CN113667207A - 一种聚乙烯（pe）复合材料的制备方法 - Google Patents

一种聚乙烯（pe）复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚乙烯(PE)复合材料的制备方法，按照重量份数计，包括以下成分：PE树脂80～120份、自制改性蒙脱土15～30份、乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物12～18份、滑石粉2～6份、玻璃纤维10～16份、木质素10～15份、聚乙烯蜡15～25份、线性低密度聚乙烯20～35份、聚乙二醇15～20份、抗氧剂0.5～1.2份。本发明制备的聚乙烯(PE)复合材料具有优异的力学性能和抗老化性能。

Description

一种聚乙烯(PE)复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种聚乙烯(PE)复合材料的制备方法。
背景技术
复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料。一般定义的复合材料需满足以下条件：复合材料必须是人造的，是人们根据需要设计制造的材料；复合材料必须由两种或两种以上化学、物理性质不同的材料组分，以所设计的形式、比例、分布组合而成，各组分之间有明显的界面存在；它具有结构可设计性，可进行复合结构设计；复合材料不仅保持各组分材料性能的优点，而且通过各组分性能的互补和关联可以获得单一组成材料所不能达到的综合性能。
复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属。聚乙烯(PE)是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上，也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。聚乙烯(PE)无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良。目前以聚乙烯为基体的复合材料由于性能优良、成本低而得到了广泛应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚乙烯(PE)复合材料的制备方法，按照重量份数计，包括以下成分：PE树脂80～120份、自制改性蒙脱土15～30份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物12～18份、滑石粉2～6份、玻璃纤维10～16份、木质素10～15份、聚乙烯蜡15～25份、线性低密度聚乙烯20～35份、聚乙二醇15～20份、抗氧剂0.5～1.2份。
进一步地，所述自制蒙脱土有以下方法制备：
1)将收集来的鹅耳枥晒干进行粉碎，过500～800目网晒，然后将其加入到体积比为1:1的乙醇和水的混合溶液中，搅拌10～30min后静置20～50h，抽滤收集滤液，备用。
2)然后将蒙脱土加入到步骤1)收集的滤液中搅拌15～30h后，冷冻干燥；其中蒙脱土和步骤1)收集的滤液的质量比为(1～2):(3～8)。
进一步地，所述鹅耳枥和体积比为1:1的乙醇和水的混合溶液的质量比为(2～6):(12～40)。
进一步地，所述抗氧剂选自抗氧剂2246、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、抗氧剂425、抗氧剂2246-S、抗氧剂330。
其制备方法包括以下步骤：
S1：按照上述配比将上述原料进行称量。
S2：将PE树脂和聚乙烯蜡加入到高速混料机中进行混合10～20min，然后加入自制改性蒙脱土搅拌至120～140℃后加入乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、滑石粉、玻璃纤维、木质素、线性低密度聚乙烯、聚乙二醇、抗氧剂，搅拌6～12min后出料。
S3：将步骤S2得到的物料加入到双螺杆挤出机中，挤出造粒得到所述复合材料。
进一步地，所述双螺杆挤出机各区间的温度为125～140℃、145～150℃、155～160℃、162～166℃、166～172℃、150～155℃。
进一步地，所述挤压切粒温度为135～140℃，其中主机转速为300～350rpm，切粒机频率为20～30Hz。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明中，采用PE树脂、自制改性蒙脱土、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、滑石粉、玻璃纤维、木质素、聚乙烯蜡、线性低密度聚乙烯、聚乙二醇、抗氧剂作为原料制备出聚乙烯(PE)复合材料，其中通过提取鹅耳枥中的物质，再次改性蒙脱土得到自制改性蒙脱土，具有良好的抗老化性能，最终得到的聚乙烯(PE)复合材料具有优异的力学性能和抗老化性能。
具体实施方式
下面对本发明实施例作具体详细的说明，本实施例在本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
实施例1
一种聚乙烯(PE)复合材料的制备方法，按照重量份数计，包括以下成分：PE树脂80份、自制改性蒙脱土15份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物12份、滑石粉2份、玻璃纤维10份、木质素10份、聚乙烯蜡15份、线性低密度聚乙烯20～35份、聚乙二醇15份、抗氧剂2246 0.5份。
进一步地，所述自制蒙脱土有以下方法制备：
1)将收集来的鹅耳枥晒干进行粉碎，过500目网晒，然后将其加入到体积比为1:1的乙醇和水的混合溶液中，搅拌10min后静置20h，抽滤收集滤液，备用；其中鹅耳枥和体积比为1:1的乙醇和水的混合溶液的质量比为2:12。
2)然后将蒙脱土加入到步骤1)收集的滤液中搅拌15h后，冷冻干燥；其中蒙脱土和步骤1)收集的滤液的质量比为1:3。
其制备方法包括以下步骤：
S1：按照上述配比将上述原料进行称量。
S2：将PE树脂和聚乙烯蜡加入到高速混料机中进行混合10min，然后加入自制改性蒙脱土搅拌至120℃后加入乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、滑石粉、玻璃纤维、木质素、线性低密度聚乙烯、聚乙二醇、抗氧剂，搅拌6min后出料。
S3：将步骤S2得到的物料加入到双螺杆挤出机中，挤出造粒得到所述复合材料；双螺杆挤出机各区间的温度为125℃、145℃、155℃、162℃、166℃、150℃；挤压切粒温度为135℃，其中主机转速为300rpm，切粒机频率为20Hz。
实施例2
一种聚乙烯(PE)复合材料的制备方法，按照重量份数计，包括以下成分：PE树脂120份、自制改性蒙脱土30份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物18份、滑石粉6份、玻璃纤维16份、木质素15份、聚乙烯蜡25份、线性低密度聚乙烯35份、聚乙二醇20份、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯1.2份。
进一步地，所述自制蒙脱土有以下方法制备：
1)将收集来的鹅耳枥晒干进行粉碎，过800目网晒，然后将其加入到体积比为1:1的乙醇和水的混合溶液中，搅拌30min后静置50h，抽滤收集滤液，备用；其中鹅耳枥和体积比为1:1的乙醇和水的混合溶液的质量比为6:40。
2)然后将蒙脱土加入到步骤1)收集的滤液中搅拌30h后，冷冻干燥；其中蒙脱土和步骤1)收集的滤液的质量比为2:8。
其制备方法包括以下步骤：
S1：按照上述配比将上述原料进行称量。
S2：将PE树脂和聚乙烯蜡加入到高速混料机中进行混合20min，然后加入自制改性蒙脱土搅拌至140℃后加入乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、滑石粉、玻璃纤维、木质素、线性低密度聚乙烯、聚乙二醇、抗氧剂，搅拌12min后出料。
S3：将步骤S2得到的物料加入到双螺杆挤出机中，挤出造粒得到所述复合材料；双螺杆挤出机各区间的温度为140℃、150℃、160℃、166℃、172℃、155℃；挤压切粒温度为140℃，其中主机转速为350rpm，切粒机频率为30Hz。
实施例3
一种聚乙烯(PE)复合材料的制备方法，按照重量份数计，包括以下成分：PE树脂95份、自制改性蒙脱土20份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物14份、滑石粉4份、玻璃纤维12份、木质素12份、聚乙烯蜡20份、线性低密度聚乙烯25份、聚乙二醇17份、抗氧剂425 0.8份。
进一步地，所述自制蒙脱土有以下方法制备：
1)将收集来的鹅耳枥晒干进行粉碎，过600目网晒，然后将其加入到体积比为1:1的乙醇和水的混合溶液中，搅拌20min后静置30h，抽滤收集滤液，备用；其中鹅耳枥和体积比为1:1的乙醇和水的混合溶液的质量比为4:20。
2)然后将蒙脱土加入到步骤1)收集的滤液中搅拌20h后，冷冻干燥；其中蒙脱土和步骤1)收集的滤液的质量比为1.4:5。
其制备方法包括以下步骤：
S1：按照上述配比将上述原料进行称量。
S2：将PE树脂和聚乙烯蜡加入到高速混料机中进行混合15min，然后加入自制改性蒙脱土搅拌至130℃后加入乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、滑石粉、玻璃纤维、木质素、线性低密度聚乙烯、聚乙二醇、抗氧剂，搅拌8min后出料。
S3：将步骤S2得到的物料加入到双螺杆挤出机中，挤出造粒得到所述复合材料；双螺杆挤出机各区间的温度为130℃、146℃、157℃、164℃、168℃、152℃；挤压切粒温度为137℃，其中主机转速为320rpm，切粒机频率为25Hz。
实施例4
一种聚乙烯(PE)复合材料的制备方法，按照重量份数计，包括以下成分：PE树脂110份、自制改性蒙脱土25份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物16份、滑石粉5份、玻璃纤维15份、木质素14份、聚乙烯蜡23份、线性低密度聚乙烯32份、聚乙二醇18份、抗氧剂2246-S 1份。
进一步地，所述自制蒙脱土有以下方法制备：
1)将收集来的鹅耳枥晒干进行粉碎，过700目网晒，然后将其加入到体积比为1:1的乙醇和水的混合溶液中，搅拌25min后静置40h，抽滤收集滤液，备用；其中鹅耳枥和体积比为1:1的乙醇和水的混合溶液的质量比为5:30。
2)然后将蒙脱土加入到步骤1)收集的滤液中搅拌25h后，冷冻干燥；其中蒙脱土和步骤1)收集的滤液的质量比为1.8:6。
其制备方法包括以下步骤：
S1：按照上述配比将上述原料进行称量。
S2：将PE树脂和聚乙烯蜡加入到高速混料机中进行混合18min，然后加入自制改性蒙脱土搅拌至1135℃后加入乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、滑石粉、玻璃纤维、木质素、线性低密度聚乙烯、聚乙二醇、抗氧剂，搅拌10min后出料。
S3：将步骤S2得到的物料加入到双螺杆挤出机中，挤出造粒得到所述复合材料；双螺杆挤出机各区间的温度为136℃、149℃、158℃、162～166℃、170℃、154℃；挤压切粒温度为138℃，其中主机转速为340rpm，切粒机频率为28Hz。
性能测试：(1)对实施例1～4制备的聚乙烯(PE)复合材料按照标准GB/T 1040-2006测试其拉伸强度和断裂伸长率；按照标准GB/T 1040-2008测试其冲击强度；按照标准GB/T 9341-2000测试其弯曲强度，测试结果如表1所示，
(2)实施例1～4制备的聚乙烯(PE)复合材料热氧老化测试按照GB/T7141-2008进行；紫外老化测试按照ASTMG154-2006进行，分别测定热氧老化和紫外老化后的抗冲击强度和拉伸强度，其结果如表2所示，
表1.测试结果：
Figure BDA0003258360470000061
从表1中可以看出，本发明实施例1～4制备的聚乙烯(PE)复合材料具有优异的力学性能。
表2.测试结果：
Figure BDA0003258360470000062
从表2中可以看出，实施例1～4所制备的聚乙烯(PE)复合材料具有优异的抗老化性能。

Claims (5)

1.一种聚乙烯(PE)复合材料的制备方法，其特征在于，按照重量份数计，包括以下成分：PE树脂80～120份、自制改性蒙脱土15～30份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物12～18份、滑石粉2～6份、玻璃纤维10～16份、木质素10～15份、聚乙烯蜡15～25份、线性低密度聚乙烯20～35份、聚乙二醇15～20份、抗氧剂0.5～1.2份；
所述自制蒙脱土有以下方法制备：
1)将收集来的鹅耳枥晒干进行粉碎，过500～800目网晒，然后将其加入到体积比为1:1的乙醇和水的混合溶液中，搅拌10～30min后静置20～50h，抽滤收集滤液，备用；
2)然后将蒙脱土加入到步骤1)收集的滤液中搅拌15～30h后，冷冻干燥；其中
蒙脱土和步骤1)收集的滤液的质量比为(1～2):(3～8)；
所述制备方法包括以下步骤：
S1：按照上述配比将上述原料进行称量；
S2：将PE树脂和聚乙烯蜡加入到高速混料机中进行混合10～20min，然后加入自制改性蒙脱土搅拌至120～140℃后加入乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、滑石粉、玻璃纤维、木质素、线性低密度聚乙烯、聚乙二醇、抗氧剂，搅拌6～12min后出料；
S3：将步骤S2得到的物料加入到双螺杆挤出机中，挤出造粒得到所述复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种聚乙烯(PE)复合材料的制备方法，其特征在于，所述鹅耳枥和体积比为1:1的乙醇和水的混合溶液的质量比为(2～6):(12～40)。
3.根据权利要求1所述的一种聚乙烯(PE)复合材料的制备方法，其特征在于，所述抗氧剂选自抗氧剂2246、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、抗氧剂425、抗氧剂2246-S、抗氧剂330。
4.根据权利要求1所述的一种聚乙烯(PE)复合材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机各区间的温度为125～140℃、145～150℃、155～160℃、162～166℃、166～172℃、150～155℃。
5.根据权利要求1所述的一种聚乙烯(PE)复合材料的制备方法，其特征在于，所述挤压切粒温度为135～140℃，其中主机转速为300～350rpm，切粒机频率为20～30Hz。
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