[发明专利]一种改性高密度聚乙烯材料

说明书

本发明涉及新型功能材料技术领域，公开了一种改性高密度聚乙烯材料，通过添加聚二甲基硅氧烷和1，1，3，3‑四甲基二硅氧烷，增加聚烯烃结构中的功能性基团，制备得到的纳米结构的改性剂分散性极好，进行嵌入式修饰改性，改性后的高密度聚乙烯的力学强度，耐磨性，抗蠕变性，热稳定性和耐腐蚀性显著提高，实现了有机‑纳米材料的性能互补优化，本发明制备得到的改性高密度聚乙烯材料解决了现有高密度聚乙烯在力学性能上的短缺问题，并具有较高的耐磨性，兼顾了本体性能和表面性能的提高，提高了高密度聚乙烯材料的开发利用，能够实现提高高密度聚乙烯物理机械性能以及扩展高密度聚乙烯适用领域的现实意义，是一种极为值得推广使用的技术方案。

技术领域

本发明属于新型功能材料技术领域，具体涉及一种改性高密度聚乙烯材料。

背景技术

随着高分子材料科学技术的飞跃进步，“以塑代钢”已经成为一种广为接受的趋势。随着塑料管材开发利用的深化，生产工艺的不断改进，塑料管道淋漓尽致地展示其卓越性能。在今天，塑料管材已不再被人们误认为是金属管材的“廉价代用品”。在这场革命中，聚乙烯管道倍受青睐，日益发出夺目的光辉，广泛用于燃气输送、给水、排污、农业灌溉、矿山细颗粒固体输送，以及油田、化工和邮电通讯等领域，特别在燃气输送上得到了普遍的应用。而高密度聚乙烯（HDPE）是一种由乙烯共聚生成的热塑性聚烯烃。虽然高密度聚乙烯（HDPE）在1956年就已推出，但这种塑料还没达到成熟水平。这种通用材料还在不断开发其新的用途和市场。

高密度聚乙烯的化学稳定性好，在室温条件下，不溶于任何有机溶剂，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀；薄膜对水蒸气和空气的渗透性小、吸水性低；但其硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯；耐磨性、电绝缘性、韧性及耐寒性均较好，但与低密度绝缘性比较略差些；耐老化性能差，耐环境开裂性不如低密度聚乙烯，特别是热氧化作用会使其性能下降。高密度聚乙烯存在的一些缺陷严重制约了其在各个领域的应用，尤其是力学性能方面的不足。现有的改性高密度聚乙烯并不能够在本体性能和表面性能上均得以兼顾。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种改性高密度聚乙烯材料，改性后的高密度聚乙烯的力学强度，耐磨性，抗蠕变性，热稳定性和耐腐蚀性显著提高。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种改性高密度聚乙烯材料，按照重量份计由以下成分制成：高密度聚乙烯95-100份、聚二甲基硅氧烷12-14份、聚乙烯蜡8-10份、1，1，3，3-四甲基二硅氧烷5.0-6.0份、巯基丙酸季戊四醇酯4.5-5.0份、改性剂1.5-2.0份；所述改性剂的制备方法包括以下步骤：

（1）称取32-34毫摩尔的氯化锌与26-28毫摩尔的氧化镉，加入到三口烧瓶中，加入35-40毫升的氢氧化钠溶液和15-20毫升乙二胺，快速搅拌，使用碳酸钠缓冲液调节体系pH值在9.6-10.0之间，在25-30℃下搅拌40-50分钟后加热升温至80-90℃，保温搅拌反应1-2小时，然后向三口烧瓶中滴加10-12毫升油酸，在20-30分钟内滴加完，通入氮气，升温至110-120℃，搅拌反应1.5-2.0小时；

（2）反应结束后，冷却至室温，进行过滤，得到固体产物使用无水乙醇洗涤5-6次，然后使用去离子水洗涤至中性，在70-80℃下干燥至恒重，得到油酸改性的复合金属微粒，将微粒加入到40-45毫升乙二醇中，超声处理15-20分钟，得到悬浊液，在磁力搅拌器搅拌下，向悬浊液中加入2.7-2.9克三水合乙酸钠，持续搅拌混合20-25分钟，然后转移至反应釜中，在180-190℃下反应14-16小时，反应结束后自然冷却至室温，所得反应物使用去离子水和无水乙醇交替清洗3-4次，得到产物在50-60℃下真空干燥12-15小时，即为所述改性剂。

作为对上述方案的进一步描述，将所述重量份的物料送入双螺杆挤出机中混合挤出成型：双螺杆转速为150-160转/分钟，在200-210℃下共混20-25分钟后挤出，切粒。