CN113956560B - 一种高强度耐热聚乙烯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度耐热聚乙烯材料及其制备方法，所述高强度耐热聚乙烯材料包括以下重量份的原料：聚乙烯树脂55份～75份、马来酸酐接枝聚丙烯20份～40份、含硅芳炔树脂5份～15份、耐热改性填料15份～25份、纳米碳化锆5份～10份、改性碳纳米管3份～8份、石墨烯5份～15份、抗氧剂0.5份～5份、聚乙烯蜡2份～8份、玄武岩纤维粉5份～12份、稀土化合物2份～5份、增韧剂3份～6份、相容剂2份～5份。本发明在保证聚乙烯材料具有一定的拉伸强度和弯曲强度的前提下，大幅度提高了聚乙烯材料的耐热性能，本发明添加聚乙烯蜡和相容剂，能够保证在共混体系中改善两相界面黏结状况，实现多种无机填料与树脂之间多相体系的稳定。

Description

一种高强度耐热聚乙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种高强度耐热聚乙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚乙烯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。耐热聚乙烯是采用特殊的分子设计和合成工艺生产的中密度聚乙烯，按照共聚单体不同分为乙烯与辛烯共聚、乙烯和己烯共聚以及乙烯和丁烯共聚三种耐热聚乙烯。聚乙烯材料的维卡软化温度为105℃，其维卡软化温度较低，耐热性能较差，在长期使用过程中，聚乙烯材料的性能下降，使用寿命缩短。因此聚乙烯耐热性能的提高一直是人们重点关注的课题。
中国专利CN112521674A公开了一种耐高温超高分子量聚乙烯复合材料，包括如下重量份数的原料：超高分子量聚乙烯60-80份、高密度聚乙烯7-25份、纳米碳化硅1-3份、碳酸钙2-5份、三氧化二铝2-5份、耐火土1-2份、抗氧剂0.3-0.5份、高分子偶联剂0.1-0.3份、硬脂酸钙0.2-0.5份、PE蜡0.2-0.5份。上述专利；选取纳米碳化硅、三氧化二铝、碳酸钙做耐热填料，纳米碳化硅可以直接分散到大分子链中，阻碍分子链热运动，提高体系耐热性，同时在UHMWPE/HDPE混合树脂中起到骨架的作用，有利于产品的外形和尺寸的稳定；耐火土在硅烷偶联剂的作用下与聚乙烯大分子链发生偶联反应，继续阻断聚乙烯大分子链的运动，从而增加体系的耐温性能。然而单一的聚乙烯树脂仅在助剂的作用下，材料的耐高温性和强度仍需进一步提高。
中国专利CN111040282A公开了一种高强度高耐热性的聚乙烯玻璃纤维增强带，包括以下重量份的组分：石英纤维48-67份、聚乙烯15-32份、氢氧化镁粉末6-15份、相容剂8-20份、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯1-10份；其中，所述石英纤维的单丝直径为15-25μm、软化点为550-630℃、密度为2.35-2.72g/cm3。上述专利原料产生复配作用，以增强聚乙烯材料的强度和耐热性，解决了聚乙烯材料强度低，耐热性差的问题。但上述专利中采用，无机填料会在一定程度上影响且能明显降低材料的强度和力学加工性能。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种高强度耐热聚乙烯材料及其制备方法，以解决上述技术问题。
本发明提供如下技术方案：
一种高强度耐热聚乙烯材料，包括以下重量份的原料：聚乙烯树脂55份～75份、马来酸酐接枝聚丙烯20份～40份、含硅芳炔树脂5份～15份、耐热改性填料15份～25份、纳米碳化锆5份～10份、改性碳纳米管3份～8份、石墨烯5份～15份、抗氧剂0.5份～5份、聚乙烯蜡2份～8份、玄武岩纤维粉5份～12份、稀土化合物2份～5份、增韧剂3份～6份、相容剂2份～5份。
优选地，所述高强度耐热聚乙烯材料包括以下重量份的原料：聚乙烯树脂60份～70份、马来酸酐接枝聚丙烯25份～35份、含硅芳炔树脂8份～13份、耐热改性填料18份～22份、纳米碳化锆7份～7份、改性碳纳米管4份～7份、石墨烯7份～13份、抗氧剂1.5份～4份、聚乙烯蜡3份～7份、玄武岩纤维粉7份～10份、稀土化合物2.5份～4份、增韧剂3.5份～5份、相容剂3份～4份。
更优选地，所述高强度耐热聚乙烯材料包括以下重量份的原料：聚乙烯树脂65份、马来酸酐接枝聚丙烯35份、含硅芳炔树脂10份、耐热改性填料20份、纳米碳化锆8份、改性碳纳米管5份、石墨烯12份、抗氧剂3份、聚乙烯蜡5份、玄武岩纤维粉8份、稀土化合物3份、增韧剂5份、相容剂4份。
优选地，所述聚乙烯树脂为超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯按质量比4～7:1的比例组成的混合物；所述超高分子量聚乙烯的分子量为200万～350万；所述高密度聚乙烯的分子量为35万～45万。
优选地，所述耐热改性填料为改性蒙脱土；所述改性蒙脱土的制备方法包括以下步骤：将蒙脱土加入到去离子水中，搅拌分散均匀，得到蒙脱土悬浮液；将浓度为10％的氨水溶液加入到己内酰胺中，搅拌分散均匀，与蒙脱土悬浮液混合，继续搅拌反应3h～6h；然后经过滤，洗涤，得到混合物；向混合物加入十六烷基三甲基溴化铵，加热至70℃～70℃，搅拌反应2h～4h，升温至100℃保温2h～4h，然后将产物过滤，用无水乙醇反复洗涤，滤饼在80℃的温度下烘干48h，得到改性蒙脱土。
优选地，所述改性碳纳米管为聚甲基丙烯酸丁酯接枝包覆碳纳米管；所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的任一种。
优选地，所述稀土化合物为氧化铈、氧化镧、氧化钕、氧化钐、氯化铈、氯化镧中的任意一种或两种以上的组合。
本发明另一目的在于提供一种上述高强度耐热聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份称取聚乙烯树脂、马来酸酐接枝聚丙烯、含硅芳炔树脂、耐热改性填料、纳米碳化锆、改性碳纳米管、石墨烯、抗氧剂、聚乙烯蜡、玄武岩纤维粉、稀土化合物、增韧剂、相容剂；
步骤二、将所述重量份的聚乙烯树脂、所述重量份的耐热改性填料机械搅拌混合10min～30min，加入到粉碎机中，粉碎处理，得到混合物料；将所述重量份的纳米碳化锆、改性碳纳米管、石墨烯、玄武岩纤维粉、稀土化合物干燥处理后，机械搅拌混合15min～25min，高速研磨后，得到混合填料；
步骤三、将步骤二得到的混合物料与所述重量份的马来酸酐接枝聚丙烯、含硅芳炔树脂、抗氧剂、聚乙烯蜡、增韧剂、相容剂进行搅拌混合处理，然后加入步骤二得到的混合填料，继续搅拌混合，得到混合基料；
步骤四、将步骤三得到的混合基料转移至双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机挤出后，再经冷却、切粒、干燥处理，得到高强度耐热聚乙烯材料。
优选地，步骤二中，所述机械搅拌的速率为2000rpm～5000rpm。
优选地，步骤二中，所述混合填料的平均粒径为50nm～100nm。
从上述的技术方案可以看出，本发明的有益效果是：
(1)本发明在保证聚乙烯材料具有一定的拉伸强度和弯曲强度的前提下，大幅度提高了聚乙烯材料的耐热性能，本发明添加聚乙烯蜡和相容剂，能够保证在共混体系中改善两相界面黏结状况，实现多种无机填料与树脂之间多相体系的稳定。在本发明中，含硅芳炔树脂能够提高聚乙烯材料的耐热性和耐烧蚀性能；耐热改性填料与基体树脂间能够完全相容，与基体树脂间不会形成刚性有效网架，结合力强，能够显著提高聚乙烯材料的耐热性能。
(2)本发明制备的高强度耐热聚乙烯材料中添加纳米碳化锆、改性碳纳米管、石墨烯、玄武岩纤维粉，各种组分相互协作，发挥复配作用，使得聚乙烯材料具有高强度，耐腐蚀性以及优异的力学性能，还能够进一步加强聚乙烯材料的耐高温性能和结构强度。
(3)本发明的制备方法简单，易于操作，获得的聚乙烯材料制品尺寸稳定性佳，加工性能优异。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种高强度耐热聚乙烯材料及其制备方法
高强度耐热聚乙烯材料，包括以下重量份的原料：聚乙烯树脂55kg、马来酸酐接枝聚丙烯20kg、含硅芳炔树脂5kg、耐热改性填料15kg、纳米碳化锆5kg、改性碳纳米管3kg、石墨烯5kg、抗氧剂0.5kg、聚乙烯蜡2kg、玄武岩纤维粉5kg、稀土化合物2kg、增韧剂3kg、相容剂2kg。
上述聚乙烯树脂为超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯按质量比4:1的比例组成的混合物；上述超高分子量聚乙烯的分子量为200万；上述高密度聚乙烯的分子量为35万。
上述耐热改性填料为改性蒙脱土；上述改性蒙脱土的制备方法包括以下步骤：将蒙脱土加入到去离子水中，搅拌分散均匀，得到蒙脱土悬浮液；将浓度为10％的氨水溶液加入到己内酰胺中，搅拌分散均匀，与蒙脱土悬浮液混合，继续搅拌反应3h；然后经过滤，洗涤，得到混合物；向混合物加入十六烷基三甲基溴化铵，加热至70℃，搅拌反应2h，升温至100℃保温2h，然后将产物过滤，用无水乙醇反复洗涤，滤饼在80℃的温度下烘干48h，得到改性蒙脱土。
上述改性碳纳米管为聚甲基丙烯酸丁酯接枝包覆碳纳米管；上述碳纳米管为单壁碳纳米管；上述稀土化合物为氧化铈、氧化镧以任意比例组成的混合物。
上述高强度耐热聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份称取聚乙烯树脂、马来酸酐接枝聚丙烯、含硅芳炔树脂、耐热改性填料、纳米碳化锆、改性碳纳米管、石墨烯、抗氧剂、聚乙烯蜡、玄武岩纤维粉、稀土化合物、增韧剂、相容剂；
步骤二、将上述重量份的聚乙烯树脂、上述重量份的耐热改性填料机械搅拌混合10min～30min，加入到粉碎机中，粉碎处理，得到混合物料；将上述重量份的纳米碳化锆、改性碳纳米管、石墨烯、玄武岩纤维粉、稀土化合物干燥处理后，机械搅拌混合15min～25min，高速研磨后，得到混合填料；
步骤三、将步骤二得到的混合物料与上述重量份的马来酸酐接枝聚丙烯、含硅芳炔树脂、抗氧剂、聚乙烯蜡、增韧剂、相容剂进行搅拌混合处理，然后加入步骤二得到的混合填料，继续搅拌混合，得到混合基料；
步骤四、将步骤三得到的混合基料转移至双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机挤出后，再经冷却、切粒、干燥处理，得到高强度耐热聚乙烯材料。
步骤二中，上述机械搅拌的速率为2000rpm；步骤二中，上述混合填料的平均粒径为50nm。
实施例2
一种高强度耐热聚乙烯材料及其制备方法
高强度耐热聚乙烯材料，包括以下重量份的原料：聚乙烯树脂60kg、马来酸酐接枝聚丙烯25kg、含硅芳炔树脂8kg、耐热改性填料18kg、纳米碳化锆7kg、改性碳纳米管4kg、石墨烯7kg、抗氧剂1.5kg、聚乙烯蜡3kg～7kg、玄武岩纤维粉7kg、稀土化合物2.5kg、增韧剂3.5kg、相容剂3kg。
上述聚乙烯树脂为超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯按质量比4.5:1的比例组成的混合物；上述超高分子量聚乙烯的分子量为220万；上述高密度聚乙烯的分子量为40万。
上述耐热改性填料为改性蒙脱土；上述改性蒙脱土的制备方法包括以下步骤：将蒙脱土加入到去离子水中，搅拌分散均匀，得到蒙脱土悬浮液；将浓度为10％的氨水溶液加入到己内酰胺中，搅拌分散均匀，与蒙脱土悬浮液混合，继续搅拌反应3.5h；然后经过滤，洗涤，得到混合物；向混合物加入十六烷基三甲基溴化铵，加热至75℃，搅拌反应2.5h，升温至100℃保温2.5h，然后将产物过滤，用无水乙醇反复洗涤，滤饼在80℃的温度下烘干48h，得到改性蒙脱土。
上述改性碳纳米管为聚甲基丙烯酸丁酯接枝包覆碳纳米管；上述碳纳米管为双壁碳纳米管；上述稀土化合物为氧化镧、氧化钕以任意比例组成的混合物。
上述高强度耐热聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份称取聚乙烯树脂、马来酸酐接枝聚丙烯、含硅芳炔树脂、耐热改性填料、纳米碳化锆、改性碳纳米管、石墨烯、抗氧剂、聚乙烯蜡、玄武岩纤维粉、稀土化合物、增韧剂、相容剂；
步骤二、将上述重量份的聚乙烯树脂、上述重量份的耐热改性填料机械搅拌混合15min，加入到粉碎机中，粉碎处理，得到混合物料；将上述重量份的纳米碳化锆、改性碳纳米管、石墨烯、玄武岩纤维粉、稀土化合物干燥处理后，机械搅拌混合18min，高速研磨后，得到混合填料；
步骤三、将步骤二得到的混合物料与上述重量份的马来酸酐接枝聚丙烯、含硅芳炔树脂、抗氧剂、聚乙烯蜡、增韧剂、相容剂进行搅拌混合处理，然后加入步骤二得到的混合填料，继续搅拌混合，得到混合基料；
步骤四、将步骤三得到的混合基料转移至双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机挤出后，再经冷却、切粒、干燥处理，得到高强度耐热聚乙烯材料。
步骤二中，上述机械搅拌的速率为3000rpm；步骤二中，上述混合填料的平均粒径为60nm。
实施例3
一种高强度耐热聚乙烯材料及其制备方法
高强度耐热聚乙烯材料，包括以下重量份的原料：聚乙烯树脂65kg、马来酸酐接枝聚丙烯35kg、含硅芳炔树脂10kg、耐热改性填料20kg、纳米碳化锆8kg、改性碳纳米管5kg、石墨烯12kg、抗氧剂3kg、聚乙烯蜡5kg、玄武岩纤维粉8kg、稀土化合物3kg、增韧剂5kg、相容剂4kg。
上述聚乙烯树脂为超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯按质量比5.5:1的比例组成的混合物；上述超高分子量聚乙烯的分子量为300万；上述高密度聚乙烯的分子量为45万。
上述耐热改性填料为改性蒙脱土；上述改性蒙脱土的制备方法包括以下步骤：将蒙脱土加入到去离子水中，搅拌分散均匀，得到蒙脱土悬浮液；将浓度为10％的氨水溶液加入到己内酰胺中，搅拌分散均匀，与蒙脱土悬浮液混合，继续搅拌反应4h；然后经过滤，洗涤，得到混合物；向混合物加入十六烷基三甲基溴化铵，加热至80℃，搅拌反应4h，升温至100℃保温4h，然后将产物过滤，用无水乙醇反复洗涤，滤饼在80℃的温度下烘干48h，得到改性蒙脱土。
上述改性碳纳米管为聚甲基丙烯酸丁酯接枝包覆碳纳米管；上述碳纳米管为多壁碳纳米管；上述稀土化合物为氧化钕、氧化钐、氯化铈以任意比例组成的混合物。
上述高强度耐热聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份称取聚乙烯树脂、马来酸酐接枝聚丙烯、含硅芳炔树脂、耐热改性填料、纳米碳化锆、改性碳纳米管、石墨烯、抗氧剂、聚乙烯蜡、玄武岩纤维粉、稀土化合物、增韧剂、相容剂；
步骤二、将上述重量份的聚乙烯树脂、上述重量份的耐热改性填料机械搅拌混合10min～30min，加入到粉碎机中，粉碎处理，得到混合物料；将上述重量份的纳米碳化锆、改性碳纳米管、石墨烯、玄武岩纤维粉、稀土化合物干燥处理后，机械搅拌混合15min～25min，高速研磨后，得到混合填料；
步骤三、将步骤二得到的混合物料与上述重量份的马来酸酐接枝聚丙烯、含硅芳炔树脂、抗氧剂、聚乙烯蜡、增韧剂、相容剂进行搅拌混合处理，然后加入步骤二得到的混合填料，继续搅拌混合，得到混合基料；
步骤四、将步骤三得到的混合基料转移至双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机挤出后，再经冷却、切粒、干燥处理，得到高强度耐热聚乙烯材料。
步骤二中，上述机械搅拌的速率为3000rpm；步骤二中，上述混合填料的平均粒径为100nm。
实施例4
一种高强度耐热聚乙烯材料及其制备方法
高强度耐热聚乙烯材料，包括以下重量份的原料：聚乙烯树脂70kg、马来酸酐接枝聚丙烯35kg、含硅芳炔树脂13kg、耐热改性填料22kg、纳米碳化锆7kg、改性碳纳米管7kg、石墨烯13kg、抗氧剂4kg、聚乙烯蜡7kg、玄武岩纤维粉10kg、稀土化合物4kg、增韧剂5kg、相容剂4kg。
上述聚乙烯树脂为超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯按质量比6:1的比例组成的混合物；上述超高分子量聚乙烯的分子量为320万；上述高密度聚乙烯的分子量为40万。
上述耐热改性填料为改性蒙脱土；上述改性蒙脱土的制备方法包括以下步骤：将蒙脱土加入到去离子水中，搅拌分散均匀，得到蒙脱土悬浮液；将浓度为10％的氨水溶液加入到己内酰胺中，搅拌分散均匀，与蒙脱土悬浮液混合，继续搅拌反应5h；然后经过滤，洗涤，得到混合物；向混合物加入十六烷基三甲基溴化铵，加热至85℃，搅拌反应3.5h，升温至100℃保温3.5h，然后将产物过滤，用无水乙醇反复洗涤，滤饼在80℃的温度下烘干48h，得到改性蒙脱土。
上述改性碳纳米管为聚甲基丙烯酸丁酯接枝包覆碳纳米管；上述碳纳米管为、双壁碳纳米管；上述稀土化合物为、氧化镧、氧化钕、氯化镧以任意比例组成的混合物。
上述高强度耐热聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份称取聚乙烯树脂、马来酸酐接枝聚丙烯、含硅芳炔树脂、耐热改性填料、纳米碳化锆、改性碳纳米管、石墨烯、抗氧剂、聚乙烯蜡、玄武岩纤维粉、稀土化合物、增韧剂、相容剂；
步骤二、将上述重量份的聚乙烯树脂、上述重量份的耐热改性填料机械搅拌混合10min～30min，加入到粉碎机中，粉碎处理，得到混合物料；将上述重量份的纳米碳化锆、改性碳纳米管、石墨烯、玄武岩纤维粉、稀土化合物干燥处理后，机械搅拌混合15min～25min，高速研磨后，得到混合填料；
步骤三、将步骤二得到的混合物料与上述重量份的马来酸酐接枝聚丙烯、含硅芳炔树脂、抗氧剂、聚乙烯蜡、增韧剂、相容剂进行搅拌混合处理，然后加入步骤二得到的混合填料，继续搅拌混合，得到混合基料；
步骤四、将步骤三得到的混合基料转移至双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机挤出后，再经冷却、切粒、干燥处理，得到高强度耐热聚乙烯材料。
步骤二中，上述机械搅拌的速率为4000rpm；步骤二中，上述混合填料的平均粒径为70nm。
实施例5
一种高强度耐热聚乙烯材料及其制备方法
高强度耐热聚乙烯材料，包括以下重量份的原料：聚乙烯树脂75kg、马来酸酐接枝聚丙烯40kg、含硅芳炔树脂15kg、耐热改性填料25kg、纳米碳化锆10kg、改性碳纳米管8kg、石墨烯15kg、抗氧剂5kg、聚乙烯蜡8kg、玄武岩纤维粉12kg、稀土化合物5kg、增韧剂6kg、相容剂5kg。
上述聚乙烯树脂为超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯按质量比7:1的比例组成的混合物；上述超高分子量聚乙烯的分子量为350万；上述高密度聚乙烯的分子量为45万。
上述耐热改性填料为改性蒙脱土；上述改性蒙脱土的制备方法包括以下步骤：将蒙脱土加入到去离子水中，搅拌分散均匀，得到蒙脱土悬浮液；将浓度为10％的氨水溶液加入到己内酰胺中，搅拌分散均匀，与蒙脱土悬浮液混合，继续搅拌反应6h；然后经过滤，洗涤，得到混合物；向混合物加入十六烷基三甲基溴化铵，加热至70℃，搅拌反应4h，升温至100℃保温4h，然后将产物过滤，用无水乙醇反复洗涤，滤饼在80℃的温度下烘干48h，得到改性蒙脱土。
上述改性碳纳米管为聚甲基丙烯酸丁酯接枝包覆碳纳米管；上述碳纳米管为多壁碳纳米管；上述稀土化合物为氧氯化铈、氯化镧以任意比例组成的混合物。
上述高强度耐热聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份称取聚乙烯树脂、马来酸酐接枝聚丙烯、含硅芳炔树脂、耐热改性填料、纳米碳化锆、改性碳纳米管、石墨烯、抗氧剂、聚乙烯蜡、玄武岩纤维粉、稀土化合物、增韧剂、相容剂；
步骤二、将上述重量份的聚乙烯树脂、上述重量份的耐热改性填料机械搅拌混合10min～30min，加入到粉碎机中，粉碎处理，得到混合物料；将上述重量份的纳米碳化锆、改性碳纳米管、石墨烯、玄武岩纤维粉、稀土化合物干燥处理后，机械搅拌混合15min～25min，高速研磨后，得到混合填料；
步骤三、将步骤二得到的混合物料与上述重量份的马来酸酐接枝聚丙烯、含硅芳炔树脂、抗氧剂、聚乙烯蜡、增韧剂、相容剂进行搅拌混合处理，然后加入步骤二得到的混合填料，继续搅拌混合，得到混合基料；
步骤四、将步骤三得到的混合基料转移至双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机挤出后，再经冷却、切粒、干燥处理，得到高强度耐热聚乙烯材料。
步骤二中，上述机械搅拌的速率为5000rpm；步骤二中，上述混合填料的平均粒径为100nm。
对比例1
与实施例3相比，区别在于，原料中缺少耐热改性填料。
对比例2
与实施例3相比，区别在于，原料中缺少马来酸酐接枝聚丙烯、含硅芳炔树脂。
试验例
为了确定本发明制备的高强度耐热聚乙烯材料的性能，现对实施例1～5制备的高强度耐热聚乙烯材料及对比例1、对比例2制备的高强度耐热聚乙烯材料分别进行性能测试。
测试结果如表1所示：
表1
拉伸强度(MPa) 弯曲强度(MPa) 微卡软化点(℃)
实施例1 37.5 52.6 132
实施例2 37.8 51.8 128
实施例3 36.2 47.7 130
实施例4 38.1 50.5 128
实施例5 37.5 53.5 131
对比例1 20.4 30.8 118
对比例2 22.3 28.7 125
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高强度耐热聚乙烯材料，其特征在于，所述高强度耐热聚乙烯材料包括以下重量份的原料：聚乙烯树脂55份~75份、马来酸酐接枝聚丙烯20份~40份、含硅芳炔树脂5份~15份、耐热改性填料15份~25份、纳米碳化锆5份~10份、改性碳纳米管3份~8份、石墨烯5份~15份、抗氧剂0.5份~5份、聚乙烯蜡2份~8份、玄武岩纤维粉5份~12份、稀土化合物2份~5份、增韧剂3份~6份、相容剂2份~5份；所述聚乙烯树脂为超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯按质量比4~7:1的比例组成的混合物；所述超高分子量聚乙烯的分子量为200万~350万；所述高密度聚乙烯的分子量为35万~45万；所述耐热改性填料为改性蒙脱土；所述改性蒙脱土的制备方法包括以下步骤：将蒙脱土加入到去离子水中，搅拌分散均匀，得到蒙脱土悬浮液；将浓度为10%的氨水溶液加入到己内酰胺中，搅拌分散均匀，与蒙脱土悬浮液混合，继续搅拌反应3h~6h；然后经过滤，洗涤，得到混合物；向混合物加入十六烷基三甲基溴化铵，加热至70℃~90℃，搅拌反应2h~4h，升温至100℃保温2h~4h，然后将产物过滤，用无水乙醇反复洗涤，滤饼在80℃的温度下烘干48h，得到改性蒙脱土；
所述的高强度耐热聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份称取聚乙烯树脂、马来酸酐接枝聚丙烯、含硅芳炔树脂、耐热改性填料、纳米碳化锆、改性碳纳米管、石墨烯、抗氧剂、聚乙烯蜡、玄武岩纤维粉、稀土化合物、增韧剂、相容剂；
步骤二、将所述重量份的聚乙烯树脂、所述重量份的耐热改性填料机械搅拌混合10min~30min，加入到粉碎机中，粉碎处理，得到混合物料；将所述重量份的纳米碳化锆、改性碳纳米管、石墨烯、玄武岩纤维粉、稀土化合物干燥处理后，机械搅拌混合15min~25min，高速研磨后，得到混合填料；
步骤三、将步骤二得到的混合物料与所述重量份的马来酸酐接枝聚丙烯、含硅芳炔树脂、抗氧剂、聚乙烯蜡、增韧剂、相容剂进行搅拌混合处理，然后加入步骤二得到的混合填料，继续搅拌混合，得到混合基料；
步骤四、将步骤三得到的混合基料转移至双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机挤出后，再经冷却、切粒、干燥处理，得到高强度耐热聚乙烯材料。
2.根据权利要求1所述的高强度耐热聚乙烯材料，其特征在于，所述高强度耐热聚乙烯材料包括以下重量份的原料：聚乙烯树脂65份、马来酸酐接枝聚丙烯35份、含硅芳炔树脂10份、耐热改性填料20份、纳米碳化锆8份、改性碳纳米管5份、石墨烯12份、抗氧剂3份、聚乙烯蜡5份、玄武岩纤维粉8份、稀土化合物3份、增韧剂5份、相容剂4份。
3.根据权利要求1所述的高强度耐热聚乙烯材料，其特征在于，所述改性碳纳米管为聚甲基丙烯酸丁酯接枝包覆碳纳米管；所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的任一种。
4.根据权利要求1所述的高强度耐热聚乙烯材料，其特征在于，所述稀土化合物为氧化铈、氧化镧、氧化钕、氧化钐、氯化铈、氯化镧中的任意一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的高强度耐热聚乙烯材料，其特征在于，步骤二中，所述机械搅拌的速率为2000rpm~5000rpm。
6.根据权利要求1所述的高强度耐热聚乙烯材料，其特征在于，步骤二中，所述混合填料的平均粒径为50nm~100nm。
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