-500型冲击测试机，承德试验机厂生产；QT-1196型拉伸测试仪，东莞市高泰检测仪器有限公司；QD-GJS-B12K型高速搅拌机，北京恒奥德仪器仪表有限公司。
本申请提供一种HDPE复合材料，按重量份由以下组分组成：
纳米TiO2为20-30nm。
纳米TiO2是经过硅烷偶联剂KH550处理后的纳米TiO2。
抗氧剂为巴斯夫公司的三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯(简称Irganox168)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(简称Irganox1010)或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯(简称Irganox1330)中的一种或几种的混合。
上述任一项HDPE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(3)称取80份-100份的HDPE、10份-16份PBT、0.1份-0.3份DCP、0.1份-0.3份纳米TiO2、0.1份-0.5份抗氧剂混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到HDPE复合材料。
步骤(2)具体为：
将步骤(1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中，其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度160～180℃，二区温度200～220℃，三区温度200～220℃，四区温度200～220℃，五区温度200～220℃，六区温度200～220℃，机头温度200～220℃,螺杆转速200～280r/min。
实施例1
(1)称取80份HDPE、10份PBT、0.1份DCP、0.1份纳米TiO2、0.1份Irganox168混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到HDPE复合材料P1。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度160℃，二区温度200℃，三区温度200℃，四区温度200℃，五区温度200℃，六区温度200℃，机头温度200℃,螺杆转速200r/min。
实施例2
(1)称取100份的HDPE、16份PBT、0.3份DCP、0.3份纳米TiO2、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1010、0.2份Irganox1330混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到HDPE复合材料P2。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度180℃，二区温度220℃，三区温度220℃，四区温度220℃，五区温度220℃，六区温度220℃，机头温度220℃,螺杆转速280r/min。
实施例3
(1)称取90份的HDPE、13份PBT、0.2份DCP、0.2份纳米TiO2、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1010混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到HDPE复合材料P3。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度170℃，二区温度210℃，三区温度210℃，四区温度210℃，五区温度210℃，六区温度210℃，机头温度210℃,螺杆转速240r/min。
实施例4
(1)称取95份的HDPE、12份PBT、0.1份DCP、0.1份纳米TiO2、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox1330混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到HDPE复合材料P4。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度165℃，二区温度205℃，三区温度205℃，四区温度205℃，五区温度205℃，六区温度205℃，机头温度205℃,螺杆转速220r/min。
实施例5
(1)称取95份的HDPE、15份PBT、0.15份DCP、0.15份纳米TiO2、0.2份Irganox1010、0.2份Irganox1330混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到HDPE复合材料P5。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度165℃，二区温度215℃，三区温度215℃，四区温度215℃，五区温度215℃，六区温度215℃，机头温度215℃,螺杆转速260r/min。
对比例1
(1)称取80份HDPE、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到HDPE复合材料D1。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度175℃，二区温度215℃，三区温度215℃，四区温度215℃，五区温度215℃，六区温度215℃，机头温度215℃；螺杆转速225r/min。
性能测试：
将上述实施例1-5及对比例1制备的HDPE复合材料用注塑机制成样条测试，测试数据如下表：
从上表可以看出，从表中还可以看出实施例1-5的力学性能都要好于对比例1，扩展了HDPE复合材料的应用领域，具有非常重要的意义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (6)

1.一种HDPE复合材料，其特征在于，按重量份由以下组分组成：
2.根据权利要求1所述的HDPE复合材料，其特征在于，所述纳米TiO2为20-30nm。
3.根据权利要求1所述的HDPE复合材料，其特征在于，所述纳米TiO2是经过硅烷偶联剂KH550处理后的纳米TiO2。
4.根据权利要求1所述的HDPE复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。
5.上述权利要求1至4中任一项HDPE复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取80份-100份的HDPE、10份-16份PBT、0.1份-0.3份DCP、0.1份-0.3份纳米TiO2、0.1份-0.5份抗氧剂混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到HDPE复合材料。
6.根据权利要求5所述的HDPE复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：
将步骤(1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中，其中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度160～180℃，二区温度200～220℃，三区温度200～220℃，四区温度200～220℃，五区温度200～220℃，六区温度200～220℃，机头温度200～220℃,螺杆转速200～280r/min。
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