[发明专利]一种改性蒙脱土增强聚乙烯的复合材料及其在家具中的应用

说明书

本发明涉及一种改性蒙脱土增强聚乙烯的复合材料，其制备原料包括聚乙烯、蒙脱土、聚多元醇单醚接枝的丙烯酰胺、丙烯酰胺和引发剂；其中聚多元醇单醚接枝的丙烯酰胺由聚多元醇单醚与丙烯酰胺制备而成。本发明含有聚多元醇单醚接枝的丙烯酰胺支链的复合材料中，各个成分与蒙脱土的相容性大为改善，配合相容剂，可以使得复合材料的均匀性和相容性达到稳定和优异的程度，从而极大地提升了复合材料的力学性能和韧性。本发明还涉及改性蒙脱土增强聚乙烯的复合材料作为家具板材的制备方法和应用。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种改性蒙脱土增强聚乙烯的复合材料及其在家具中的应用。

背景技术

聚乙烯由于价格便宜，来源广泛，制备方法成熟等优点，是用量最多的通用塑料。聚乙烯制品广泛地应用于多个领域是人们所熟知的。然而，聚乙烯韧性较差，通常需要提升其韧性以使得聚乙烯具有更加优异的力学性能和耐候性。通过与无机填料复合物理共混的方式，来改进聚乙烯的力学性能和耐候性，是人们所常用的方法。而蒙脱土作为一种常用的无机填料，与聚乙烯共混后具有较为理想的效果，也是人们所已知的(袁道升，硕士学位论文，改性蒙脱土及其聚乙烯稳定性的影响研究，2008)。

蒙脱土(英文名称montmorillonite)又名胶岭石、微晶高岭石，一种硅酸盐的天然矿物，为膨润土矿的主要矿物组分。含Al₂O₃为16.54％；MgO为4.65％；SiO2为50.95％。结构式为(Al,Mg)₂(SiO₁₀)(OH)₂·nH₂O。单斜晶系，多位微晶，集合体呈土状、球粒等状。白色微带浅灰色，含杂质时呈浅黄、浅绿、浅蓝色，土状光泽或无光泽，有滑感。加水后其体积可膨胀数倍，并变成糊状物。受热脱水后体积收缩。具有很强的吸附能力和阳离子交换性能，主要产于火山凝灰岩的风化壳中。蒙脱土(包括钙基、钠基、钠-钙基、镁基蒙脱土)经剥片分散、提纯改型、超细分级、特殊有机复合，平均晶片厚度小于25nm，可做漂白剂、吸附剂填充剂，被称为“万能材料”。因为在蒙脱土之间可以嵌入聚合物，并且可以使得聚合物具有异乎寻常的构型和构象上规整的排列，因此可以使得高聚物的材料性能显著提高。蒙脱土之间嵌入聚合物的研究受到了研究广泛关注。比如，有人采用丙烯酰胺嵌入蒙脱土中，丙烯酰胺的韧性大大提升(张桂玲，戴柏青，韦永德。层间化合物hBN-Cu稳定性的理论研究。分子科学学报，2000,16(4):234-238)。

聚乙烯/蒙脱土复合材料通常可以应用于室内家具复合材料中。如聚乙烯共混高密度聚乙烯，并且辅助添加马来酸酐接枝聚乙烯、聚乙烯蜡、石蜡和碳纤维等，在高速混合机中进行二次共混，然后加入双螺杆挤出机中，熔融混炼挤出，即可得到家具复合板材。其制备而成的材料，局部具有较为理想的力学性能，如弯曲强度、冲击强度以及抗拉强度等。然而，高聚物是一种典型的有机物，其结构主要由碳氢化合物组成，而蒙脱土更多的是金属化合物及金属元素，两者之间的极性相差很大，从而结构差异所带来的相容性较差是不容忽视的问题，其通常导致最终制备而成的含聚乙烯和蒙脱土的复合材料相分离和成团，极大地影响了造粒成型后的家具复合材料的所含各个成分共混的均匀性，导致力学性能显著地下降。

因此，如何解决蒙脱土和聚乙烯的相容性，继而进一步地优化二者所制备而成的家具复合材料的力学性能的问题，是亟需解决的难题。

发明内容

本发明旨在提供一种改性蒙脱土增强聚乙烯的复合材料，并且应用于家具中。其中蒙脱土中含有聚多元醇单醚接枝的丙烯酰胺，然后在挤出机高温下和引发剂的条件下，含有聚乙二醇单甲醚接枝的丙烯酰胺可以再次接枝到聚乙烯上。令人意外的发现，含有聚多元醇单醚接枝的丙烯酰胺支链的家具复合材料中，各个成分与蒙脱土的相容性大为改善，配合相容剂的作用，可以使得家具复合材料的均匀性和相容性达到稳定和优异的程度，从而极大地提升了造粒成型后的复合材料的力学性能，特别是在较高温度下的力学性能，比如缺口冲击强度。

本发明的一个目的，在于提供一种改性蒙脱土增强聚乙烯的复合材料，通过以下技术手段得以实现。