CN111117035A - 一种改性聚乙烯合金塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性聚乙烯合金塑料的制备方法，包括如下步骤：将球形石英粉分散在乙醇水溶液中，加入十六烷基三甲基溴化铵搅拌，搅拌过程中调节温度至80‑90℃，搅拌状态下加入1‑4份氧化石墨烯继续搅拌，抽滤，温水洗涤2‑3次，干燥，粉碎得到预处理石英粉；将聚乙烯、预处理石英粉、聚氯乙烯与聚碳酸酯熔融共混，挤出造粒，得到改性聚乙烯母粒；将改性聚乙烯母粒、乙烯‑丙烯酸甲酯、聚乙烯基倍半硅氧烷、聚四氟乙烯、3‑苯磺酰基苯磺酸钾、抗氧剂1010、润滑剂熔融共混，挤出造粒，然后调节温度至210‑220℃进行注塑，模具温度为90‑100℃，注射压力为45‑55MPa，得到改性聚乙烯合金塑料。
Description
技术领域
本发明涉及塑料制品技术领域，尤其涉及一种改性聚乙烯合金塑料及其制备方法。
背景技术
塑料袋是人们生活的日常用品，一般采用聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物制成，是人们日常生活中必不可少的物品，中国每年都要消耗大量的塑料袋，常被用来装其他物品，因其廉价、重量极轻、容量大、便于收纳的优点被广泛使用。
聚乙烯是一种常见的塑料袋原材料，但聚乙烯的耐磨性较差，在用于承装较重的垃圾时，强度往往无法达到要求。一般通过矿物作为填充料进行增强，矿物增强后聚乙烯材料具有优异的硬度与刚性，但同时由于材料中含有矿物填充料，导致产品表面易产小凹痕(即麻点缺陷)，耐拉伸效果变差，力学性能变差，需要增大袋体的厚度以提升塑料袋的强度，以满足使用要求，如此不仅会造成塑料袋的成本大大增加，而且厚重的塑料袋使其市场竞争力变差。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种改性聚乙烯合金塑料及其制备方法。
一种改性聚乙烯合金塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将球形石英粉分散在乙醇水溶液中，加入十六烷基三甲基溴化铵搅拌，搅拌过程中调节温度至80-90℃，搅拌状态下加入氧化石墨烯继续搅拌，抽滤，温水洗涤2-3次，干燥，粉碎得到预处理石英粉；
S2、将聚乙烯、预处理石英粉、聚氯乙烯与聚碳酸酯熔融共混，挤出造粒，得到改性聚乙烯母粒；
S3、将改性聚乙烯母粒、乙烯-丙烯酸甲酯、聚乙烯基倍半硅氧烷、聚四氟乙烯、3-苯磺酰基苯磺酸钾、抗氧剂1010、润滑剂熔融共混，挤出造粒，然后调节温度至210-220℃进行注塑，模具温度为90-100℃，注射压力为45-55MPa，得到改性聚乙烯合金塑料。
优选地，S1中，乙醇水溶液的浓度为40-60wt％。
优选地，S1中，温水的温度为50-60℃。
优选地，S1中，球形石英粉、乙醇水溶液、十六烷基三甲基溴化铵、氧化石墨烯的质量比为4-12：50-100：0.1-0.5：1-4。
优选地，S2中，聚乙烯、预处理石英粉、聚氯乙烯与聚碳酸酯的质量比为70：2-4：20-40：5-15。
优选地，S2中，采用双螺杆挤出机进行熔融共混、挤出造粒，双螺杆挤出机转速为50-70r/min，一区温度为210-220℃、二区温度为230-240℃、三区温度为255-265℃，机头温度为245-250℃。
优选地，S3中，改性聚乙烯母粒、乙烯-丙烯酸甲酯、聚乙烯基倍半硅氧烷、聚四氟乙烯、3-苯磺酰基苯磺酸钾、抗氧剂1010、润滑剂的质量比为100：0.5-1.5：1-2：1-2：0.1-0.2：1-2：1-2。
优选地，S3中，采用双螺杆挤出机进行熔融共混、挤出造粒，双螺杆挤出机转速为60-100r/min，一区温度为190-205℃、二区温度为210-216℃、三区温度为225-230℃、四区温度为232-242℃、五区温度为250-258℃、六区温度为240-246℃，机头温度为215-225℃。
一种改性聚乙烯合金塑料，采用上述改性聚乙烯合金塑料的制备方法制得。
上述聚丙烯为白色、无臭、无味固体，熔点为165-170℃，相对密度为0.90-0.91，引燃温度为420℃，可用作工程塑料，适用于制电视机、收音机外壳、电气绝缘材料、防腐管道、板材、储槽等，可用于编织包装袋、包装薄膜等；而聚乙烯，有韧性的树脂质颗粒或粉末，白色，有蜡味，闪点为231℃，溶解性为不溶且浮在水上；聚乙烯，增加光滑度，耐拉伸，力学性能好。
本发明的技术效果如下所示：
(1)本发明S1中，十六烷基三甲基溴化铵充分吸附在球形石英的空隙中，而氧化石墨烯片层上的负电荷与十六烷基三甲基溴化铵产生电荷吸引，从而使氧化石墨烯包覆在球形石英的表面，同时本发明意外发现，如此处理既可保留球形石英的分散性能，促使原料间分散更加均匀，原料间空隙极小，制品表面光滑，又能增强其与聚乙烯基体的界面相容性，提高塑料制品的抗冲击性能与柔韧性，力学性能优异；
(2)本发明中，球形石英粉颗粒容易团聚，球形石英粉与聚乙烯、聚氯乙烯及聚碳酸酯的结合能力弱，通过对球形石英粉接枝处理制备的预处理石英粉可以超高量分散在聚乙烯、聚氯乙烯及聚碳酸酯中，进而有效提高聚乙烯、聚氯乙烯及聚碳酸酯与其他材料成份的结合强度，从而提高塑料制品的抗冲击性能，塑料不易断裂，力学强度进一步增强；
(3)本发明所得预处理石英粉的表面接枝有氧化石墨烯，具有较大的比表面积与极小的密度，与聚乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯熔融共混时，可在塑料合金中均匀形成片层网结构，一方面保证塑料合金的力学强度，另一方面可抑制塑料制品在高温状态下内部分子的热运动，避免组分的迁移运动导致改变塑料合金的变形现象，本发明制品长时间受力均匀，可最大限度的增强塑料的抗冲击性能，塑料不易破损。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
一种改性聚乙烯合金塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将4kg球形石英粉分散在100kg浓度为40wt％的乙醇水溶液中，加入0.5kg十六烷基三甲基溴化铵搅拌5min，搅拌速度为1500r/min，搅拌过程中调节温度至80℃，搅拌状态下加入4kg氧化石墨烯继续搅拌2min，抽滤，用温度为60℃的水洗涤2次，干燥，粉碎得到预处理石英粉；
S2、将70kg聚乙烯、4kg预处理石英粉、20kg聚氯乙烯与15kg聚碳酸酯一起采用双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒，其中双螺杆挤出机的一区温度为210℃、二区温度为240℃、三区温度为255℃，机头温度为250℃，转速为50r/min，得到改性聚乙烯母粒；
S3、将100kg改性聚乙烯母粒、1.5kg乙烯-丙烯酸甲酯、1kg聚乙烯基倍半硅氧烷、2kg聚四氟乙烯、0.1kg3-苯磺酰基苯磺酸钾、2kg抗氧剂1010、1kg润滑剂采用双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒，其中双螺杆挤出机的一区温度为205℃、二区温度为210℃、三区温度为230℃、四区温度为232℃、五区温度为258℃、六区温度为240℃，机头温度为225℃，转速为60r/min，然后将所得粒料在220℃注塑，其中模具温度为90℃，注射压力为55MPa，得到改性聚乙烯合金塑料。
实施例2
一种改性聚乙烯合金塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将12kg球形石英粉分散在50kg浓度为60wt％的乙醇水溶液中，加入0.1kg十六烷基三甲基溴化铵搅拌15min，搅拌速度为1200r/min，搅拌过程中调节温度至90℃，搅拌状态下加入1kg氧化石墨烯继续搅拌10min，抽滤，用温度为50℃的水洗涤3次，干燥，粉碎得到预处理石英粉；
S2、将70kg聚乙烯、2kg预处理石英粉、40kg聚氯乙烯与5kg聚碳酸酯一起采用双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒，其中双螺杆挤出机的一区温度为220℃、二区温度为230℃、三区温度为265℃，机头温度为245℃，转速为70r/min，得到改性聚乙烯母粒；
S3、将100kg改性聚乙烯母粒、0.5kg乙烯-丙烯酸甲酯、2kg聚乙烯基倍半硅氧烷、1kg聚四氟乙烯、0.2kg3-苯磺酰基苯磺酸钾、1kg抗氧剂1010、2kg润滑剂采用双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒，其中双螺杆挤出机的一区温度为190℃、二区温度为216℃、三区温度为225℃、四区温度为242℃、五区温度为250℃、六区温度为246℃，机头温度为215℃，转速为100r/min，然后将所得粒料在210℃注塑，其中模具温度为100℃，注射压力为45MPa，得到改性聚乙烯合金塑料。
实施例3
一种改性聚乙烯合金塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将6kg球形石英粉分散在80kg浓度为45wt％的乙醇水溶液中，加入0.4kg十六烷基三甲基溴化铵搅拌8min，搅拌速度为1400r/min，搅拌过程中调节温度至82℃，搅拌状态下加入3kg氧化石墨烯继续搅拌4min，抽滤，用温度为58℃的水洗涤2次，干燥，粉碎得到预处理石英粉；
S2、将70kg聚乙烯、3.5kg预处理石英粉、25kg聚氯乙烯与12kg聚碳酸酯一起采用双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒，其中双螺杆挤出机的一区温度为212℃、二区温度为237℃、三区温度为258℃，机头温度为248℃，转速为55r/min，得到改性聚乙烯母粒；
S3、将100kg改性聚乙烯母粒、1.2kg乙烯-丙烯酸甲酯、1.2kg聚乙烯基倍半硅氧烷、1.7kg聚四氟乙烯、0.13kg3-苯磺酰基苯磺酸钾、1.8kg抗氧剂1010、1.3kg润滑剂采用双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒，其中双螺杆挤出机的一区温度为200℃、二区温度为212℃、三区温度为228℃、四区温度为234℃、五区温度为256℃、六区温度为242℃，机头温度为222℃，转速为70r/min，然后将所得粒料在218℃注塑，其中模具温度为93℃，注射压力为52MPa，得到改性聚乙烯合金塑料。
实施例4
一种改性聚乙烯合金塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将10kg球形石英粉分散在60kg浓度为55wt％的乙醇水溶液中，加入0.2kg十六烷基三甲基溴化铵搅拌12min，搅拌速度为1300r/min，搅拌过程中调节温度至88℃，搅拌状态下加入2kg氧化石墨烯继续搅拌8min，抽滤，用温度为52℃的水洗涤3次，干燥，粉碎得到预处理石英粉；
S2、将70kg聚乙烯、2.5kg预处理石英粉、35kg聚氯乙烯与8kg聚碳酸酯一起采用双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒，其中双螺杆挤出机的一区温度为218℃、二区温度为233℃、三区温度为262℃，机头温度为246℃，转速为65r/min，得到改性聚乙烯母粒；
S3、将100kg改性聚乙烯母粒、0.8kg乙烯-丙烯酸甲酯、1.8kg聚乙烯基倍半硅氧烷、1.3kg聚四氟乙烯、0.17kg3-苯磺酰基苯磺酸钾、1.2kg抗氧剂1010、1.7kg润滑剂采用双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒，其中双螺杆挤出机的一区温度为195℃、二区温度为214℃、三区温度为226℃、四区温度为240℃、五区温度为252℃、六区温度为244℃，机头温度为218℃，转速为90r/min，然后将所得粒料在212℃注塑，其中模具温度为97℃，注射压力为48MPa，得到改性聚乙烯合金塑料。
实施例5
一种改性聚乙烯合金塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将8kg球形石英粉分散在70kg浓度为50wt％的乙醇水溶液中，加入0.3kg十六烷基三甲基溴化铵搅拌10min，搅拌速度为1350r/min，搅拌过程中调节温度至85℃，搅拌状态下加入2.5kg氧化石墨烯继续搅拌6min，抽滤，用温度为55℃的水洗涤3次，干燥，粉碎得到预处理石英粉；
S2、将70kg聚乙烯、3kg预处理石英粉、30kg聚氯乙烯与10kg聚碳酸酯一起采用双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒，其中双螺杆挤出机的一区温度为215℃、二区温度为235℃、三区温度为260℃，机头温度为247℃，转速为60r/min，得到改性聚乙烯母粒；
S3、将100kg改性聚乙烯母粒、1kg乙烯-丙烯酸甲酯、1.5kg聚乙烯基倍半硅氧烷、1.5kg聚四氟乙烯、0.15kg3-苯磺酰基苯磺酸钾、1.5kg抗氧剂1010、1.5kg润滑剂采用双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒，其中双螺杆挤出机的一区温度为198℃、二区温度为213℃、三区温度为227℃、四区温度为237℃、五区温度为254℃、六区温度为243℃，机头温度为220℃，转速为80r/min，然后将所得粒料在215℃注塑，其中模具温度为95℃，注射压力为50MPa，得到改性聚乙烯合金塑料。
对比例1
一种改性聚乙烯合金塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将8kg球形石英粉分散在70kg浓度为50wt％的乙醇水溶液中，加入0.3kg十六烷基三甲基溴化铵搅拌10min，搅拌速度为1350r/min，搅拌过程中调节温度至85℃，搅拌状态下加入2.5kg氧化石墨烯继续搅拌6min，抽滤，用温度为55℃的水洗涤3次，干燥，粉碎得到预处理石英粉；
S2、将110kg聚乙烯、3kg预处理石英粉一起采用双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒，其中双螺杆挤出机的一区温度为215℃、二区温度为235℃、三区温度为260℃，机头温度为247℃，转速为60r/min，得到改性聚乙烯母粒；
S3、将100kg改性聚乙烯母粒、1kg乙烯-丙烯酸甲酯、1.5kg聚乙烯基倍半硅氧烷、1.5kg聚四氟乙烯、0.15kg3-苯磺酰基苯磺酸钾、1.5kg抗氧剂1010、1.5kg润滑剂采用双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒，其中双螺杆挤出机的一区温度为198℃、二区温度为213℃、三区温度为227℃、四区温度为237℃、五区温度为254℃、六区温度为243℃，机头温度为220℃，转速为80r/min，然后将所得粒料在215℃注塑，其中模具温度为95℃，注射压力为50MPa，得到改性聚乙烯合金塑料。
对比例2
一种改性聚乙烯合金塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将70kg聚乙烯、3kg球形石英粉、30kg聚氯乙烯与10kg聚碳酸酯一起采用双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒，其中双螺杆挤出机的一区温度为215℃、二区温度为235℃、三区温度为260℃，机头温度为247℃，转速为60r/min，得到改性聚乙烯母粒；
S2、将100kg改性聚乙烯母粒、1kg乙烯-丙烯酸甲酯、1.5kg聚乙烯基倍半硅氧烷、1.5kg聚四氟乙烯、0.15kg3-苯磺酰基苯磺酸钾、1.5kg抗氧剂1010、1.5kg润滑剂采用双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒，其中双螺杆挤出机的一区温度为198℃、二区温度为213℃、三区温度为227℃、四区温度为237℃、五区温度为254℃、六区温度为243℃，机头温度为220℃，转速为80r/min，然后将所得粒料在215℃注塑，其中模具温度为95℃，注射压力为50MPa，得到改性聚乙烯合金塑料。
对比例3
一种改性聚乙烯合金塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将8kg高岭土粉分散在70kg浓度为50wt％的乙醇水溶液中，加入0.3kg十六烷基三甲基溴化铵搅拌10min，搅拌速度为1350r/min，搅拌过程中调节温度至85℃，搅拌状态下加入2.5kg氧化石墨烯继续搅拌6min，抽滤，用温度为55℃的水洗涤3次，干燥，粉碎得到预处理高岭土；
S2、将70kg聚乙烯、3kg预处理高岭土、30kg聚氯乙烯与10kg聚碳酸酯一起采用双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒，其中双螺杆挤出机的一区温度为215℃、二区温度为235℃、三区温度为260℃，机头温度为247℃，转速为60r/min，得到改性聚乙烯母粒；
S3、将100kg改性聚乙烯母粒、1kg乙烯-丙烯酸甲酯、1.5kg聚乙烯基倍半硅氧烷、1.5kg聚四氟乙烯、0.15kg3-苯磺酰基苯磺酸钾、1.5kg抗氧剂1010、1.5kg润滑剂采用双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒，其中双螺杆挤出机的一区温度为198℃、二区温度为213℃、三区温度为227℃、四区温度为237℃、五区温度为254℃、六区温度为243℃，机头温度为220℃，转速为80r/min，然后将所得粒料在215℃注塑，其中模具温度为95℃，注射压力为50MPa，得到改性聚乙烯合金塑料。
将实施例5和对比例1-3所得改性聚乙烯合金塑料进行性能测试，其试样尺寸为50mm×30mm×5mm，其结果如下：
| 实施例5 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | |
| 纵向拉伸强度，Mpa | 15.8 | 9.3 | 10.6 | 12.5 |
| 纵向断裂伸长率，％ | 35 | 47 | 30 | 31 |
| 横向拉伸强度，Mpa | 14.7 | 8.9 | 10.0 | 11.8 |
| 横向断裂伸长率，％ | 32 | 40 | 28 | 30 |
| 冲击强度，kJ/m<sup>2</sup> | 16.5 | 10.2 | 12.0 | 13.3 |
| 表面粗糙程度 | 光滑 | 光滑 | 小凹痕多 | 小凹痕少 |
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种改性聚乙烯合金塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将球形石英粉分散在乙醇水溶液中，加入十六烷基三甲基溴化铵搅拌，搅拌过程中调节温度至80-90℃，搅拌状态下加入氧化石墨烯继续搅拌，抽滤，温水洗涤2-3次，干燥，粉碎得到预处理石英粉；
S2、将聚乙烯、预处理石英粉、聚氯乙烯与聚碳酸酯熔融共混，挤出造粒，得到改性聚乙烯母粒；
S3、将改性聚乙烯母粒、乙烯-丙烯酸甲酯、聚乙烯基倍半硅氧烷、聚四氟乙烯、3-苯磺酰基苯磺酸钾、抗氧剂1010、润滑剂熔融共混，挤出造粒，然后调节温度至210-220℃进行注塑，模具温度为90-100℃，注射压力为45-55MPa，得到改性聚乙烯合金塑料。
2.根据权利要求1所述改性聚乙烯合金塑料的制备方法，其特征在于，S1中，乙醇水溶液的浓度为40-60wt％。
3.根据权利要求1所述改性聚乙烯合金塑料的制备方法，其特征在于，S1中，温水的温度为50-60℃。
4.根据权利要求1所述改性聚乙烯合金塑料的制备方法，其特征在于，S1中，球形石英粉、乙醇水溶液、十六烷基三甲基溴化铵、氧化石墨烯的质量比为4-12：50-100：0.1-0.5：1-4。
5.根据权利要求1所述改性聚乙烯合金塑料的制备方法，其特征在于，S2中，聚乙烯、预处理石英粉、聚氯乙烯与聚碳酸酯的质量比为70：2-4：20-40：5-15。
6.根据权利要求1所述改性聚乙烯合金塑料的制备方法，其特征在于，S2中，采用双螺杆挤出机进行熔融共混、挤出造粒，双螺杆挤出机转速为50-70r/min，一区温度为210-220℃、二区温度为230-240℃、三区温度为255-265℃，机头温度为245-250℃。
7.根据权利要求1所述改性聚乙烯合金塑料的制备方法，其特征在于，S3中，改性聚乙烯母粒、乙烯-丙烯酸甲酯、聚乙烯基倍半硅氧烷、聚四氟乙烯、3-苯磺酰基苯磺酸钾、抗氧剂1010、润滑剂的质量比为100：0.5-1.5：1-2：1-2：0.1-0.2：1-2：1-2。
8.根据权利要求1所述改性聚乙烯合金塑料的制备方法，其特征在于，S3中，采用双螺杆挤出机进行熔融共混、挤出造粒，双螺杆挤出机转速为60-100r/min，一区温度为190-205℃、二区温度为210-216℃、三区温度为225-230℃、四区温度为232-242℃、五区温度为250-258℃、六区温度为240-246℃，机头温度为215-225℃。
9.一种改性聚乙烯合金塑料，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述改性聚乙烯合金塑料的制备方法制得。
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| CN112250934A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-01-22 | 深圳中轩生态环境科技有限公司 | 一种聚乙烯改性的高强复合合金材料制备方法 |
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