一种核壳结构增韧增强聚乙烯材料及其制备方法

一种核壳结构增韧增强聚乙烯材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种核壳结构增韧增强聚乙烯材料及其制备方法。

背景技术

聚乙烯（PE）是一种质轻无毒、具有良好的电绝缘性能和耐化学腐蚀性能的热塑性塑料，有较高的刚性，优良的成型加工性，优异的耐湿性及化学稳定性，广泛应用于包装、化工、建筑、机械和食品加工等领域。然后，由于聚乙烯存在冲击强度较差、易脆性断裂等缺点，难以满足一些领域对性能的需求。因此，对聚乙烯增韧改性一直是高分子材料与工程研究的热点之一。众多的聚乙烯增韧改性研究中，以弹性体增韧的增韧效果最好，但是，该方法在使其韧性大幅度提高的同时刚性显著降低。究其原因主要有三个：其一，聚乙烯是一类非极性结晶性聚合物，与弹性体的相容性差，界面结合力小，易发生界面脱粘；其二，弹性体作为分散相，未适度交联，在外力作用下易发生分子间滑脱而产生“空化”；其三，要想增韧效果明显，必须加大弹性体的含量，致使增韧聚乙烯中低刚性成分太多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弹性体包覆无机刚性粒子显著提高韧性又保持较好刚性的核壳结构增韧增强聚乙烯材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种核壳结构增韧增强聚乙烯材料，其组分按质量百分数配比为：聚乙烯树脂70%～85%、无机刚性粒子8%～15%、二异氰酸酯0.5%～2%、乙二醇1%～4%、相容剂3%～8%、分散剂0.1%～2%、抗氧剂0.1%～1%。

所述的无机刚性粒子为粒径在0.1μm～20μm的碳酸钙、滑石粉、高岭土、硫酸钡中的一种。

所述的相容剂为马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物（POE-g-MAH）、马来酸酐接枝乙烯-丙烯-二烯烃共聚物（EPDM-g-MAH）、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（E-MA-GMA）中的一种。

所述的分散剂为聚乙烯蜡、EVA蜡、OP蜡、TAF、TAS-2A、EBS中的一种。

所述的抗氧剂为受阻酚抗氧剂1010或1076与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物。

上述的一种核壳结构增韧增强聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将各组分按重量配比称好待用；

（2）将无机刚性粒子和乙二醇加入料筒温度为40℃～70℃混合机中低速搅拌5～15分钟，再加入二异氰酸酯高速搅拌10～60分钟，使充分加成聚合与包覆；

（3）然后在混合机中再加入聚乙烯树脂、相容剂、分散剂和抗氧剂，并在转速不低于3000转/分钟搅拌5～30分钟；

（4）再将上述混合好的物料加入双螺杆挤出机挤出、造粒后，经干燥、包装即得本发明的一种核壳结构增韧增强聚乙烯材料。

本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明采用二异氰酸酯与乙二醇在混合机中搅拌和加成聚合生成聚氨酯弹性体包覆在无机刚性粒子表面，形成以无机刚性粒子为核、弹性体为壳的核壳结构，使其发挥各自优点和对聚乙烯起到良好的协同增强增韧效果，并且具有加工性能好、成本低、处理工艺简单等特点，具有很好的应用价值。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1：

一种核壳结构增韧增强聚乙烯材料，其组分按质量百分数配比为：聚乙烯树脂77%、粒径在0.1μm～20μm的碳酸钙12%、二异氰酸酯1.5%、乙二醇3%、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物（POE-g-MAH）5%、聚乙烯蜡1%、受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物0.5%。

制备方法：（1）将各组分按重量配比称好待用；（2）将粒径在0.1μm～20μm的碳酸钙和乙二醇加入料筒温度为40℃～70℃混合机中低速搅拌5～15分钟，再加入二异氰酸酯高速搅拌10～60分钟，使充分加成聚合与包覆；（3）然后在混合机中再加入聚乙烯树脂、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物（POE-g-MAH）、聚乙烯蜡和受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物，并在转速不低于3000转/分钟搅拌5～30分钟；（4）再将上述混合好的物料加入双螺杆挤出机挤出、造粒后，经干燥、包装即得本发明的一种核壳结构增韧增强聚乙烯材料。

实施例2：

一种核壳结构增韧增强聚乙烯材料，其组分按质量百分数配比为：聚乙烯树脂70%、粒径在0.1μm～20μm的滑石粉15%、二异氰酸酯2%、乙二醇4%、马来酸酐接枝乙烯-丙烯-二烯烃共聚物（EPDM-g-MAH）7%、EVA蜡1.5%、受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物0.5%。

制备方法：（1）将各组分按重量配比称好待用；（2）将粒径在0.1μm～20μm的滑石粉和乙二醇加入料筒温度为40℃～70℃混合机中低速搅拌5～15分钟，再加入二异氰酸酯高速搅拌10～60分钟，使充分加成聚合与包覆；（3）然后在混合机中再加入聚乙烯树脂、马来酸酐接枝乙烯-丙烯-二烯烃共聚物（EPDM-g-MAH）、EVA蜡和受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物，并在转速不低于3000转/分钟搅拌5～30分钟；（4）再将上述混合好的物料加入双螺杆挤出机挤出、造粒后，经干燥、包装即得本发明的一种核壳结构增韧增强聚乙烯材料。

实施例3：

一种核壳结构增韧增强聚乙烯材料，其组分按质量百分数配比为：聚乙烯树脂85%、粒径在0.1μm～20μm的滑石粉8%、二异氰酸酯1%、乙二醇2%、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（E-MA-GMA）3%、TAS-2A 0.6%、受阻酚抗氧剂1076与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物0.4%。

制备方法：（1）将各组分按重量配比称好待用；（2）将粒径在0.1μm～20μm的滑石粉和乙二醇加入料筒温度为40℃～70℃混合机中低速搅拌5～15分钟，再加入二异氰酸酯高速搅拌10～60分钟，使充分加成聚合与包覆；（3）然后在混合机中再加入聚乙烯树脂、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（E-MA-GMA）、TAS-2A和受阻酚抗氧剂1076与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物，并在转速不低于3000转/分钟搅拌5～30分钟；（4）再将上述混合好的物料加入双螺杆挤出机挤出、造粒后，经干燥、包装即得本发明的一种核壳结构增韧增强聚乙烯材料。