本發(fā)明涉及復(fù)合材料加工領(lǐng)域，具體的涉及一種PE改性材料的制備方法和用途。
背景技術(shù)：
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根據(jù)醫(yī)學(xué)研究表明，嬰幼兒在長(zhǎng)牙期間會(huì)出現(xiàn)流口水，牙齦腫脹，煩躁等情形，嚴(yán)重時(shí)會(huì)拒絕進(jìn)食，目前市面上能夠緩解出牙不適，鍛煉嬰幼兒咀嚼和抓握能力的方法就是提供橡皮或塑膠制成的非食用性物質(zhì)。
聚乙烯(PE)是塑料一種，我們常常提的方便袋就是聚乙烯(PE)。聚乙烯是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的高分子，也是應(yīng)用最廣泛的高分子材料。它是由重復(fù)的–CH2–單元連接而成的，是典型的熱塑性塑料，是無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)毒的可燃性白色粉末。
成型加工的PE樹脂均是經(jīng)擠出造粒的蠟狀顆粒料，外觀呈乳白色。分子量越高，其物理力學(xué)性能越好，越接近工程材料的要求水平。但分子量越高，其加工的難度也隨之增大。聚乙烯熔點(diǎn)為100-130C·其耐低溫性能優(yōu)良。在-60℃下仍可保持良好的力學(xué)性能，但使用溫度在80-110℃；化學(xué)穩(wěn)定性較好，室溫下可耐稀硝酸、稀硫酸和任何濃度的鹽酸、氫氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨水、胺類、過氧化氫、氫氧化鈉、氫氧化鉀等溶液。但不耐強(qiáng)氧化的腐蝕，在室溫下上述溶劑會(huì)對(duì)聚乙烯產(chǎn)生緩慢的侵蝕作用，而在90-100℃下，濃硫酸和濃硝酸會(huì)快速地侵蝕聚乙烯，使其破壞或分解。
將聚乙烯改性后利用加工制成質(zhì)地柔軟類似硅膠或者橡膠材質(zhì)的材料并將其應(yīng)用到嬰幼兒制品制備領(lǐng)域，需要克服大量的技術(shù)難題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改性PE材料，改性材料安全無(wú)毒易清洗，耐高溫耐腐蝕，質(zhì)地柔軟均一，具有良好自然的外觀色澤，應(yīng)用于嬰幼兒叉、勺、磨牙棒及其它各種軟質(zhì)注塑產(chǎn)品和部分硅膠替代品，并且成本低，應(yīng)用廣，提高聚乙烯的市場(chǎng)應(yīng)用范圍。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種PE改性材料的制備方法，由以下重量份數(shù)的組分組成：
PE 90-95份、聚合硫酸鐵1.5-2份、聚氯化鋁鐵0.5-1.2份、氟化亞鐵1.1-2份、檸檬酸鐵0.1-0.5份、六氧化碳0.1-0.2份、超氧化氫3-3.5份、三氧化二氫1.5-2份；
其制備方法是按照重量份數(shù)將PE與超氧化氫及三氧化二氫室溫密閉攪拌混合60-100分鐘后與聚合硫酸鐵、聚氯化鋁鐵、氟化亞鐵、檸檬酸鐵、六氧化碳混合均勻，經(jīng)平行雙螺桿擠出造粒制成。
優(yōu)選的，由以下重量份數(shù)的組分組成：
PE 92-94份、聚合硫酸鐵1.5-1.8份、聚氯化鋁鐵0.7-1.0份、氟化亞鐵1.1-1.7份、檸檬酸鐵0.1-0.3份、六氧化碳0.1-0.2份、超氧化氫3.2-3.5份、三氧化二氫1.5-1.8份。
優(yōu)選的，所述PE材料為L(zhǎng)DPE。
優(yōu)選的，所述聚合硫酸鐵中全鐵含量≥19.0％，砷含量≤0.0001％，鉛含量≤0.0001％，不溶物含量≤0.4％，還原性物質(zhì)含量≤0.01％。
優(yōu)選的，所述聚氯化鋁鐵中水不容物含量≤1.0mg/L，砷含量≤0.0003mg/L，錳含量≤0.0075mg/L，鉛含量≤0.003mg/L，汞含量≤0.00002mg/L，硫酸根含量≤9.0mg/L。
優(yōu)選的，所述氟化亞鐵、檸檬酸鐵、六氧化碳、超氧化氫、三氧化二氫的添加量分別以其有效成分含量計(jì)。
上述制備方法制備得到的PE改性材料的應(yīng)用于嬰幼兒叉、勺、磨牙棒及其它各種軟質(zhì)注塑產(chǎn)品和部分硅膠替代品中，也是本發(fā)明要求保護(hù)的內(nèi)容。
聚乙烯，簡(jiǎn)稱PE英文名稱：Polyethylene，是五大合成樹脂之一，是我國(guó)合成樹脂中產(chǎn)能最大、進(jìn)口量最多的品種。耐腐蝕性，電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良，可以氯化，輻照改性，可用玻璃纖維增強(qiáng).低壓聚乙烯的熔點(diǎn)，剛性，硬度和強(qiáng)度較高，吸水性小，有良好的電性能和耐輻射性；高壓聚乙烯的柔軟性，伸長(zhǎng)率，沖擊強(qiáng)度和滲透性較好；超高分子量聚乙烯沖擊強(qiáng)度高，耐疲勞，耐磨、低壓聚乙烯適于制作耐腐蝕零件和絕緣零件；高壓聚乙烯適于制作薄膜等；超高分子量聚乙烯適于制作減震，耐磨及傳動(dòng)零件。摸起來有蠟質(zhì)感，與同等塑料相比質(zhì)量比較輕，有一定的透明性，燃燒時(shí)火焰呈藍(lán)色，但是將其加工應(yīng)用作為軟質(zhì)硅膠類仿真材料還需要進(jìn)行較為全面的改性處理。低密度聚乙烯因密度較低，材質(zhì)最軟，主要用在塑膠袋、農(nóng)業(yè)用膜等。
三氧化二氫也稱為“過三氧化氫”，其化學(xué)式為“H2O3”或“HOOOH”，是氫元素的氧化物。H2O3在常溫下為無(wú)色至微紫色液體，易揮發(fā)，有魚腥味。是一種不穩(wěn)定的化合物，在水溶液中會(huì)分解為水和單線態(tài)氧，超氧化氫也叫超氧酸、氧化羥基自由基，化學(xué)式HO2，是一種一元酸，常溫常壓下為無(wú)色玻璃狀固體。溶液呈藍(lán)色，含有超氧根離子而具有強(qiáng)氧化性。由臭氧和水反應(yīng)而得。不穩(wěn)定，可以聚合，但仍有部分以單分子形式存在。本發(fā)明采用聚乙烯與三氧化二氫及超過氧化氫室溫密閉攪拌混合60-100分鐘，利用其超能的單線態(tài)氧和超氧根離子所具有的強(qiáng)氧化性將聚乙烯單體中穩(wěn)定的結(jié)晶結(jié)構(gòu)打亂，降低其結(jié)晶度、密度、剛性及硬度，密閉混合結(jié)束后對(duì)環(huán)境不造成影響，制備方法簡(jiǎn)便，安全高效無(wú)污染。
聚合硫酸鐵是一種性能優(yōu)越的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑，形態(tài)性狀是淡黃色無(wú)定型粉狀固體，極易溶于水，10％的水溶液為紅棕色透明溶液，吸濕性。聚合硫酸鐵廣泛應(yīng)用于飲用水、工業(yè)用水、各種工業(yè)廢水、城市污水、污泥脫水等的凈化處理。聚氯化鋁鐵別名復(fù)合鋁鐵，是以鋁為主、鐵為輔的新型復(fù)合無(wú)定型、無(wú)機(jī)高分子凈水劑。鐵為高價(jià)鐵，水解后形成多核絡(luò)合物，兼具鋁鹽和鐵鹽的絮凝特性。鋁鹽和鐵鹽在本發(fā)明與聚乙烯高溫注塑過程中發(fā)生水解和聚合反應(yīng)過程，混合熔融狀態(tài)液體中顆粒能強(qiáng)烈吸附水解和聚合反應(yīng)過程中出現(xiàn)的各種游離單體及多種多核羥基絡(luò)離子，被吸附的帶正電的多核羥基絡(luò)離子能夠壓縮雙電層，降低動(dòng)電位，同時(shí)進(jìn)行著架橋作用降低聚合物的硬度，提高聚乙烯的斷裂伸長(zhǎng)率和延展性。
六氧化碳的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，具有很強(qiáng)的氧化性。六氧化碳是一種不穩(wěn)定的無(wú)機(jī)碳氧化物，擁有具有Cs對(duì)稱性的異構(gòu)體，這種六氧化碳分子中的六元環(huán)并不呈正六邊形，而是空間六邊形：六元環(huán)中與碳原子相對(duì)的氧原子與相鄰氧原子間O-O鍵鍵長(zhǎng)為以這個(gè)氧原子為頂點(diǎn)的O-O-O鍵角為104.1°；兩個(gè)不與碳相連的氧原子和六元環(huán)中與碳相連的相鄰氧原子之間的O-O鍵鍵長(zhǎng)為以這兩個(gè)氧原子為頂點(diǎn)的O-O-O鍵角為105.9°；六元環(huán)中與碳相連的兩個(gè)氧原子與碳原子之間的C-O鍵鍵長(zhǎng)皆為為C-O-O鍵角為115.7°，六元環(huán)內(nèi)的O-C-O鍵角為120.4°；碳原子與六元環(huán)外的氧原子間C-O鍵鍵長(zhǎng)為六元環(huán)外的O-C-O鍵角為119.6°，通過強(qiáng)氧化性加速打斷聚乙烯單體的聚合穩(wěn)定性，來改變現(xiàn)有LDPE用來制造膜袋低級(jí)產(chǎn)品的問題，降低力學(xué)性能，使得LDPE改性材料能生產(chǎn)出表面光澤鮮艷、質(zhì)地柔軟牢固、耐折疊、無(wú)折痕、安全無(wú)毒、易清洗的柔性注塑產(chǎn)品，同時(shí)保持自身良好的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、耐穿刺性、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性等性能。
本發(fā)明具有以下有益效果：
(1)本發(fā)明采用聚乙烯與三氧化二氫及超過氧化氫室溫密閉攪拌混合60-100分鐘，利用其超能的單線態(tài)氧和超氧根離子所具有的強(qiáng)氧化性將聚乙烯單體中穩(wěn)定的結(jié)晶結(jié)構(gòu)打亂，降低其結(jié)晶度、密度、剛性及硬度，密閉混合結(jié)束后對(duì)環(huán)境不造成影響，制備方法簡(jiǎn)便，安全高效無(wú)污染。
(2)鋁鹽和鐵鹽在本發(fā)明與聚乙烯高溫注塑過程中發(fā)生水解和聚合反應(yīng)過程，混合熔融狀態(tài)液體中顆粒能強(qiáng)烈吸附水解和聚合反應(yīng)過程中出現(xiàn)的各種游離單體及多種多核羥基絡(luò)離子，被吸附的帶正電的多核羥基絡(luò)離子能夠壓縮雙電層，降低動(dòng)電位，同時(shí)進(jìn)行著架橋作用降低聚合物的硬度，提高聚乙烯的斷裂伸長(zhǎng)率和延展性。
(3)本發(fā)明通過強(qiáng)氧化性加速打斷聚乙烯單體的聚合穩(wěn)定性，來改變現(xiàn)有LDPE用來制造膜袋低級(jí)產(chǎn)品的問題，降低力學(xué)性能，使得LDPE改性材料能生產(chǎn)出表面光澤鮮艷、質(zhì)地柔軟牢固、耐折疊、無(wú)折痕、安全無(wú)毒、易清洗的柔性注塑產(chǎn)品，同時(shí)保持自身良好的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、耐穿刺性、耐開裂性等性能。
(4)本發(fā)明改性材料安全無(wú)毒易清洗，耐高溫耐腐蝕，質(zhì)地柔軟均一，由于鐵離子的存在產(chǎn)品具有良好自然的外觀色澤，應(yīng)用于嬰幼兒叉、勺、磨牙棒及其它各種軟質(zhì)注塑產(chǎn)品和部分硅膠替代品。
(5)本發(fā)明原料成本低，制備方法簡(jiǎn)單，環(huán)保綠色無(wú)污染，具有良好的市場(chǎng)推廣前景和應(yīng)用價(jià)值。
具體實(shí)施方式：
為了更好的理解本發(fā)明，下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，實(shí)施例只用于解釋本發(fā)明，不會(huì)對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何的限定。
實(shí)施例1
一種PE改性材料的制備方法，由以下重量份數(shù)的組分組成：
PE 90份、聚合硫酸鐵1.5份、聚氯化鋁鐵0.5份、氟化亞鐵1.1份、檸檬酸鐵0.1份、六氧化碳0.1份、超氧化氫3份、三氧化二氫1.5份。
其制備方法是按照重量份數(shù)將PE與超氧化氫及三氧化二氫室溫密閉攪拌混合60分鐘后與聚合硫酸鐵、聚氯化鋁鐵、氟化亞鐵、檸檬酸鐵、六氧化碳混合均勻，經(jīng)平行雙螺桿擠出造粒制成。
實(shí)施例2
一種PE改性材料的制備方法，由以下重量份數(shù)的組分組成：
PE 95份、聚合硫酸鐵2份、聚氯化鋁鐵1.2份、氟化亞鐵2份、檸檬酸鐵0.5份、六氧化碳0.2份、超氧化氫3.5份、三氧化二氫2份。
其制備方法是按照重量份數(shù)將PE與超氧化氫及三氧化二氫室溫密閉攪拌混合100分鐘后與聚合硫酸鐵、聚氯化鋁鐵、氟化亞鐵、檸檬酸鐵、六氧化碳混合均勻，經(jīng)平行雙螺桿擠出造粒制成。
實(shí)施例3
一種PE改性材料的制備方法，由以下重量份數(shù)的組分組成：
PE 92份、聚合硫酸鐵1.5份、聚氯化鋁鐵0.7份、氟化亞鐵1.1份、檸檬酸鐵0.1份、六氧化碳0.1份、超氧化氫3.2份、三氧化二氫1.5份。
其制備方法是按照重量份數(shù)將PE與超氧化氫及三氧化二氫室溫密閉攪拌混合60分鐘后與聚合硫酸鐵、聚氯化鋁鐵、氟化亞鐵、檸檬酸鐵、六氧化碳混合均勻，經(jīng)平行雙螺桿擠出造粒制成。
實(shí)施例4
一種PE改性材料的制備方法，由以下重量份數(shù)的組分組成：
PE 94份、聚合硫酸鐵1.8份、聚氯化鋁鐵1.0份、氟化亞鐵1.7份、檸檬酸鐵0.3份、六氧化碳0.2份、超氧化氫3.5份、三氧化二氫1.8份。
其制備方法是按照重量份數(shù)將PE與超氧化氫及三氧化二氫室溫密閉攪拌混合100分鐘后與聚合硫酸鐵、聚氯化鋁鐵、氟化亞鐵、檸檬酸鐵、六氧化碳混合均勻，經(jīng)平行雙螺桿擠出造粒制成。
實(shí)施例5
一種PE改性材料的制備方法，由以下重量份數(shù)的組分組成：
PE 92份、聚合硫酸鐵1.8份、聚氯化鋁鐵0.7份、氟化亞鐵1.7份、檸檬酸鐵0.1份、六氧化碳0.2份、超氧化氫3.2份、三氧化二氫1.8份。
其制備方法是按照重量份數(shù)將PE與超氧化氫及三氧化二氫室溫密閉攪拌混合70分鐘后與聚合硫酸鐵、聚氯化鋁鐵、氟化亞鐵、檸檬酸鐵、六氧化碳混合均勻，經(jīng)平行雙螺桿擠出造粒制成。
實(shí)施例6
一種PE改性材料的制備方法，由以下重量份數(shù)的組分組成：
PE 94份、聚合硫酸鐵1.5份、聚氯化鋁鐵1.0份、氟化亞鐵1.1份、檸檬酸鐵0.3份、六氧化碳0.1份、超氧化氫3.2份、三氧化二氫1.8份。
其制備方法是按照重量份數(shù)將PE與超氧化氫及三氧化二氫室溫密閉攪拌混合70分鐘后與聚合硫酸鐵、聚氯化鋁鐵、氟化亞鐵、檸檬酸鐵、六氧化碳混合均勻，經(jīng)平行雙螺桿擠出造粒制成。
實(shí)施例7
一種PE改性材料的制備方法，由以下重量份數(shù)的組分組成：
PE 94份、聚合硫酸鐵1.6份、聚氯化鋁鐵0.8份、氟化亞鐵1.5份、檸檬酸鐵0.2份、六氧化碳0.2份、超氧化氫3.3份、三氧化二氫1.6份。
其制備方法是按照重量份數(shù)將PE與超氧化氫及三氧化二氫室溫密閉攪拌混合80分鐘后與聚合硫酸鐵、聚氯化鋁鐵、氟化亞鐵、檸檬酸鐵、六氧化碳混合均勻，經(jīng)平行雙螺桿擠出造粒制成。
實(shí)施例8
一種PE改性材料的制備方法，由以下重量份數(shù)的組分組成：
PE 93份、聚合硫酸鐵1.6份、聚氯化鋁鐵0.9份、氟化亞鐵1.4份、檸檬酸鐵0.2份、六氧化碳0.1份、超氧化氫3.4份、三氧化二氫1.6份。
其制備方法是按照重量份數(shù)將PE與超氧化氫及三氧化二氫室溫密閉攪拌混合90分鐘后與聚合硫酸鐵、聚氯化鋁鐵、氟化亞鐵、檸檬酸鐵、六氧化碳混合均勻，經(jīng)平行雙螺桿擠出造粒制成。
所述PE材料為L(zhǎng)DPE。
所述聚合硫酸鐵中全鐵含量≥19.0％，砷含量≤0.0001％，鉛含量≤0.0001％，不溶物含量≤0.4％，還原性物質(zhì)含量≤0.01％。
所述聚氯化鋁鐵中水不容物含量≤1.0mg/L，砷含量≤0.0003mg/L，錳含量≤0.0075mg/L，鉛含量≤0.003mg/L，汞含量≤0.00002mg/L，硫酸根含量≤9.0mg/L。
所述氟化亞鐵、檸檬酸鐵、六氧化碳、超氧化氫、三氧化二氫的添加量分別以其有效成分含量計(jì)。
上述制備方法制備得到的PE改性材料的應(yīng)用于嬰幼兒叉、勺、磨牙棒及其它各種軟質(zhì)注塑產(chǎn)品和部分硅膠替代品中
將上述實(shí)施例復(fù)合材料制成標(biāo)準(zhǔn)試片，分別用啞鈴和直角裁刀截取。測(cè)試物理機(jī)械性能指標(biāo)，拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率：按GB/T 528-1998測(cè)試；撕裂強(qiáng)度：按GB/T 528-1999測(cè)試；硬度：按GB/T 531-1999測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表1：
表1：性能測(cè)試結(jié)果
改性后的聚乙烯樹脂材料具有良好的斷裂伸長(zhǎng)率和拉伸強(qiáng)度，生產(chǎn)出表面光澤鮮艷、質(zhì)地柔軟牢固、耐折疊、無(wú)折痕、安全無(wú)毒、易清洗的柔性注塑產(chǎn)品，同時(shí)保持自身良好的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、耐穿刺性、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性等性能。
改性后的聚乙烯樹脂材料中含有較多的鐵元素，在聚合數(shù)值材料中顯現(xiàn)出良好的紅色或黃色色澤，賦予樹脂良好的外觀品質(zhì)，同時(shí)鐵離子通過嬰幼兒的使用過程有利出來，起到良好的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充的作用，對(duì)嬰幼健康有一點(diǎn)的促進(jìn)作用。
改性后的聚乙樹脂材料耐高溫清洗，高溫清洗后安全無(wú)毒，日用實(shí)用性強(qiáng)。