本發(fā)明涉及一種回收高密度聚乙烯材料的增強(qiáng)增韌方法。
背景技術(shù)：
高密度聚乙烯制備的管材在工業(yè)排水、通訊光纜包覆等領(lǐng)域具有很廣泛的應(yīng)用。主要是由于高密度聚乙烯自身的韌性高、摩擦系數(shù)小、輸送能力強(qiáng)、耐候性好等優(yōu)異的綜合性能。大量生產(chǎn)企業(yè)為了降低生產(chǎn)成本，較多使用回收高密度聚乙烯，然而回收料的性能與新料相比存在一定的降低，因而導(dǎo)致生產(chǎn)出的制品存在強(qiáng)度低、韌性差、耐候性不佳等缺點(diǎn)，既影響了制品的使用效果，又限制了回收高密度聚乙烯材料的應(yīng)用領(lǐng)域。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的技術(shù)問題，提供一種可顯著提高回收高密度聚乙烯的拉伸性能、沖擊性能、和彎曲性能的制備方法。
本發(fā)明采用鈦酸酯偶聯(lián)劑和馬來酸酐接枝聚乙烯同時(shí)表明改性高填充量的滑石粉，既顯著提升回收高密度聚乙烯的力學(xué)性能，還保持甚至降低成本。
本發(fā)明的目標(biāo)可通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種含滑石粉的回收高密度聚乙烯增強(qiáng)增韌復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，按重量份數(shù)計(jì)，該含滑石粉的回收高密度聚乙烯增強(qiáng)增韌復(fù)合材料的原料組成為：滑石粉（talc）10-50份、回收高密度聚乙烯（rhdpe）50-90份、鈦酸酯偶聯(lián)劑（otca）0.1-2份、馬來酸酐接枝聚乙烯（mah-g-pe）1-30份、氧化聚乙烯蠟（pe-wax）0.1-2份、抗氧劑（a-o）0.1-2份。其中，滑石粉選用工業(yè)級(jí)，凈含量≥90%；回收高密度聚乙烯選用擠出級(jí)，凈含量≥90%；鈦酸酯偶聯(lián)劑，凈含量≥98%，馬來酸酐接枝聚乙烯接枝率為1.5-1.8%，氧化聚乙烯蠟，凈含量≥99%；抗氧劑，凈含量≥99%。
所述含滑石粉的回收高密度聚乙烯增強(qiáng)增韌復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，將表面改性的滑石粉與回收高密度聚乙烯在雙螺桿擠出機(jī)中混煉擠出，具體包括如下步驟：
按比例稱取滑石粉、回收高密度聚乙烯、鈦酸酯偶聯(lián)劑、馬來酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蠟、抗氧劑等。將滑石粉與回收高密度聚乙烯一同置于120℃的烘箱中干燥2小時(shí)，按比例收集后置于高速混合機(jī)內(nèi)；然后將鈦酸酯偶聯(lián)劑溶于其10倍體積的無水乙醇制成偶聯(lián)劑/乙醇溶液，將其噴灑于滑石粉表面，在高速混合機(jī)中混合改性10分鐘，置于120℃的烘箱中干燥2小時(shí)；將鈦酸酯偶聯(lián)劑表面改性后的滑石粉與回收高密度聚乙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蠟、抗氧劑等按比例在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒；最后置于120℃的烘箱中干燥2小時(shí)，制備出含滑石粉的回收高密度聚乙烯增強(qiáng)增韌復(fù)合材料。
所述的回收高密度聚乙烯為均勻的黑色顆粒，灰分含量≤3%，拉伸強(qiáng)度為19.04mpa，沖擊強(qiáng)度為110.35kj/m2，彎曲強(qiáng)度為13.13mpa，彎曲模量為299.4mpa。
所述的滑石粉，為10μm粒徑的層狀無機(jī)粉體，可以大量填充于回收高密度聚乙烯以提升韌性并減少成本。
所述的鈦酸酯偶聯(lián)劑，型號(hào)為101，凈含量為98%，可以通過干法和濕法來改善滑石粉與回收高密度聚乙烯的界面粘結(jié)性，改善其相容性，維持力學(xué)性能不變或者甚至提升。
所述的馬來酸酐接枝聚乙烯，牌號(hào)為ma-hd，擠出級(jí)，接枝率為1.5-1.8%，熔融指數(shù)為1-3g/10min。
所述的氧化聚乙烯蠟，為dop增塑劑，有效物質(zhì)含量99%，分子量在3000-5000之間，熔點(diǎn)為105-120℃，可以用來優(yōu)化加工過程中的流變性。
所述的抗氧劑，型號(hào)為1010，有效物質(zhì)含量為99%，分子量為1177.65，熔點(diǎn)110-125℃，可用來阻止聚合物在加工和使用過程中的氧化，有效延長制品的使用期限。
所述的一種含滑石粉的回收高密度聚乙烯增強(qiáng)增韌復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，所述雙螺桿擠出機(jī)從進(jìn)料口到擠出機(jī)頭的溫度依次分別為：170℃、190℃、200℃、200℃、210℃、210℃。送料螺桿轉(zhuǎn)速為30-80rpm，擠出螺桿轉(zhuǎn)速為60-120rpm。
本發(fā)明提供了一種含滑石粉的回收高密度聚乙烯增強(qiáng)增韌復(fù)合材料及其制備方法，通過馬來酸酐接枝聚乙烯和鈦酸酯偶聯(lián)劑協(xié)同表面改性高填充量的滑石粉，從而使滑石粉/回收高密度聚乙烯復(fù)合材料的力學(xué)性能全面超過回收高密度聚乙烯原料。
具體實(shí)施方式
為更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1-6
表1實(shí)施例1-4的配比（份數(shù)）
按重量份數(shù)計(jì)，該含滑石粉的回收高密度聚乙烯增強(qiáng)增韌復(fù)合材料的原料組成為：滑石粉（talc）10-50份、回收高密度聚乙烯（rhdpe）50-90份、鈦酸酯偶聯(lián)劑（otca）0.1-2份、馬來酸酐接枝聚乙烯（mah-g-pe）1-30份、氧化聚乙烯蠟（pe-wax）0.1-2份、抗氧劑（a-o）0.1-2份。
實(shí)施例1的制備方法
一種含滑石粉的回收高密度聚乙烯增強(qiáng)增韌復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，將表面改性的滑石粉與回收高密度聚乙烯在雙螺桿擠出機(jī)中混煉擠出。具體包括如下步驟：
按比例稱取滑石粉、回收高密度聚乙烯、鈦酸酯偶聯(lián)劑、馬來酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蠟、抗氧劑等；將滑石粉與回收高密度聚乙烯一同置于120℃的烘箱中干燥2小時(shí)，收集后置于高速混合機(jī)內(nèi)；將鈦酸酯偶聯(lián)劑溶于其10倍體積的無水乙醇制成偶聯(lián)劑/乙醇溶液，將其噴灑于滑石粉表面，在高速混合機(jī)中混合改性10分鐘，置于120℃的烘箱中干燥2小時(shí)；將鈦酸酯偶聯(lián)劑表面改性后的滑石粉與回收高密度聚乙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蠟、抗氧劑等按比例在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒；最后置于120℃的烘箱中干燥2小時(shí)，制備出含滑石粉的回收高密度聚乙烯增強(qiáng)增韌復(fù)合材料。
實(shí)施例2的制備方法
一種含滑石粉的回收高密度聚乙烯增強(qiáng)增韌復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，將表面改性的滑石粉與回收高密度聚乙烯在雙螺桿擠出機(jī)中混煉擠出。具體包括如下步驟：
按比例稱取滑石粉、回收高密度聚乙烯、鈦酸酯偶聯(lián)劑、馬來酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蠟、抗氧劑等；將滑石粉與回收高密度聚乙烯一同置于70℃的烘箱中干燥5小時(shí)，收集后置于高速混合機(jī)內(nèi)；將鈦酸酯偶聯(lián)劑溶于其10倍體積的無水乙醇制成偶聯(lián)劑/乙醇溶液，將其噴灑于滑石粉表面，在高速混合機(jī)中混合改性10分鐘，置于70℃的烘箱中干燥5小時(shí)；將鈦酸酯偶聯(lián)劑表面改性后的滑石粉與回收高密度聚乙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蠟、抗氧劑等按比例在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒；最后置于70℃的烘箱中干燥5小時(shí)，制備出含滑石粉的回收高密度聚乙烯增強(qiáng)增韌復(fù)合材料。
實(shí)施例3的制備方法
一種含滑石粉的回收高密度聚乙烯增強(qiáng)增韌復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，將表面改性的滑石粉與回收高密度聚乙烯在雙螺桿擠出機(jī)中混煉擠出。具體包括如下步驟：
按比例稱取滑石粉、回收高密度聚乙烯、鈦酸酯偶聯(lián)劑、馬來酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蠟、抗氧劑等；將滑石粉與回收高密度聚乙烯一同置于80℃的烘箱中干燥3小時(shí)，收集后置于高速混合機(jī)內(nèi)；將鈦酸酯偶聯(lián)劑溶于其10倍體積的無水乙醇制成偶聯(lián)劑/乙醇溶液，將其噴灑于滑石粉表面，在高速混合機(jī)中混合改性10分鐘，置于80℃的烘箱中干燥3小時(shí)；將鈦酸酯偶聯(lián)劑表面改性后的滑石粉與回收高密度聚乙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蠟、抗氧劑等按比例在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒；最后置于80℃的烘箱中干燥3小時(shí)，制備出含滑石粉的回收高密度聚乙烯增強(qiáng)增韌復(fù)合材料。
實(shí)施例4的制備方法
一種含滑石粉的回收高密度聚乙烯增強(qiáng)增韌復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，將表面改性的滑石粉與回收高密度聚乙烯在雙螺桿擠出機(jī)中混煉擠出。具體包括如下步驟：
按比例稱取滑石粉、回收高密度聚乙烯、鈦酸酯偶聯(lián)劑、馬來酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蠟、抗氧劑等；按比例將滑石粉與回收高密度聚乙烯一同置于120℃的烘箱中干燥2小時(shí)，備用；將鈦酸酯偶聯(lián)劑溶于足夠量無水乙醇配置成偶聯(lián)劑/乙醇溶液，傾倒入密閉式攪拌器，將配置好的滑石粉完全浸沒在偶聯(lián)劑/乙醇溶液中，高速混合20分鐘，取出，將其置于120℃烘箱中干燥10小時(shí)，制得鈦酸酯偶聯(lián)劑表面改性的滑石粉；將鈦酸酯偶聯(lián)劑表面改性后的滑石粉與回收高密度聚乙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蠟、抗氧劑等按比例在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒；最后置于120℃的烘箱中干燥2小時(shí)，制備出含滑石粉的回收高密度聚乙烯增強(qiáng)增韌復(fù)合材料。
實(shí)施例5的制備方法
一種含滑石粉的回收高密度聚乙烯增強(qiáng)增韌復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，將表面改性的滑石粉與回收高密度聚乙烯在雙螺桿擠出機(jī)中混煉擠出。具體包括如下步驟：
按比例稱取滑石粉、回收高密度聚乙烯、鈦酸酯偶聯(lián)劑、馬來酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蠟、抗氧劑等；將滑石粉與回收高密度聚乙烯一同置于120℃的烘箱中干燥2小時(shí)，收集后置于高速混合機(jī)內(nèi)；將鈦酸酯偶聯(lián)劑溶于其10倍體積的無水乙醇制成偶聯(lián)劑/乙醇溶液，將其噴灑于滑石粉表面，在高速混合機(jī)中混合改性10分鐘，置于120℃的烘箱中干燥2小時(shí)；將鈦酸酯偶聯(lián)劑表面改性后的滑石粉與回收高密度聚乙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蠟、抗氧劑等按比例在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒；最后置于120℃的烘箱中干燥2小時(shí)，制備出含滑石粉的回收高密度聚乙烯增強(qiáng)增韌復(fù)合材料。
表2實(shí)施例5的配比（份數(shù)）
實(shí)施例6的制備方法
一種含滑石粉的回收高密度聚乙烯增強(qiáng)增韌復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，將表面改性的滑石粉與回收高密度聚乙烯在雙螺桿擠出機(jī)中混煉擠出。具體包括如下步驟：
按比例稱取滑石粉、回收高密度聚乙烯、鈦酸酯偶聯(lián)劑、馬來酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蠟、抗氧劑等；將滑石粉與回收高密度聚乙烯一同置于120℃的烘箱中干燥2小時(shí)，收集后置于高速混合機(jī)內(nèi)；將鈦酸酯偶聯(lián)劑溶于其10倍體積的無水乙醇制成偶聯(lián)劑/乙醇溶液，將其噴灑于滑石粉表面，在高速混合機(jī)中混合改性10分鐘，置于120℃的烘箱中干燥2小時(shí)；將鈦酸酯偶聯(lián)劑表面改性后的滑石粉與回收高密度聚乙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、氧化聚乙烯蠟、抗氧劑等按比例在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒；最后置于120℃的烘箱中干燥2小時(shí)，制備出含滑石粉的回收高密度聚乙烯增強(qiáng)增韌復(fù)合材料。
表3實(shí)施例6的配比（份數(shù)）
對(duì)實(shí)施例1-6所得含滑石粉的回收高密度聚乙烯增強(qiáng)增韌復(fù)合材料性能測(cè)試：
拉伸性能按gb/t1040.1-2006標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試；
沖擊性能按gb/t1843-1996標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。
彎曲性能按gb/t9341-2000標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。
由本發(fā)明所述方法制得的回收高密度聚乙烯增強(qiáng)增韌復(fù)合材料的性能指標(biāo)如表4所示。
這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實(shí)施例中，因此，本發(fā)明不受本實(shí)施例的限制，任何采用等效替換取得的技術(shù)方案均在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。
表4實(shí)施例1-6所得復(fù)合材料的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果