[发明专利]一种增强聚乙烯管材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种增强聚乙烯管材料及其制备方法，其特点是利用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)极高的分子缠结密度及强韧性，通过分别在PE管材料及UHMWPE分子上接枝反应性基团，采用简便高效的反应性熔融加工方法实现两相分子在界面上的反应，并引入较低分子量UHMWPE(L‑UHMWPE)构建聚乙烯管材料与UHMWPE相匹配的粘度梯度，从而构筑两相界面分子间强相互作用，促使界面分子间扩散，形成界面高度分子缠结，获得良好界面相容性，实现UHMWPE在聚乙烯管材料基体中的良好分散，显著提升聚乙烯管材料的强韧性。

技术领域

本发明涉及一种增强聚乙烯管材料及其制备方法，属于聚合物加工领域。

背景技术

聚乙烯(PE)管材综合性能优异，广泛用于建筑给排水、燃气输送、电工电讯防护及农业灌溉等领域；近年来，随管网输送压力增大、管道口径增加及对管网安全性要求的日益提高，对PE管材的耐压强度及使用寿命提出了更高要求。为此，人们开展了大量工作对PE管材料进行力学性能改性研究。冉崇文等，合成树脂及塑料，2018,(4),31-33，描述了石墨烯增强PE管材料的研究，表明复合材料的弯曲模量可从纯PE的1080MPa提升至1160MPa。王春广等，塑料科技，2016,(44),32-36，对玻璃纤维改性PE管材料进行了研究，发现当加入20wt％的玻璃纤维时，复合材料的拉伸强度较纯PE提升了10％。冯宗东等，工程塑料应用，2016,(44),110-114，采用玄武岩纤维增强PE管材料，当玄武岩纤维用量为20wt％时，复合材料的拉伸强度较纯PE提高了60％，由25MPa提高至40MPa。以上改性方法中，采用纤维·、无机纳米粒子等虽可在一定程度上提高PE管材料力学强度，但由于填料与PE基体间缺乏强相互作用，其增强效果有限，并伴随PE管材料韧性的显著降低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种增强聚乙烯管材料及其制备方法，其特点是利用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)极高的分子缠结密度及强韧性，通过分别在PE管材料及UHMWPE分子上接枝反应性基团，采用简便高效的反应性熔融加工方法实现两相分子在界面上的反应，并引入较低分子量UHMWPE(L-UHMWPE)构建聚乙烯管材料与UHMWPE相匹配的粘度梯度，从而构筑两相界面分子间强相互作用，促使界面分子间扩散，形成界面高度分子缠结，获得良好界面相容性，实现UHMWPE在聚乙烯管材料基体中的良好分散，显著提升聚乙烯管材料的强韧性。

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料分数除特殊说明外，均为重量份数。

一种增强聚乙烯管材料的起始主要原料配方组分为：

其中，UHMWPE分子量为500-1100万，L-UHMWPE分子量为40-500万；

反应性单体1为马来酸酐(MA)、苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)、顺丁烯二酸酐(BA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、烯丙基缩水甘油醚(AGE)中的任一种；

反应性单体2为丙烯酰胺(AM)、烯丙胺(AP)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)中的任一种；

引发剂1为过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈、过氧化二异丙苯中的任一种；

引发剂2为二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮、2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦中的任一种；

抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(即：Irganox1010)，N,N'-双-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]己二胺(即：Irganox1098)，β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸十八醇酯(即：Irganox 1076)，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(即：BHT(264))中的任一种；