[发明专利]一种PE纳米复合材料及其制备方法

说明书

一种PE纳米复合材料，由包括PE颗粒，以及将PE颗粒联结的纳米材料和液体介质的混料经熔融共混制得。本发明还公开了PE纳米复合材料的制备方法，具体步骤包括A、将纳米材料与液体介质混合搅拌，形成膏状的纳米材料混合物；B、将步骤A中的纳米材料混合物与PE颗粒混合搅拌形成共混物；C、将步骤B的共混物经过熔融共混，即得所述PE纳米复合材料。所述纳米复合材料的拉伸强度和冲击强度在PE基料的基础上均得到提升，并且制备方法简单，生产成本低，易推广。

技术领域

本发明属于纳米复合材料及其制备领域，具体地说，涉及一种PE纳米复合材料及制备方法。

背景技术

聚乙烯(PE)具有出色的物理机械性能、电绝缘性能以及灵活多样的工艺加工性能，其综合性能是其他大多数热塑性树脂无法比拟的,是应用最为广泛的热塑性塑料之一。尽管聚乙烯已广泛的应用于工程技术领域,但其自身固有的一些缺陷和不足限制了其更为深层次的应用。此时,纳米复合材料所表现出的不同于一般复合材料的特殊性能为聚乙烯的改性研究指出了一条新的途径。大量研究证实,将聚乙烯与层状纳米材料复合制成纳米复合材料,能显著提高其综合性能。目前聚乙烯纳米复合材料的制备方法主要采用原位插层和熔融插层方法制备。因原位插层工业投资大，周期长，较难大范围推广应用；熔融插层可在一般塑料混炼设备中进行，加工方便，然而需前期对层状纳米材料进行有机化插层处理，不容易得到完全剥离的聚乙烯纳米复合型材料。随着科技发展，工程应用对聚乙烯材料在冲击强度、弯曲强度和拉伸强度性能提出了更高的要求。

专利号CN101081928A，提出了一种纳米复合材料的制备方法，采用水辅助法制备聚酰胺/纳米蒙脱土母料，其制备方法是用去离子水为插层剂，将纯化的蒙脱土和去离子水混合，充分分散制得蒙脱土泥浆，将泥浆逐步加入到组方量完全熔融的聚酰胺，再经挤出造粒得到聚酰胺/纳米蒙脱土母料。其制备方法简单，生产成本低，但该方法是在聚酰胺熔融后再加入蒙脱土泥浆，会导致蒙脱土泥浆未来得及与共聚物完全混合，其层间的水便因高温气化，进而蒙脱土不能很好分散至聚酰胺中，从而产品性能提升有限；另外，蒙脱土泥浆在加料方式上需要增加一定压力才能将泥浆注入双螺杆，同时由于双螺杆的加工段短，中途增加了蒙脱土泥浆的喂料区间，就需要增加双螺杆长度，造成工艺更复杂，成本更高。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种拉伸强度和冲击强度同时提升，并且制备方法简单，生产成本低，易推广的PE纳米复合材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种PE纳米复合材料，其特征在于，所述纳米复合材料由包括PE颗粒，以及将PE颗粒联结的纳米材料和液体介质的混料经熔融共混制得。

上述方案中，制备PE纳米复合材料采用将PE颗粒与纳米材料、液体介质共同进料的方式制得。PE颗粒之间与通过纳米材料和液体介质联结，形成一种不分层的共混物。此种方式很好解决了传统方式中，PE与纳米材料共混，纳米材料打滑无法共同进料的问题。

进一步的，所述纳米材料为层状纳米材料，所述层状纳米材料的至少部分片层分散至PE中；

上述方案中，层状纳米材料具有独特的二维板层结构，二维层板定向有序排列形成三维晶体结构独特，使得液体介质在一定条件下可以插入层间空隙将层板撑开，而不破坏层纳米材料原先的结构，并且层状纳米材料的层板组成和层间距都具有可调控性。当液体介质进入层间，层间距因液体介质撑开，当温度升高至PE的塑化温度或塑化温度之上时，进入层状纳米材料层间的液体介质进一步气化爆破，产生的巨大能量将层状材料片层剥离，剥离的片层在不断搅拌下便有序分散至熔融的PE中。

优选的，所述层状纳米材料包括层状硅酸盐、层状钛酸盐、层装磷酸盐、层状金属氢氧化物、过渡金属卤氧化物、层状石墨、过渡金属硫化物、层状金属氧化物，层状金属氮化物，层状金属碳化物，二维金属有机框架一种或几种；