[发明专利]聚乙烯材料及聚乙烯管材

说明书

本发明提供了一种聚乙烯材料及聚乙烯管材。所提供的聚乙烯材料含有经超支化聚酯改性的纤维素，所述超支化聚酯为含笼型聚倍半硅氧烷的超支化聚酯。另外，还含有炭黑母粒、偶联剂和高密度聚乙烯。通过该聚乙烯材料制备的聚乙烯管材具有炭黑分散均匀、壁厚更厚、管径更大、质量稳定、使用寿命长的优点。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及塑料管材领域，尤其涉及一种聚乙烯材料及聚乙烯管材。

背景技术

抗熔垂性能是指聚合物熔体承受其自身重量的能力。聚乙烯树脂的抗熔垂性能直接决定了管材质量指标中的管径和壁厚，如何生产管壁更厚、管径更大的聚乙烯管材是企业产品转型的关键。现有的抗熔垂聚乙烯管材中有PE100专用料和化学交联等方案，但前者价格较高，后者易产生局部的凝胶影响管材质量。

此外，高密度聚乙烯黑色管材中的炭黑和高密度聚乙烯基体树脂的相容性很差，炭黑颗粒在聚乙烯树脂中难以均匀分散不仅影响管材外观还导致管材质量不稳定，寿命减短。

如何聚乙烯树脂的抗熔垂性能，获得高质量的聚乙烯管材材料，还需要进一步改进。

发明内容

为了获得抗熔垂性能好，质量高的聚乙烯材料，本发明提供一种聚乙烯材料以及聚乙烯管材，所提供的聚乙烯材料以及聚乙烯管材具有优异的抗熔垂性能，而且稳定性高。

纤维素是一种来源广泛、综合性能高、成本低廉、可回收、可降解、可再生的天然高分子材料。纤维素比聚烯烃树脂刚性更强，光泽度、色泽更优异，是一种有效的聚烯烃树脂补强剂。本发明通过利用超支化树脂对纤维素进行改性，提供了一种聚乙烯材料，用来改善聚乙烯材料的抗熔垂性能，而且所提供的聚乙烯材料具有广泛的应用，例如可以用作聚乙烯管材，从而提高聚乙烯管材的综合性能。

超支化聚合物是一类具有高度支化结构的聚合物，超支化聚合物通常有着多分支位点和高表面官能度。超支化聚合物因其合成简便、成本低廉引起了广泛关注。超支化聚酯是一种典型的超支化聚合物，超支化聚酯主要连接基团也为酯基，但由于其具有高度支化的结构、大量的端基官能团、分子内存在空腔等结构特点，使得其表现出与现型聚酯化合物不同的性能。超支化聚酯具有良好流动性、较低的粘度以及良好的流动性能。笼型聚倍半硅氧烷(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes，缩写为POSS)是一类有机/无机纳米杂化分子，本身是一纳米粒子，兼具无机和有机性质，还具有与硅烷偶联剂相类似的化学结构，将其作为功能分子引入超支化聚酯中，可以强化与超支化酯之间的相互作用，并进一步通过超支化聚酯丰富的表面官能团偶联到纤维素表面，利用含POSS的超支化聚酯对纤维素进行改性，能够使得所提供的聚乙烯材料的零切粘度上升，抗熔垂能力提高。

具体而言，本发明提供了如下技术方案：

在本发明的第一方面，本发明提供了一种聚乙烯材料，其含有经超支化聚酯改性的纤维素，所述超支化聚酯为含笼型聚倍半硅氧烷的超支化聚酯。根据本发明的实施例，所要求保护的聚乙烯材料还进一步包括：炭黑母粒、偶联剂和高密度聚乙烯。

笼型聚倍半硅氧烷(POSS)是一类有机/无机纳米杂化分子，本身是一纳米粒子，兼具无机和有机性质，还具有与硅烷偶联剂相类似的化学结构，将其作为功能分子引入超支化聚酯中，会加强超支化聚酯之间以及炭黑母粒和超支化聚酯之间的相互作用，例如含POSS的超支化聚酯可以和炭黑表面基团形成氢键相互作用，进而促进炭黑在高密度聚乙烯树脂中的分散。另一方面，超支化聚酯丰富的表面官能团可以方便的偶联到纤维素表面。含POSS的超支化聚酯改性的纤维素可以提高炭黑分子在高密度聚乙烯树脂中的分散性能。经含POSS的超支化聚酯改性的纤维素和炭黑之间的强相互作用促进了聚乙烯分子链运动的滞后性，表现出使得聚乙烯材料的零切粘度上升，抗熔垂能力提高。