CN108752680A - 一种高弹性hdpe树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高弹性HDPE树脂及其制备方法,所述的高弹性HDPE树脂,包括如下原料:HDPE、线性低密度聚乙烯、改性纳米碳酸钙,超细纤维,弹性纤维,抗氧剂,润滑剂。本发明的高弹性HDPE树脂的拉伸强度和回弹性得到了综合提高,改性纳米碳酸钙、超细纤维、弹性纤维在制备高弹性HDPE树脂过程中起到了协同作用,协同提高了拉伸强度和回弹性,且通过超细纤维和弹性纤维的长短配合,进一步改善了拉伸强度和回弹性。
Description
技术领域
本发明属于聚合物技术领域,具体涉及一种高弹性HDPE树脂及其制备方法。
背景技术
高密度聚乙烯(HDPE)为白色粉末或颗粒状产品.无毒,无味,结晶度为80%~90%,软化点为125~l 35℃,使用温度可达100℃;硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯;耐磨性、电绝缘性、韧性及耐寒性较好;化学稳定性好,在室温条件下,不溶于任何有机溶剂,耐酸、碱和各种盐类的腐蚀;薄膜对水蒸气和空气的渗透性小,吸水性低;耐老化性能差,耐环境应力开裂性不如低密度聚乙烯,特别是热氧化作用会使其性能下降,所以树脂中须加人抗氧剂和紫外线吸收剂等来改善这方面的不足。高密度聚乙烯薄膜在受力情况下热变形温度较低,应用时要注意。
但是这种由于HDPE本身的韧性不够高,硬度低以及耐环境应力开裂性不够高等缺点,HDPE双壁波纹管中一般会有含有化学物质的污水等流体通过,在化学物质与外界应力的双重作用下,使得HDPE发生降解,从而导致HDPE双壁波纹管的损坏,从而造成了HDPE双壁波纹管的使用范围被制约。
另一种HDEP钢带缠绕管在一定程度上解决了上述HDPE双壁波纹管韧性不够高,硬度低以及耐环境应力开裂性不够高等缺点。该HDEP钢带缠绕管是在以HDPE为基体的管材外侧壁上缠绕金属带,例如钢带等。金属带是HDPE双壁波纹管的主要支撑结构,而金属的韧性、硬度以及耐环境应力开裂性都高于HDPE。HDPE的作用则是耐腐蚀、耐磨损,因此在HDEP钢带缠绕管中用料较少。但是金属材料的价格远高于HDPE的价格造成了制作的HDPE钢带缠绕管的成本较高。
发明内容
本发明提供一种高弹性HDPE树脂及其制备方法,通过优化组分、用量,制得的产品具有高拉伸强度和高弹性。
为解决以上技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种高弹性HDPE树脂,其特征在于,包括如下原料:HDPE、线性低密度聚乙烯、改性纳米碳酸钙,超细纤维,弹性纤维,抗氧剂,润滑剂;所述弹性纤维的长度为1-5mm,所述超细纤维的长度为10-15mm;所述改性纳米碳酸钙是将纳米碳酸钙与偶联剂进行改性制得;所述改性纳米碳酸钙、超细纤维、弹性纤维的质量比为(15-25):(5-10):(5-10)。
进一步地,所述超细纤维为包含涤纶80%和锦纶20%的0.3D以下的纤维。
进一步地,所述弹性纤维为15D的天然乳胶丝、多嵌段聚氨酯纤维以及其他合成共聚物纤维中至少一种。
进一步地,所述改性纳米碳酸钙、超细纤维、弹性纤维的质量比为20:7.5:7.5。
进一步地,以质量份为单位,包括如下原料:HDPE60-70份、线性低密度聚乙烯10-15份、改性纳米碳酸钙15-25份,超细纤维5-10份,弹性纤维5-10份,抗氧剂0.5-2份,润滑剂0.5-5份。
进一步地,所述改性纳米碳酸钙中的偶联剂为铝酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。
进一步地,所述润滑剂为石蜡或聚乙烯蜡。
进一步地,抗氧化剂为抗氧剂B215。
一种上述的高弹性HDPE树脂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将纳米碳酸钙分散在无水乙醇中,加入偶联剂恒温70℃,搅拌1小时,加热蒸发制得改性纳米碳酸钙;
(2)将HDPE、线性低密度聚乙烯、改性纳米碳酸钙,超细纤维,弹性纤维,抗氧剂,润滑剂混合融化并通过模具定径挤出形成高弹性HDPE树脂的初胚;
(3)将初胚冷却定型,并加工成管材。
进一步地,所述步骤1中偶联剂的加入量为纳米碳酸钙的5-10质量%。
本发明具有以下有益效果:
1)线性低密度聚乙烯包含有线性分子,具有高弹性,可以有效的在挤出时增强聚合物的抗坍塌性,以及各向异性;
2)加入超细纤维,弹性纤维利用纤维本身的弹性,可以获得增强的力学强度性能,同时通过不同长度的长短配比,使得纤维在树脂基础过程中,具有不同的取向,且纤维之间互相填充和交错,提升拉伸强度和回弹性,其中从加工容易性和弹性的提升效果考虑,优选超细纤维具有更长的长度。
3)对纳米碳酸钙添加偶联剂进行改性后,其表面经过处理后,更容易分散在聚合物中,从而避免添加的纳米碳酸钙过量导致的力学性能下降。
4)本发明的改性纳米碳酸钙、超细纤维、弹性纤维作为补强体系,通过控制改性纳米碳酸钙、超细纤维、弹性纤维的质量比在一定比例范围内,实现在性能均衡增强,过多的量均不能实现填料的均匀分散并导致力学强度发生局部分化,过小的量不能实现最佳的技术效果。
本发明的高弹性HDPE树脂的拉伸强度和回弹性得到了综合提高,改性纳米碳酸钙、超细纤维、弹性纤维在制备高弹性HDPE树脂过程中起到了协同作用,协同提高了拉伸强度和回弹性,且通过超细纤维和弹性纤维的长短配合,进一步改善了拉伸强度和回弹性。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明,通过以下实例加以说明,这些实例属于本发明的保护范围,但不限制本发明的保护范围。
下面通过更具体的实施例加以说明。
高弹性HDPE树脂,其特征在于,以质量份为单位,包括如下原料:HDPE60-70份、线性低密度聚乙烯10-15份、改性纳米碳酸钙15-25份,超细纤维5-10份,弹性纤维5-10份,抗氧剂0.5-2份,润滑剂0.5-5份。所述弹性纤维的长度为1-5mm,所述超细纤维的长度为10-15mm,通过粉碎机粉碎至预定的平均长度。
所述超细纤维为市售的包含涤纶80%和锦纶20%的0.3D以下的超细纤维。
所述弹性纤维为15D的多嵌段聚氨酯纤维。
所述改性纳米碳酸钙中的偶联剂为铝酸酯偶联剂。
所述润滑剂为石蜡。
抗氧化剂为抗氧剂B215。
一种上述的高弹性HDPE树脂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将纳米碳酸钙分散在无水乙醇中,加入5-10质量%的偶联剂恒温70℃,搅拌1小时,加热蒸发制得改性纳米碳酸钙;
(2)将HDPE、线性低密度聚乙烯、改性纳米碳酸钙,超细纤维,弹性纤维,抗氧剂,润滑剂混合融化并通过模具定径挤出形成高弹性HDPE树脂的初胚;
(3)将初胚冷却定型,并加工成管材。
实施例1
高弹性HDPE树脂,其特征在于,以质量份为单位,包括如下原料:HDPE65份、线性低密度聚乙烯12.5份、改性纳米碳酸钙20份,超细纤维7.5份,弹性纤维7.5份,抗氧剂1份,润滑剂2.5份。所述弹性纤维的长度为2.5mm,所述超细纤维的长度为12.5mm,通过粉碎机粉碎至预定的平均长度。
一种上述的高弹性HDPE树脂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将纳米碳酸钙分散在无水乙醇中,加入7.5质量%的偶联剂恒温70℃,搅拌1小时,加热蒸发制得改性纳米碳酸钙;
(2)将HDPE、线性低密度聚乙烯、改性纳米碳酸钙,超细纤维,弹性纤维,抗氧剂,润滑剂混合融化并通过模具定径挤出形成高弹性HDPE树脂的初胚;
(3)将初胚冷却定型,并加工成管材。
实施例2
高弹性HDPE树脂,其特征在于,以质量份为单位,包括如下原料:HDPE70份、线性低密度聚乙烯10份、改性纳米碳酸钙25份,超细纤维5份,弹性纤维10份,抗氧剂0.5份,润滑剂5份。所述弹性纤维的长度为1mm,所述超细纤维的长度为15mm,通过粉碎机粉碎至预定的平均长度。
一种上述的高弹性HDPE树脂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将纳米碳酸钙分散在无水乙醇中,加入5质量%的偶联剂恒温70℃,搅拌1小时,加热蒸发制得改性纳米碳酸钙;
(2)将HDPE、线性低密度聚乙烯、改性纳米碳酸钙,超细纤维,弹性纤维,抗氧剂,润滑剂混合融化并通过模具定径挤出形成高弹性HDPE树脂的初胚;
(3)将初胚冷却定型,并加工成管材。
实施例3
高弹性HDPE树脂,其特征在于,以质量份为单位,包括如下原料:HDPE60份、线性低密度聚乙烯15份、改性纳米碳酸钙15份,超细纤维10份,弹性纤维5份,抗氧剂2份,润滑剂0.5份。所述弹性纤维的长度为5mm,所述超细纤维的长度为10mm,通过粉碎机粉碎至预定的平均长度。
一种上述的高弹性HDPE树脂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将纳米碳酸钙分散在无水乙醇中,加入5-10质量%的偶联剂恒温70℃,搅拌1小时,加热蒸发制得改性纳米碳酸钙;
(2)将HDPE、线性低密度聚乙烯、改性纳米碳酸钙,超细纤维,弹性纤维,抗氧剂,润滑剂混合融化并通过模具定径挤出形成高弹性HDPE树脂的初胚;
(3)将初胚冷却定型,并加工成管材。
对比例1
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备高弹性HDPE树脂的原料中缺少改性纳米碳酸钙、超细纤维、弹性纤维。
对比例2
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备高弹性HDPE树脂的原料中缺少改性纳米碳酸钙。
对比例3
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备高弹性HDPE树脂的原料中超细纤维。
对比例4
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备高弹性HDPE树脂的原料中缺少弹性纤维。
对比例5
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备高弹性HDPE树脂的原料中所述改性纳米碳酸钙、超细纤维、弹性纤维的质量比为30:2.5:2.5。
对比例6
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备高弹性HDPE树脂的原料中所述改性纳米碳酸钙、超细纤维、弹性纤维的质量比为10:12:15。
对比例7
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备高弹性HDPE树脂的原料中所述改性纳米碳酸钙、超细纤维、弹性纤维的质量比为10:15:3。
对比例8
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备高弹性HDPE树脂的原料中超细纤维、弹性纤维的长度均为2.5mm。
对比例9
与实施例1的制备工艺基本相同,唯有不同的是制备高弹性HDPE树脂的原料中超细纤维、弹性纤维的长度均为12.5mm。
拉伸试验的方法参见ASTM D-638标准,进行制样测试,通过ISO 4662测量回弹性,使用万能材料试验机测试结果如下。
由上表可知:由实施例1-3和对比例1-9的数据可见,施用实施例1的高弹性HDPE树脂的拉伸强度和回弹性得到了综合提高,改性纳米碳酸钙、超细纤维、弹性纤维在制备高弹性HDPE树脂过程中起到了协同作用,协同提高了拉伸强度和回弹性,且通过超细纤维和弹性纤维的长短配合,进一步改善了拉伸强度和回弹性。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明,对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种高弹性HDPE树脂,其特征在于,包括如下原料:HDPE、线性低密度聚乙烯、改性纳米碳酸钙,超细纤维,弹性纤维,抗氧剂,润滑剂;所述弹性纤维的长度为1-5mm,所述超细纤维的长度为10-15mm;所述改性纳米碳酸钙是将纳米碳酸钙与偶联剂进行改性制得;所述改性纳米碳酸钙、超细纤维、弹性纤维的质量比为(15-25):(5-10):(5-10)。
2.根据权利要求1所述的高弹性HDPE树脂,其特征在于,所述超细纤维为包含涤纶80%和锦纶20%的0.3D以下的纤维。
3.根据权利要求1所述的高弹性HDPE树脂,其特征在于,所述弹性纤维为15D的天然乳胶丝、多嵌段聚氨酯纤维以及其他合成共聚物纤维中至少一种。
4.根据权利要求1所述的高弹性HDPE树脂,其特征在于,所述改性纳米碳酸钙、超细纤维、弹性纤维的质量比为20:7.5:7.5。
5.根据权利要求1所述的高弹性HDPE树脂,其特征在于,以质量份为单位,包括如下原料:HDPE60-70份、线性低密度聚乙烯10-15份、改性纳米碳酸钙15-25份,超细纤维5-10份,弹性纤维5-10份,抗氧剂0.5-2份,润滑剂0.5-5份。
6.根据权利要求1所述的高弹性HDPE树脂,其特征在于,所述改性纳米碳酸钙中的偶联剂为铝酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。
7.根据权利要求1所述的高弹性HDPE树脂,其特征在于,所述润滑剂为石蜡或聚乙烯蜡。
8.根据权利要求1所述的高弹性HDPE树脂,其特征在于,抗氧化剂为抗氧剂B215。
9.一种根据权利要求1-8所述的高弹性HDPE树脂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将纳米碳酸钙分散在无水乙醇中,加入偶联剂恒温70℃,搅拌1小时,加热蒸发制得改性纳米碳酸钙;
(2)将HDPE、线性低密度聚乙烯、改性纳米碳酸钙,超细纤维,弹性纤维,抗氧剂,润滑剂混合融化并通过模具定径挤出形成高弹性HDPE树脂的初胚;
(3)将初胚冷却定型,并加工成管材。
10.根据权利要求9所述的高弹性HDPE树脂的制备方法,其特征在于,所述步骤1中偶联剂的加入量为纳米碳酸钙的5-10质量%。
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