[发明专利]一种聚乙烯杂化无机材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚乙烯杂化无机材料的制备方法，特别涉及采用水热合成法的制备方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)平均分子量约50万-800万，因分子量高而具有其它塑料无可比拟的优异的耐冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀等性能。而且，超高分子量聚乙烯(UHMWPE)耐低温性能优异，在-40℃时仍具有较高的冲击强度，甚至可在-269℃下使用。但是，正是由于它的独特性质(分子量极高)，使得UHMWPE熔融状态的粘度高达10⁸Pa.s，为高弹态，几乎无流动性；同时，摩擦系数小，临界剪切速率极低，加工时又极易出现熔体破裂，所以很难用一般的机械加工方法进行加工。

而超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种具有线型结构、优异综合性能的

热塑性工程塑料，具有其它塑料无可比拟的优异的机械强度、耐冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀等性能，其性能远远优于普通聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)同时，尽管UHMWPE的熔点在130℃左右，但在更高温度下，UHMWPE熔体呈凝胶状，具有一定的熔体强度，保持原有形状不变，因此有望采用UHMWPE薄膜用作理离子电池隔膜，防止熔断。

UHMWPE具有优异的耐冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀性，将其制备成微孔膜可以用于很多条件苛刻的领域。但是其由于粘度大，难加工，因此并没有得到广泛应用。

水热合成法是指在密封的压力容器中，采用水溶液为反应体系，通过对反应体系加热、加压(或自生蒸汽压)，创造一个相对高温、高压的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解，并且重结晶而进行无机合成和材料处理的方法。这一方法常常应用在介孔材料的制备中。研究表明，介孔材料孔道表面含有丰富的羟基，通过化学修饰可将功能性基团引入孔道，实现其功能化。将功能性高分子引入介孔的孔道内，得到介孔主体-有机纳米客体的组装体系。由于主客体间的耦合作用，形成有机-无机互穿网络结构，这种体系可以用作新型功能材料。这种方法可制备出聚合物基介孔分子筛复合材料，有效解决了聚合物基纳米复合材料中无机粒子的分散和两相间的界面相容性问题。

文献“介孔分子筛的添加对PE基复合材料性能的影响“([J].合成树脂及塑料，2008，25(1)∶12)和“纳米介孔MCM-41填充物对聚丙烯基复合材料性能的影响“([J].材料工程，2006(增刊1)∶143)公开了介孔分子筛的添加对PE和PP基复合材料性能的影响，考察了在PE树脂中填充介孔分子筛MCM-41以及不同填充量对复合材料拉伸性能的影响。研究表明MCM-41的质量分数为2.5％时，复合材料的性能有较明显的提高；PP树脂中添加形状和大小不同的介孔MCM-41，提高了复合材料的拉伸性能和耐热性，且介孔材料的形状和大小对改性效果有一定影响。还行很大一部分研究的是通过热致相分离的中空纤维制微孔膜的。如文献“The effect of stretch on multi-pore-structure of ultrahigh molecular weight polyethylene/SiO₂hybrid hollow fiber membranes”([J].High Performance Polymers，2010，22(7)∶820-833)研究了拉伸条件对UHMWPE／SiO₂／石蜡的中空纤维制成的微孔膜的影响。但这些方法中聚烯烃树脂和无机材料的混合属于物理性的共混形式，在混合的均匀性方面有欠缺。

采用水热合成法制备超高分子量聚乙烯基无机复合材料，以其独特的互穿网络结构和协同效应，能充分发挥有机组分和无机组分的综合性能，可制备出性能优异的复合材料。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种聚乙烯杂化无机材料的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种聚乙烯杂化无机材料的制备方法，其特征在于，将A组分和B组分在高压釜中进行反应，反应温度为90℃～290℃，反应时间为0.1h～72h，所述的A组分为含有聚烯烃的材料，所述的B组分为含有元素Si、Na和／或Al的物质，B组分的用量占A组分用量的0.1wt％～90wt％。

所述的含有聚烯烃的材料是超高分子量聚乙烯树脂，重均分子量为500,000～8,000,000。

所述的含有聚烯烃的材料中在全部的超高分子量聚乙烯树脂中含有50wt％以上的重均分子量为1,000,000以上超高分子量聚乙烯树脂的一种或多种。