[发明专利]一种交联聚乙烯及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种交联聚乙烯及其制备方法与应用，涉及聚乙烯的改性及加工技术领域。分别通过呋喃改性聚乙烯与有机交联剂、杂化交联剂或无机交联剂之间Diels‑Alder反应的可逆性与循环性实现聚乙烯的交联改性与循环加工。本发明新型可循环加工的交联聚乙烯的制备方法简单、原料便宜，交联聚乙烯的物理性能大幅提高，耐环境应力开裂、耐腐蚀性、耐候性、抗蠕变性等明显改善。交联废弃物可通过双螺杆熔融加工发生逆Diels‑Alder反应而解交联实现循环利用，减少环境污染和资源浪费，在改善聚乙烯性能的同时赋予其循环加工利用的性能。

技术领域

本发明涉及聚乙烯的改性及加工技术领域，尤其涉及一种交联聚乙烯及其制备方法与应用。

背景技术

聚乙烯(polyethylene，PE)是由乙烯单体聚合而成的结晶性长链线性或支链结构聚合物，作为五大合成树脂之一，是我国合成树脂中产能最大、进口最多的品种。它具有耐腐蚀、耐低温、电绝缘性好、结晶度高、吸湿小、流动性好、无毒无味等优点，因此广泛应用在保鲜膜、塑料袋、奶瓶、水壶、电线电缆、管材、型材等国民经济的各个领域。

然而，聚乙烯特殊的柔性分子链导致其力学性能差、易蠕变、耐磨性差、抗紫外辐射差、耐环境应力开裂等缺陷，限制了其应用领域的进一步扩大。公告号为CN1282699C的中国发明专利公开了一种辐射交联聚乙烯管材，该管材具有立体网状交联的分子结构，而且该管材是以一定比例的混匀的聚乙烯树脂、抗氧化剂和硬酯酸盐类润滑剂为原料、在温度235℃以下通过挤管机挤压成管，然后再经过电子射线辐射而得。

但是人们采用辐射交联、硅烷交联、化学交联等方法使聚乙烯分子链之间形成交联网络结构来解决这一问题的同时，辐射交联过程使用的高能射线(γ射线、X射线、电子束)具有很强的辐射、设备昂贵、成本较高，且所有交联过程中都形成了不可逆的网络结构，其制品在破坏后无法循环加工利用，造成了很大的环境污染和资源浪费。

在节能环保理念深入人心的当今社会，采用可逆动态化学键开发可循环加工的交联聚乙烯材料，赋予其热固的使用性能与热塑的加工性能显得尤为重要。Diels-Alder反应是一种经典的[4+2]环加成反应，最主要为富电子的呋喃基团与缺电子的马来酰亚胺基团之间的可逆相互作用，其交联体系已经成功地应用在形状记忆材料、自修复材料等领域。同时由于碳纳米粒子同时具有双烯性和亲双烯性，Diels-Alder体系也被成功地应用在改善碳纳米材料的分散性及制备碳纳米粒子复合材料中。

基于以上文献研究和实验基础，本发明采用共聚及接枝改性的方法制备呋喃基聚乙烯，并采用Diels-Alder反应对其进行交联制备可循环加工的交联聚乙烯，通过简单的熔融加工可以解交联DA键而循环利用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种新型的呋喃基聚乙烯和多种双马来酰亚胺或不同官能度马来酰亚胺修饰POSS纳米粒子以及碳纳米粒子、基于此体系的交联聚乙烯及其制备方法与应用。

为实现本发明的上述发明目的，本发明提供如下技术方案：一种交联聚乙烯，所述交联聚乙烯由交联剂对呋喃基改性聚乙烯可逆交联制得，其中呋喃基改性聚乙烯通过共聚改性或接枝改性制得；

所述交联剂包括有机交联剂、杂化交联剂或无机交联剂，所述有机交联剂包括双马来酰亚胺；所述杂化交联剂包括不同官能度的马来酰亚胺修饰的POSS纳米粒子；所述无机交联剂包括均匀分散的碳纳米粒子，所述碳纳米粒子包括碳纳米管、石墨烯和富勒烯。

本发明提供如下技术方案：一种交联聚乙烯的制备方法，包括如下步骤：

A、制备呋喃基改性聚乙烯和交联剂；所述交联剂包括有机、杂化或无机交联剂中的一种或几种混合物；

B、将呋喃基改性聚乙烯和交联剂添加到双螺杆挤出机中；