[发明专利]复合颗粒改性高密度聚乙烯材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高密度聚乙烯材料，尤其涉及一种复合颗粒改性高密度聚乙烯材料及其制备方法。

背景技术

自1953年Ziegler使用TiCl₄和AlEt₃在低压下使乙烯聚合生成HDPE,迄今已有50多年，高密度聚乙烯的开发生产不断取得创新，因其综合性能优良，原料来源丰富，成本较低而不断开发出新的用途和市场。HDPE呈乳白色半透明的蜡状固体，是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂，与LDPE、LLDPE比较，HDPE支链化程度最小，分子能紧密地堆砌,密度最大(0.941～0.965gPcm3)，结晶度高。HDPE有较高的刚性及韧性，良好的力学性能及较高的使用温度。与LDPE比较，有较高的耐温、耐油性、耐蒸汽渗透性及抗环境应力开裂性，电绝缘性和抗冲击性及耐寒性都很好。HDPE在强度和劲度方面比LDPE好，韧性比PVC、LDPE高。HDPE吸水性极微小，无毒，化学稳定性及佳,薄膜对水蒸汽、空气的渗透性小。HDPE目前是世界生产能力和需求量位居第三大类的聚烯烃品种,其主要用于薄膜、吹塑、管材等。

HDPE虽然早在1953年就已经发现，但在其开发与应用方面还远没有达到成熟水平，难以满足一些工程领域对其性能的需求。国内对HDPE的高性能化进行了大量的研究，但与世界领先水平相比，依然具有较大差距。目前，国内超过半数的HDPE需求要通过进口来满足。近年来，工业、农业及军事等各行业对经过性能改进的高分子材料需求迅速增加。因此，在国内技术和生产中开发出满足需求的高档次HDPE产品替代进口产品具有非常重要的现实意义。

填充改性是通过将某种或几种材料加入聚合物材料中来改善改聚合物的机械性能和热性能或同时降低材料的成本。用于聚合物材料填充改性的主要有无机矿物填料和纤维材料等。大部分无机矿物填料既能够提高材料的物理机械性能又可以大幅度降低材料的生产成本；一些纤维填充材料可以同时提高聚合物基体的机械性能和热性能。填充改性的主要方法有原位聚合法和熔融共混法等随着聚合物填充改性技术的不断发展，用于塑料填充改性的无机粒子种类越来越多，应用于聚乙烯改性的填料种类也在不断增加。无机填料按化学组成可以分为氧化物、氢氧化物、硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐等。某些填充材料还具有导电性、磁性、阻燃性等特殊功能，将其对聚合物进行填充改性时，不仅能够改善基体材料的机械性能与热性能还能赋予材料一些独特的特殊功能。

晶须结构完美、内部几乎无缺陷，且具有高强度、高模量，加入树脂之中起到骨架作用，形成聚合物/晶须复合材料，显著提高复合材料的力学强度。但无机和有机材料通常是难相容的，所以聚合物基体和晶须间的不相容性会使复合材料不能达到预期的性能。

已知填料结构对复合材料的性能有着显著的影响，主要与填料的形状、粒径和粒径分布等有关。此外，单组分改性已经不能满足高性能HDPE制备的需要，复合改性已经成为主要趋势。目前，复合改性还主要集中在简单的共混，不能充分发挥改性填料的综合改性效果。没有文献记载复合颗粒改性，也没有文献就复合改性颗粒的形状、粒径和粒径分布进行研究。

发明内容

本发明的目的是在高密度聚乙烯主要成分的基础上，通过添加复合颗粒对高密度聚乙烯材料的物理、化学性能进行综合改进。在提高高密度聚乙烯材料强度、韧性的同时，改进材料的耐腐蚀性、耐磨性和阻燃性。

本发明的技术方案如下：一种复合颗粒改性高密度聚乙烯材料，原料按重量份数称取：

高密度聚乙烯100～120份，复合改性颗粒30～50份，乙撑双硬脂酰胺8～14份，氯化聚乙烯0.5～0.9份，抗氧剂0.2-0.6份。

所述复合改性颗粒由BaCO₃晶须、纳米TiO₂颗粒、纳米Al(OH)₃颗粒和粘结剂组成，所述纳米TiO₂颗粒、纳米Al(OH)_3颗粒通过粘结剂粘结在BaCO₃晶须上；其中，BaCO₃晶须10-20份，纳米TiO₂5-10份，纳米Al(OH)₃10-15份，粘结剂5份。

粘结剂选自选铝、钙、锂、镁、钛、锌和锆的脂肪酸盐，在高于60℃低于160℃的温度下软化或部分熔融。

抗氧剂选自β-(4-羟基苯基-3，5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或者它们的混合物。