專利名稱：一種高韌性高強度聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料及其成型加工領(lǐng)域，涉及一種聚乙烯復(fù)合材料及其制備方 法，具體的說是一種高韌性高強度聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚乙烯是由乙烯直接聚合所得到的聚合物，是化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)最簡 單、生產(chǎn)量最大的塑料品種。由于聚乙烯具有優(yōu)良的耐低溫性能(最低使用溫度可 達-70 -100°C )，化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕(不耐具有氧化性質(zhì)的酸)， 常溫下不溶于一般溶劑，吸水性小，電絕緣性能優(yōu)良，其產(chǎn)量和消費量居各種合成樹脂之 首，而且其年均增長率高達3% -5%。聚乙烯最初專用于高頻絕緣材料，現(xiàn)還用于擠出成型 各種薄膜、中空吹塑成各種容器、擠出成形各種型材及單絲、注塑成各種工業(yè)用品及日常用 品、擠出成型電線電纜包皮等。2001年我國聚乙烯表觀消費量為7189 kt，其中聚乙烯專用 樹脂(特指棚膜、高強度薄膜、管材、中空容器、鋁塑復(fù)合板、電線電纜、涂層料、EVA樹脂等8 種產(chǎn)品)的消費量約為2600 kt，占其總消費量的36.2%。但由于PE的力學(xué)強度低、收縮率大等缺點，極大地限制了其作為結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用。 采用纖維增強可以有效地提高PE材料的力學(xué)性能，因此近幾十年來纖維增強PE作為多用 途、高性能和經(jīng)濟性的材料，在汽車、交通運輸及海洋業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，但使用的 增強材料多為短纖維，不能滿足要求更高的場合；而玻璃氈增強PE雖然有良好的力學(xué)性 能，但是其成型加工方法限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。同時，存在的一個問題是，增強材料的加入會 很大程度上損失材料固有的沖擊性能，為此，在對材料增強改性的同時，須同時改善材料沖 擊性能，才能滿足很多的應(yīng)用場合。然而，現(xiàn)有的增強增韌改性聚烯烴的許多方法都存在定 缺點，如在硬性塑料中加入橡膠彈性體粒子，可大幅度提高沖擊強度，但其拉伸強度有所下 降；加入纖維可大幅度提高拉伸強度，但沖擊強度，特別是斷裂伸長率常常有所下降；采用 液晶聚合物高分子材科的原位復(fù)合增強等，可使材料的拉伸及沖擊強度均有所改善，但斷 裂伸長率仍有所下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提出一種高韌性 高強度聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法，具有高強度，高耐熱，高韌性的特點，可替代現(xiàn)有工 程塑料，廣泛應(yīng)用于汽車、電器等領(lǐng)域。本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是
一種高韌性高強度聚乙烯復(fù)合材料，按重量百分比由以下組分組成 聚乙烯60-85%，酚醛樹脂5-30%，固化劑0. 4-3%，相容劑3_15%，增韌劑5_10%，抗氧劑 0. 1_1%，潤滑劑0. 3-0. 8% ；酚醛樹脂為熱塑性線型酚醛樹脂。熱塑性線型酚醛樹脂的使用可以確保在擠出過程中，樹脂的充分熔融和均勻混 合，同時與聚乙烯形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
高韌性高強度聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，按以下步驟進行
⑴配料將聚乙烯、酚醛樹脂、固化劑、相容劑、增韌劑、抗氧劑、潤滑劑按比例稱重后置 于高速攪拌機中攪拌混合5-10分鐘；
⑵擠出將配好的料加入到雙螺桿擠出機中擠出造粒，物料在螺桿擠出機中的停留時 間為2-3分鐘，螺桿溫度為150-200°C，螺桿轉(zhuǎn)速為300-400轉(zhuǎn)/分。本發(fā)明進一步限定的技術(shù)方案是
前述的高韌性高強度聚乙烯復(fù)合材料，聚乙烯熔融指數(shù)為2-20g/10min。前述的高韌性高強度聚乙烯復(fù)合材料，聚乙烯為線性低密度聚乙烯或高密度聚乙 烯或線性低密度聚乙烯與高密度聚乙烯的混合物，線性低密度聚乙烯與高密度聚乙烯的混 合物的配比為3 7-7 :3。前述的高韌性高強度聚乙烯復(fù)合材料，抗氧劑為亞磷酸酯類抗氧劑和受阻酚類抗 氧劑組成的復(fù)合抗氧劑，其中亞磷酸酯類抗氧劑和受阻酚類抗氧劑按重量比1:0. 3-1:0. 7 組成。前述的高韌性高強度聚乙烯復(fù)合材料，固化劑為六次甲基四胺、六甲氧基甲基蜜 胺、多聚甲醛、多羥甲基二聚氰胺或多羥甲基雙氰胺中的一種。前述的高韌性高強度聚乙烯復(fù)合材料，相容劑是馬來酸干接枝聚乙烯，其接枝率 為 0. 5%-1%。前述的高韌性高強度聚乙烯復(fù)合材料，增韌劑為辛烯_乙烯共聚物(Ρ0Ε)、乙丙橡 膠(EHO、三元乙丙橡膠(EPDM)中的一種，所述增韌劑的熔融指數(shù)為0. 1-20 g/lOmin。前述的高韌性高強度聚乙烯復(fù)合材料，潤滑劑是烴類潤滑劑或脂肪族酰胺類潤滑 劑。本發(fā)明的優(yōu)點是酚醛樹脂具有力學(xué)強度高、電絕緣性能好、耐熱性能優(yōu)良、難燃 等特點，且有很大的改性余地，被廣泛用于制備玻璃鋼、模塑料、涂料、粘合劑等。以酚醛樹 脂對聚乙烯合金化，可以提高聚乙烯綜合性能，且具有低成本的優(yōu)勢。本發(fā)明在聚乙烯熔融混煉過程中加入熱塑性酚醛樹脂及固化劑，進行熔融固化， 獲得一種具有半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、高強度、高韌性的聚乙烯/酚醛樹脂復(fù)合材料。由于聚乙烯 本身強度較差，耐熱性不高，而固化后的酚醛樹脂，由于特殊的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，具有較高的強度 和優(yōu)越的耐熱性能，在聚乙烯中加入酚醛樹脂和固化劑，在相容劑聚乙烯接枝馬來酸酐的 作用下，兩者形成具有半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且具有一定相容性的復(fù)合材料，同時，增韌劑的加 入改善了材料的沖擊性能，使得該復(fù)合材料結(jié)合了多方性能的優(yōu)點，具有高強度，高耐熱， 高韌性的特點，可替代現(xiàn)有工程塑料，廣泛應(yīng)用于汽車、電器等領(lǐng)域。本發(fā)明采用聚乙烯與酚醛樹脂原位固化、共混，即在混煉的同時，酚醛樹脂發(fā)生交 聯(lián)固化，同時聚乙烯穿插在酚醛樹脂網(wǎng)絡(luò)間隙內(nèi)，形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，大大提高了聚乙烯的 剛性、耐熱性、強度、表面硬度，可滿足汽車等不同領(lǐng)域?qū)Σ牧系囊?。由于采用的是原位?化，材料具有特有的半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不同組分之間相互扣咬，可以改善聚乙烯和酚醛樹脂 之間的粘接性能，充分發(fā)揮兩者性能上的優(yōu)點。
具體實施例方式實施例一一種高韌性高強度聚乙烯復(fù)合材料，按重量百分比由以下組分組成(見表1)
權(quán)利要求
1. 一種高韌性高強度聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于按重量百分比由以下組分組成聚乙烯60-85%酚醛樹摧 5-30%固化劑0. 4-3%相容劑3-15%增韌劑5-10%抗氧劑0. 1-1%潤滑劑0. 3-0. 8% ；所述酚醒 樹脂為熱塑性線型酚醛樹脂。
2.如權(quán)利要求1所述的高韌性高強度聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于所述聚乙烯熔融 指數(shù)為 2-20g/10min。
3.如權(quán)利要求2所述的高韌性高強度聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于所述聚乙烯為線 性低密度聚乙烯或高密度聚乙烯或線性低密度聚乙烯與高密度聚乙烯的組合物，所述線性 低密度聚乙烯與高密度聚乙烯的組合物的配比為3 7-7 :3。
4.如權(quán)利要求1所述的高韌性高強度聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于所述抗氧劑為亞 磷酸酯類抗氧劑和受阻酚類抗氧劑組成的復(fù)合抗氧劑，其中亞磷酸酯類抗氧劑和受阻酚類 抗氧劑按重量比1:0.31:0. 7組成。
5.如權(quán)利要求1所述的高韌性高強度聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于所述固化劑為六 次甲基四胺、六甲氧基甲基蜜胺、多聚甲醛、多羥甲基二聚氰胺或多羥甲基雙氰胺中的一 種。
6.如權(quán)利要求1所述的高韌性高強度聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于所述相容劑是無 味馬來酸酐接枝聚乙烯，其接枝率為0. 5%-1%。
7.如權(quán)利要求1所述的高韌性高強度聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于所述增韌劑為 辛烯-乙烯共聚物、乙丙橡膠、三元乙丙橡膠中的一種，所述增韌劑的熔融指數(shù)為0. 1-20 g/10mino
8.如權(quán)利要求1所述的高韌性高強度聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于所述潤滑劑是烴 類潤滑劑或脂肪族酰胺類潤滑劑。
9.權(quán)利要求1-8中任一權(quán)利要求所述的高韌性高強度聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，其 特征在于按以下步驟進行⑴配料將聚乙烯、酚醛樹脂、固化劑、相容劑、增韌劑、抗氧劑、潤滑劑按比例稱重后置 于高速攪拌機中攪拌混合5-10分鐘；⑵擠出將配好的料加入到雙螺桿擠出機中擠出造粒，物料在螺桿擠出機中的停留時 間為2-3分鐘，螺桿溫度為150-200°C，螺桿轉(zhuǎn)速為300-400轉(zhuǎn)/分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法，是一種高韌性高強度聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法，按重量百分比由以下組分組成聚乙烯60-85%，酚醛樹脂5-30%，固化劑0.4-3%，相容劑3-15%，增韌劑5-10%，抗氧劑0.1-1%，潤滑劑0.3-0.8%；酚醛樹脂為熱塑性線型酚醛樹脂。制備方法⑴將聚乙烯、酚醛樹脂、固化劑、相容劑、增韌劑、抗氧劑、潤滑劑按比例稱重后置于高速攪拌機中攪拌混合5分鐘；⑵將配好的料加入到雙螺桿擠出機中擠出造粒，物料在螺桿擠出機中的停留時間為2-3分鐘，螺桿溫度為150-200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為300-400轉(zhuǎn)/分。本發(fā)明具有高強度，高耐熱，高韌性的特點，可替代現(xiàn)有工程塑料。
文檔編號B29B9/06GK102002181SQ20101060223
公開日2011年4月6日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者吳建國, 吳汾, 李云巖, 郭洪濤 申請人:南京聚隆科技股份有限公司