[发明专利]一种高密度聚乙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明的目的是针对于现有玄武岩纤维增强聚乙烯存在的问题，一种高密度聚乙烯复合材料及其制备方法。该高密度聚乙烯复合材料的组分为：高密度聚乙烯90‑99.5wt％，改性玄武岩纤维0.5‑4.5wt％，增容剂0‑5wt％，抗氧剂0‑0.5wt％。本发明利用多巴胺的特性，用聚多巴胺对玄武岩纤维进行改性，并将聚多巴胺改性的玄武岩纤维分散在高密度聚乙烯中制备高密度聚乙烯/玄武岩纤维复合材料，从而提高高密度聚乙烯的力学性能，使得复合材料的拉伸强度，断裂伸长率有较大幅度的提升。

技术领域

本发明属于聚乙烯材料技术领域，特别涉及一种高密度聚乙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

作为应用广泛的通用塑料之一，高密度聚乙烯(HDPE)具有对酸、碱和油污及水基化学剂有很好的耐腐蚀性与抵抗性；良好的拉伸强度和对紫外线的抵抗能力；具有很好的防水性能；不变形、不胀缩、强度高、相对密度低，化学稳定性好，并且价格低廉、易成型加工，因此，高密度聚乙烯膜广泛应用于防渗工程中。但由于应用范围越来越广，对高密度聚乙烯膜力学性能要求也越来越高。因此，通过对高密度聚乙烯进行改性以在一定程度上提高高密度聚乙烯膜的力学性能是当前急需研究的课题。

玄武岩纤维具有抗断裂强度高、耐腐蚀等特点，同时玄武岩纤维还有高弹性模量、耐高温(880℃)、耐低温(-200℃)、隔热、重量轻、吸湿性低、绝缘性好、绝热隔音性能好、良好的透波性等优点，是一种新型材料。将玄武岩纤维作为填充材料添加到高密度聚乙烯中，可起增强作用，提高材料的耐蠕变性、耐热性和尺寸稳定性等，具有较好的市场应用前景。

现有技术中，也有采用玄武岩纤维增强聚乙烯的方法。CN201811161940.3，公开了一种阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料及其制备方法。复合材料，按重量份由以下组分组成：HDPE65份-80份，阻燃剂14份-18份，协效阻燃剂3份-5份，耐刮擦母粒10份-16份，抗氧剂0.1份-0.5份，相容剂0.2份-0.3份。

CN201310142382.7，公开了一种炭塑纤维复合材料的制备方法。取炭粉、热塑性塑料、助剂、玄武岩纤维的配料比为80:16:3:1、70:26:3:1、60:36:3:1或50:46:3:1。

但这些现有技术中的玄武岩纤维表面未经处理，未经处理的玄武岩纤维在复合材料中与基体的界面间有孔隙，不能形成有效的界面结合，因此，有必要对玄武岩纤维进行改性，以获得与高密度聚乙烯比较理想的界面粘结性能。

发明内容

本发明的目的是针对于现有玄武岩纤维增强聚乙烯存在的问题，一种高密度聚乙烯复合材料及其方法。本发明利用多巴胺的特性，用聚多巴胺对玄武岩纤维进行改性，并将聚多巴胺改性的玄武岩纤维分散在高密度聚乙烯中制备高密度聚乙烯/玄武岩纤维复合材料，从而提高高密度聚乙烯的力学性能，使得复合材料的拉伸强度，断裂伸长率有较大幅度的提升。

本发明的技术方案之一为，一种高密度聚乙烯复合材料，由以下组分按质量百分比组成：

上述的高密度聚乙烯复合材料，所述改性玄武岩纤维为经聚多巴胺处理的玄武岩纤维，纤维长度为2-3mm。

上述的高密度聚乙烯复合材料，所述的改性玄武岩纤维的制备方法为：

1)将纤维长度为2-3mm的玄武岩纤维浸在N,N-二甲基甲酰胺中，超声处理，取出后用去离子水清洗干净，然后烘干；

2)将步骤1)处理后的玄武岩纤维加入到酸性溶液中，超声处理，取出后用去离子水洗涤至中性，然后烘干；

3)将三羟甲基氨基甲烷或3-吗啉丙磺酸加入到水中溶解，然后将溶液的pH调节到8.0～9.0；

4)将步骤2)处理后的玄武岩纤维与步骤3)的溶液混合，超声处理，使玄武岩纤维分散，得到分散溶液；