[发明专利]一种基于超临界接枝反应的改性聚乙烯制备方法

说明书

本发明涉及聚乙烯材料技术领域，公开了一种基于超临界接枝反应的改性聚乙烯制备方法，步骤为：（1）将氢氧化镁与γ‑氨丙基三乙氧基硅烷反应得到氨基改性氢氧化镁；（2）将双端含氢硅油与环氧丁烯反应得到双端环氧基硅油；（3）将双端环氧基硅油与氨基改性氢氧化镁及4‑氨基苯乙烯反应得到接枝单体；（4）将聚乙烯、接枝单体和引发剂加入挤出机中，并向挤出机中注入超临界CO₂流体，熔融挤出后冷却、造粒、干燥得到改性聚乙烯。本发明用硅油及4‑氨基苯乙烯对氢氧化镁表面进行修饰，并通过超临界接枝反应将氢氧化镁连接在聚乙烯侧链上，可以在有效提高聚乙烯阻燃性能的同时，不影响其加工性能和力学性能。

技术领域

本发明涉及聚乙烯材料技术领域，尤其是涉及一种基于超临界接枝反应的改性聚乙烯制备方法。

背景技术

聚乙烯是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂，因其具有良好的结晶性、化学稳定性、电气绝缘性及优异的力学性能等优势成为使用最广泛的合成树脂之一。但由于聚乙烯不具备阻燃性，限制了其在很多领域的应用。

由于氢氧化镁具有阻燃、无毒和抑烟三重特性，因此目前一般通过在聚乙烯中添加氢氧化镁来提升聚乙烯的阻燃性能。例如，在中国专利文献上公开的“一种超细氢氧化镁聚乙烯阻燃复合材料及其制备工艺”，其公告号CN101284921B，由以下以重量份计的组分组成：聚乙烯基体20-50；表面改性超细氢氧化镁60-80；硼酸锌1-3；磷酸三脂5-10；丙酮0.1-0.5。其中氢氧化镁粒径为15微米，表面改性剂为硅烷偶联剂。

但通过添加氢氧化镁提高聚乙烯的阻燃性能时存在以下缺陷：1、氢氧化镁的阻燃效率不佳，需要在较大的添加量下才能实现较好的阻燃效果；然而添加大量的无机填料后，会使熔体粘度增大，影响聚乙烯材料的加工性能；2、氢氧化镁与聚乙烯的相容性差，不易分散，直接添加会影响聚乙烯材料的力学性能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于超临界接枝反应的改性聚乙烯制备方法，用硅油及4-氨基苯乙烯对氢氧化镁表面进行修饰，并通过超临界接枝反应将氢氧化镁连接在聚乙烯侧链上，可以在有效提高聚乙烯阻燃性能的同时，不影响其加工性能和力学性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于超临界接枝反应的改性聚乙烯制备方法，包括如下步骤：

(1)将氢氧化镁分散在水中，并加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷的醇溶液，搅拌反应后将产物分离、清洗、干燥得到氨基改性氢氧化镁；

(2)将双端含氢硅油与环氧丁烯混合，加入催化剂反应后得到双端环氧基硅油；

(3)将氨基改性氢氧化镁、双端环氧基硅油及4-氨基苯乙烯加入溶剂中，搅拌均匀后加入催化剂，反应得到接枝单体；

(4)将聚乙烯、接枝单体和引发剂加入挤出机中，并向挤出机中注入超临界CO₂流体，熔融挤出后冷却、造粒、干燥得到改性聚乙烯。

本发明先通过步骤(1)，利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷与氢氧化镁表面的羟基的反应，在氢氧化镁表面修饰氨基；再通过步骤(2)，利用含氢硅油与环氧丁烯的硅氢加成反应，在硅油两端修饰环氧基，然后通过步骤(3)，利用硅油两端的环氧基与氢氧化镁表面及4-氨基苯乙烯中的氨基反应，通过硅油将氢氧化镁与4-氨基苯乙烯连接，得到带双键的接枝单体；最后通过步骤(4)，在超临界CO₂的作用下将接枝单体接枝在聚乙烯侧链上，得到改性聚乙烯。