CN114605723A - 一种聚乙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚乙烯复合材料及其制备方法，包括高密度聚乙烯树脂、表面改性剂、极性调控剂、高亲水性助剂和抗菌剂。本发明以高密度聚乙烯为基材，引入表面改性剂、极性调控制剂和高亲水性助剂，形成了表面持久亲水，并辅以抗菌组份，从而实现了抗菌剂添加量少、抗菌效率高，满足水环境对持久亲水、高效抗菌的高性能聚乙烯复合材料需求。

Description

一种聚乙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，特别涉及一种聚乙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚乙烯材料价格低廉、具有优良的化学稳定性和加工性能等，广泛应用于工业、农业、医药、环保、电池等领域，但其本身的结晶度高且极性低、亲水性差，物理和化学等方法改善表面极性/亲水性难度较大。
目前提升和改善聚乙烯亲水性的办法，主要有臭氧处理、等离子体处理、紫外线照射处理、高压放电处理、电晕放电处理等各种表面活化处理，对亲水性、极性等有提升、也拓宽了应用范围，但对设备依赖和处理工艺要求高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种聚乙烯复合材料及其制备方法，该复合材料满足水环境对持久亲水、高效抗菌的高性能聚乙烯复合材料需求。
本发明提供了一种聚乙烯复合材料，按质量份数，包括如下组分：
Figure BDA0003525923220000011
其中，所述表面改性剂为无规共聚聚丙烯；所述极性调控剂为极性单体接枝聚合物。
所述高密度聚乙烯树脂190℃/2.16kg下的熔融指数为1-10g/10min。
所述无规共聚聚丙烯230℃/2.16kg下的熔融指数为10-100g/10min。
所述极性单体接枝聚合物中的聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种；所述极性单体接枝聚合物中的极性单体选自马来酸酐及其衍生物、丙烯酸及其酯类衍生物中的一种或几种。
所述高亲水性助剂选自羟基硬脂酸及其酯类衍生物中的一种或几种。
所述抗菌剂选自无机抗菌剂、有机抗菌剂中的一种或几种。优选银锌复合抗菌剂。
所述复合材料还包括抗氧剂0.1-1份、润滑剂0.1-1份和/或其它加工助剂0.1-1份。
所述抗氧剂选自酚类、亚磷酸酯类、二价硫类或受阻胺类抗氧剂中的一种或几种。
所述润滑剂选自酰胺类、金属皂类和低分子酯类中的一种或几种。
所述其他助剂是常用的热稳定剂、光稳定剂等。
优选的，所述复合材料按质量份数，包括如下组分：
Figure BDA0003525923220000021
本发明还提供了一种聚乙烯复合材料的制备方法，包括：
将各组分经高速混合机混合均匀，得到混合物料；将混匀后的物料加入双螺杆挤出机，挤出螺杆长径比为36-48:1，通过混炼、熔融、均化后挤出造粒，挤出机温度设置按1区80-120℃，2-5区180-200℃，其他区200-230℃，抽粒后得到聚乙烯复合材料。
本发明还提供了一种聚乙烯复合材料在污水净化抗菌、排污管道或喷淋除臭球中的应用。
有益效果
(1)高密度聚乙烯结晶度高、极性低、亲水性差，本发明采用物理改性法，引入低结晶度的无规共聚聚丙烯作为表面改性剂，同时添加极性调控剂和高亲水助剂，共同作用提升了HDPE的亲水性，形成材料表面持久亲水的性能。
(2)基于表面亲水和低接触角的HDPE，污水等在高密度聚乙烯复合材料易于铺展和接触面积大，相应的抗菌剂添加量少、抗菌效率高。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
以下实施例及对比例中采用的原料如下：
高密度聚乙烯树脂1：牌号HDPE 2200J，190℃/2.16kg下熔融指数为5g/10min，燕山石化；
高密度聚乙烯树脂2：牌号HDPE HD5211EA，190℃/2.16kg下熔融指数为10g/10min，辽通化工；
高密度聚乙烯树脂3：牌号HDPE 1600J，190℃/2.16kg下熔融指数为15g/10min，燕山石化；
表面改性剂1：无规共聚聚丙烯PP GA260R，230℃/2.16kg下的熔融指数为20g/10min，中韩石化；
表面改性剂2：无规共聚聚丙烯PP K7100，230℃/2.16kg下的熔融指数为100g/10min，中石化；
表面改性剂3：无规共聚聚丙烯PP R140M，230℃/2.16kg下的熔融指数为5g/10min，韩国SK；
聚丙烯A：均聚聚丙烯PP Z30S，230℃/2.16kg下的熔融指数为24g/10min，茂名石化；
极性调控剂1：高密度聚乙烯接枝马来酸酐HDPE-g-MAH，南海柏晨公司；
极性调控剂2：乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐POE-g-MAH，能之光公司；
极性调控剂3：聚丙烯接枝马来酸酐PP-g-MAH，能之光公司；
高亲水性助剂：羟基硬脂酸，天兴生物科技；
抗菌剂：银锌复合抗菌剂，日本富士化工；
抗氧剂1010、抗氧剂168、润滑剂EBS：市售；
其他助剂：光稳定剂，市售。
以上实施例和对比例所用原料为同一种市售产品。
本发明各实施例及对比例的复合材料通过如下过程制备得到：
将各组分经高速混合机混合均匀，得到混合物料；将混匀后的物料加入双螺杆挤出机，挤出螺杆长径比为36-48:1，通过混炼、熔融、均化后挤出造粒，挤出机温度设置按1区80-120℃，2-5区180-200℃，其他区200-230℃，抽粒后得到聚乙烯复合材料。
实施例和对比例经过以下测试方法或测试标准：
亲水性测试：制备100*100*2mm塑料样块，测试与水的接触角(θ角)；
抗菌性测试：制备100*100*2mm塑料样块，按照ISO 22196-2011测试抗菌率。
表1对比例的成分、含量、性能数据
Figure BDA0003525923220000031
Figure BDA0003525923220000041
表2实施例的成分、含量、性能数据
Figure BDA0003525923220000042
Figure BDA0003525923220000051
从表1和表2的数据可以看到，实施例1-15得到的材料亲水性良好、高效抗菌。
由对比例9可知，采用均聚聚丙烯对高密度聚乙烯进行表面改性，因均聚聚丙烯结晶度高、亲水性差，无法改变高密度聚乙烯表面性能，组合物亲水性无提升、具有较低的抗菌效率。
与其他对比例相比，在高密度聚乙烯基体中同时添加表面改性剂+极性调控剂、再辅以高亲水助剂，可实现大幅度提升聚乙烯复合材料的亲水性，同时兼顾实现了高效抗菌的宏观功能性特质。

Claims (10)

1.一种聚乙烯复合材料，其特征在于：按质量份数，包括如下组分：
Figure FDA0003525923210000011
其中，所述表面改性剂为无规共聚聚丙烯；所述极性调控剂为极性单体接枝聚合物。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述高密度聚乙烯树脂190℃/2.16kg下的熔融指数为1-10g/10min。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述无规共聚聚丙烯230℃/2.16kg下的熔融指数为10-100g/10min。
4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述极性单体接枝聚合物中的聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种；所述极性单体接枝聚合物中的极性单体选自马来酸酐及其衍生物、丙烯酸及其酯类衍生物中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述高亲水性助剂选自羟基硬脂酸及其酯类衍生物中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述抗菌剂选自无机抗菌剂、有机抗菌剂中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述复合材料还包括抗氧剂0.1-1份、润滑剂0.1-1份和/或其它加工助剂0.1-1份。
8.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述复合材料按质量份数，包括如下组分：
Figure FDA0003525923210000012
9.一种如权利要求1所述的聚乙烯复合材料的制备方法，包括：
将各组分经高速混合机混合均匀，得到混合物料；将混匀后的物料加入双螺杆挤出机，挤出螺杆长径比为36-48:1，通过混炼、熔融、均化后挤出造粒，挤出机温度设置按1区80-120℃，2-5区180-200℃，其他区200-230℃，抽粒后得到聚乙烯复合材料。
10.一种如权利要求1所述的聚乙烯复合材料在污水净化抗菌、排污管道或喷淋除臭球中的应用。
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