本發(fā)明涉及一種高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種pe復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

硅灰石是一種常見(jiàn)的無(wú)機(jī)填料，可用作增強(qiáng)高聚物基復(fù)合材料，硅灰石和高分子材料的相容性差，這嚴(yán)重限制了硅灰石改性高聚物的應(yīng)用。

但是新型的改性硅灰石，用來(lái)改性高聚物尚沒(méi)有見(jiàn)于報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種pe復(fù)合材料及其制備方法，以解決硅灰石改性高聚物的性能，擴(kuò)展pe復(fù)合材料的應(yīng)用。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種pe復(fù)合材料，其組成按重量份由以下組分組成：

所述改性硅灰石的制備方法，具體步驟為：

(1)先將硅灰石與稀土溶液在高速攪拌機(jī)里進(jìn)行混合，混合時(shí)間20-30min，得到初步改性硅灰石；

(2)稱(chēng)取一定量的甲苯、初步改性硅灰石和催化劑放入反應(yīng)釜內(nèi)，通乙烯氣至乙烯溶解平衡，體系總壓強(qiáng)維持在160-180kpa，溫度為60-80℃，反應(yīng)4-8h；

(3)將產(chǎn)物過(guò)濾，經(jīng)醇洗滌數(shù)次，放入真空干燥箱里烘干，即得到改性硅灰石。

步驟(1)中所述硅灰石為2500目-6000目的針狀硅灰石，所述稀土溶液為氯化鑭溶液，所述硅灰石和所述氯化鑭溶液的質(zhì)量比為(100-120)：(0.2-0.8)，所述的高速攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為200-320r/min。

步驟(2)中的所述甲苯、所述初步改性硅灰石及所述催化劑的質(zhì)量比為(80-100)：(20-28)：(0.1-0.3)，所述催化劑為ape-1茂金屬催化劑。

步驟(3)中的所述醇為乙醇、正丁醇或乙二醇，所述真空干燥箱溫度為70-90℃。

所述抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯中的一種或幾種的混合。

所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或硬脂酸鉀中的一種或多種。

上述任一項(xiàng)pe復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)稱(chēng)取80份-100份的pe、10份-20份改性硅灰石、0.1份-0.5份抗氧劑、0.1份-0.3份潤(rùn)滑劑混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pe復(fù)合材料。

所述步驟(2)具體為：

將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，其中，所述雙螺桿擠出機(jī)包括順次排布的六個(gè)溫度區(qū)，一區(qū)溫度140～160℃，二區(qū)溫度180～200℃，三區(qū)溫度180～200℃，四區(qū)溫度180～200℃，五區(qū)溫度180～200℃，六區(qū)溫度180～200℃，機(jī)頭溫度180～200℃,螺桿轉(zhuǎn)速200～280r/min。

本發(fā)明的有益效果是：

1、稀土溶液處理劑中的醇羥基可以與硅灰石表面的硅羥基發(fā)生了化學(xué)結(jié)合，這有利于改善云母粉在聚烯烴基體中的分散。

2、本申請(qǐng)制得一種以硅灰石為核、以pe為殼的改性硅灰石，該結(jié)構(gòu)的形成使得在接觸界面與pe有很好的相容性，而作為核的硅灰石貢獻(xiàn)二維平面增強(qiáng)作用，很好地解決了材料之間的相容性問(wèn)題。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明技術(shù)方案，以下的實(shí)施例僅是示例性的，僅能用來(lái)解釋和說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能解釋為是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。

本申請(qǐng)的各實(shí)施例中所用的原料如下：

pe(型號(hào)5070)，盤(pán)錦乙烯；硅灰石，遼寧天石礦業(yè)；氯化鑭溶液，實(shí)驗(yàn)室自備；催化劑(型號(hào)ape-1)，北京化工研究院；甲苯，蚌埠華?；ぃ灰掖?，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)有限公司；正丁醇，駿業(yè)化工有限公司；乙二醇，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)有限公司；

本申請(qǐng)各實(shí)施例中所用的測(cè)試儀器如下：

zsk30型雙螺桿擠出機(jī)，德國(guó)w&p公司；jl-1000型拉力試驗(yàn)機(jī)，廣州市廣才實(shí)驗(yàn)儀器公司生產(chǎn)；htl900-t-5b型注射成型機(jī)，海太塑料機(jī)械有限公司生產(chǎn)；xcj-500型沖擊測(cè)試機(jī)，承德試驗(yàn)機(jī)廠生產(chǎn)；qt-1196型拉伸測(cè)試儀，東莞市高泰檢測(cè)儀器有限公司；qd-gjs-b12k型高速攪拌機(jī)，北京恒奧德儀器儀表有限公司。

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环Npe復(fù)合材料，其組成按重量份由以下組分組成：

改性硅灰石的制備方法，具體步驟為：

(1)先將硅灰石與稀土溶液在高速攪拌機(jī)里進(jìn)行混合，混合時(shí)間20-30min，得到初步改性硅灰石；

(2)稱(chēng)取一定量的甲苯、初步改性硅灰石和催化劑放入反應(yīng)釜內(nèi)，通乙烯氣至乙烯溶解平衡，體系總壓強(qiáng)維持在160-180kpa，溫度為60-80℃，反應(yīng)4-8h；

(3)將產(chǎn)物過(guò)濾，經(jīng)醇洗滌數(shù)次，放入真空干燥箱里烘干，即得到改性硅灰石。

步驟(1)中硅灰石為2500目-6000目的針狀硅灰石，稀土溶液為氯化鑭溶液，硅灰石和氯化鑭溶液的質(zhì)量比為(100-120)：(0.2-0.8)，的高速攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為200-320r/min。

步驟(2)中的甲苯、初步改性硅灰石及催化劑的質(zhì)量比為(80-100)：(20-28)：(0.1-0.3)，催化劑為ape-1茂金屬催化劑。

步驟(3)中的醇為乙醇、正丁醇或乙二醇，真空干燥箱溫度為70-90℃。

抗氧劑為巴斯夫公司的三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯(簡(jiǎn)稱(chēng)irganox168)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(簡(jiǎn)稱(chēng)irganox1010)或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯(簡(jiǎn)稱(chēng)irganox1330)中的一種或幾種的混合。

潤(rùn)滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或硬脂酸鉀中的一種或多種。

上述任一項(xiàng)pe復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)稱(chēng)取80份-100份的pe、10份-20份改性硅灰石、0.1份-0.5份抗氧劑、0.1份-0.3份潤(rùn)滑劑混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pe復(fù)合材料。

步驟(2)具體為：

將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，其中，雙螺桿擠出機(jī)包括順次排布的六個(gè)溫度區(qū)，一區(qū)溫度140～160℃，二區(qū)溫度180～200℃，三區(qū)溫度180～200℃，四區(qū)溫度180～200℃，五區(qū)溫度180～200℃，六區(qū)溫度180～200℃，機(jī)頭溫度180～200℃,螺桿轉(zhuǎn)速200～280r/min。

制備例1

(1)將1kg2500目的硅灰石與2g氯化鑭溶液在高速攪拌機(jī)里進(jìn)行混合，轉(zhuǎn)速為200r/min，混合時(shí)間20min，得到初步改性硅灰石。

(2)稱(chēng)取800g甲苯、200g初步改性硅灰石和1gape-1茂金屬催化劑放入反應(yīng)釜內(nèi)，通乙烯氣至乙烯溶解平衡，體系總壓強(qiáng)維持在160kpa，溫度為60℃，反應(yīng)4h；

(3)將產(chǎn)物過(guò)濾，經(jīng)乙醇洗滌數(shù)次，放入70℃真空干燥箱里烘干，即得到改性硅灰石。

實(shí)施例1

(1)稱(chēng)取80份的pe、10份制備例1的改性硅灰石、0.1份irganox168、0.1份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pe復(fù)合材料p1。

其中雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度140℃，二區(qū)溫度180℃，三區(qū)溫度180℃，四區(qū)溫度180℃，五區(qū)溫度180℃，六區(qū)溫度180℃，機(jī)頭溫度180℃,螺桿轉(zhuǎn)速200r/min。

制備例2

(1)將1.2kg6000目的硅灰石與8g氯化鑭溶液在高速攪拌機(jī)里進(jìn)行混合，轉(zhuǎn)速為320r/min，混合時(shí)間30min，得到初步改性硅灰石。

(2)稱(chēng)取1kg甲苯、280g改性硅灰石和3gape-1茂金屬催化劑放入反應(yīng)釜內(nèi)，通乙烯氣至乙烯溶解平衡，體系總壓強(qiáng)維持在180kpa，溫度為80℃，反應(yīng)8h；

(3)將產(chǎn)物過(guò)濾，經(jīng)正丁醇洗滌數(shù)次，放入90℃真空干燥箱里烘干，即得到改性硅灰石。

實(shí)施例2

(1)稱(chēng)取100份的pe、20份制備例2的改性硅灰石、0.1份irganox168、0.2份irganox1010、0.2份irganox1330、0.15份硬脂酸鈣、0.15份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pe復(fù)合材料p2。

其中雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度160℃，二區(qū)溫度200℃，三區(qū)溫度200℃，四區(qū)溫度200℃，五區(qū)溫度200℃，六區(qū)溫度200℃，機(jī)頭溫度200℃,螺桿轉(zhuǎn)速280r/min。

制備例3

(1)將1.1kg3000目的硅灰石與5g氯化鑭溶液在高速攪拌機(jī)里進(jìn)行混合，轉(zhuǎn)速為260r/min，混合時(shí)間25min，得到初步改性硅灰石。

(2)稱(chēng)取900g甲苯、240g改性硅灰石和2gape-1茂金屬催化劑放入反應(yīng)釜內(nèi)，通乙烯氣至乙烯溶解平衡，體系總壓強(qiáng)維持在170kpa，溫度為70℃，反應(yīng)6h；

(3)將產(chǎn)物過(guò)濾，經(jīng)乙二醇洗滌數(shù)次，放入80℃真空干燥箱里烘干，即得到改性硅灰石。

實(shí)施例3

(1)稱(chēng)取90份的pe、15份制備例3的改性硅灰石、0.1份irganox168、0.2份irganox1010、0.1份硬脂酸鋅、0.1份硬脂酸鉀混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pe復(fù)合材料p3。

其中雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度150℃，二區(qū)溫度190℃，三區(qū)溫度190℃，四區(qū)溫度190℃，五區(qū)溫度190℃，六區(qū)溫度190℃，機(jī)頭溫度190℃；螺桿轉(zhuǎn)速240r/min。

制備例4

(1)將1.2kg5000目的硅灰石與7g氯化鑭溶液在高速攪拌機(jī)里進(jìn)行混合，轉(zhuǎn)速為280r/min，混合時(shí)間24min，得到初步改性硅灰石。

(2)稱(chēng)取850g甲苯、260g改性硅灰石和3gape-1茂金屬催化劑放入反應(yīng)釜內(nèi)，通乙烯氣至乙烯溶解平衡，體系總壓強(qiáng)維持在160kpa，溫度為80℃，反應(yīng)8h；

(3)將產(chǎn)物過(guò)濾，經(jīng)乙二醇洗滌數(shù)次，放入90℃真空干燥箱里烘干，即得到改性硅灰石復(fù)合材料。

實(shí)施例4

(1)稱(chēng)取85份的pe、18份制備例4的改性硅灰石、0.1份irganox1010、0.2份irganox1330、0.1份硬脂酸鈣、0.1份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pe復(fù)合材料p4。

其中雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度155℃，二區(qū)溫度195℃，三區(qū)溫度195℃，四區(qū)溫度195℃，五區(qū)溫度195℃，六區(qū)溫度195℃，機(jī)頭溫度195℃；螺桿轉(zhuǎn)速260r/min。

制備例5

(1)將1kg4500目的硅灰石與3g氯化鑭溶液在高速攪拌機(jī)里進(jìn)行混合，轉(zhuǎn)速為290r/min，混合時(shí)間28min，得到初步改性硅灰石。

(2)稱(chēng)取950g甲苯、260g改性硅灰石和3gape-1茂金屬催化劑放入反應(yīng)釜內(nèi)，通乙烯氣至乙烯溶解平衡，體系總壓強(qiáng)維持在175kpa，溫度為75℃，反應(yīng)7h；

(3)將產(chǎn)物過(guò)濾，經(jīng)乙醇洗滌數(shù)次，放入85℃真空干燥箱里烘干，即得到改性硅灰石。

實(shí)施例5

(1)稱(chēng)取88份的pe、14份制備例5的改性硅灰石、0.2份irganox1010、0.2份irganox1330、0.1份硬脂酸鈣、0.2份硬脂酸鉀混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pe復(fù)合材料p4。

其中雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度145℃，二區(qū)溫度185℃，三區(qū)溫度185℃，四區(qū)溫度185℃，五區(qū)溫度185℃，六區(qū)溫度185℃，機(jī)頭溫度185℃；螺桿轉(zhuǎn)速255r/min。

對(duì)比例1

(1)稱(chēng)取85份的pe、15份硅灰石、0.2份irganox1010、0.2份irganox1330、0.1份硬脂酸鈣、0.1份硬脂酸鉀混合并攪拌均勻，得到混合料；

(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到pe復(fù)合材料d1。

其中雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度及螺桿轉(zhuǎn)速分別為：一區(qū)溫度145℃，二區(qū)溫度185℃，三區(qū)溫度185℃，四區(qū)溫度185℃，五區(qū)溫度185℃，六區(qū)溫度185℃，機(jī)頭溫度185℃；螺桿轉(zhuǎn)速255r/min。

將上述應(yīng)用例1-5及比例1制備的pe復(fù)合材料用注塑機(jī)制成樣條,其產(chǎn)品性能數(shù)據(jù)如下表所示:

由上表可以看出：

實(shí)施例1-5的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、懸臂梁沖擊強(qiáng)度要比對(duì)比例1的要大，這說(shuō)明加入改性硅灰石改性pe比單純加入硅灰石的物理性能更好。

這表明本申請(qǐng)制備的pe復(fù)合材料很好地解決了材料之間的相容性問(wèn)題，有利于得到性能優(yōu)良的高分子復(fù)合材料。

以上公開(kāi)的僅為本申請(qǐng)的幾個(gè)具體實(shí)施例，但本申請(qǐng)并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍內(nèi)。