本发明属于高分子材料技术领域，特别是指一种高性能PE复合材料及其制备方法。
背景技术：
聚乙烯(PE)作为常见的热塑性塑料，应用十分广泛。但是随着科技的发展，它在一些物理性能要求高，介电性能高的应用领域里不能满足要求，这大大限制了PE复合材料在这些特殊领域上的应用。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种高性能PE复合材料及其制备方法，以提高PE复合材料的力学性能及介电常数。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高性能PE复合材料，由以下重量份的组分制成：
所述PE-g-PS的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量的PE、过氧化苯甲酰、羟基磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚苯乙烯及水；
(2)将所称取的物品混合后，在100-120℃的油浴反应6-8h；
(3)反应结束后使用真空泵进行真空抽滤，抽滤后置于60-80℃的真空干燥箱干燥2-4h既得产物PE-g-PS。
所述PE、所述过氧化苯甲酰、所述羟基磷酸钙、所述十二烷基苯磺酸钠及聚苯乙烯的质量比为60-80：2-4：1-3：2-6：20-40。
所述PS-TiO2的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量的PS、纳米TiO2、过硫酸钾、NaCl及十二烷基苯磺酸钠；
(2)将KPS、十二烷基苯磺酸钠、PS及纳米TiO2混合后，在140-180℃的油浴反应8-12h，然后再加入NaCl破乳7-13h，过滤洗涤既得PS-TiO2。
所述纳米TiO2直径为30-70nm。
所述PS、所述纳米TiO2、所述过硫酸钾、所述NaCl及所述十二烷基苯磺酸钠的质量比为70-90：15-25：2-4：5-9：1-3。
所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。
所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸钾中的一种或多种。
一种上述任一项的高性能PE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取60份-80份的PE、20份-30份PE-g-PS、4份-8份PS-TiO2、0.1份-0.5份抗氧剂、0.1份-0.3份润滑剂混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PE复合材料。
优选地，所述步骤(2)具体为：将步骤(1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，其中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度140～180℃，二区温度180～220℃，三区温度180～220℃，四区温度180～220℃，五区温度180～220℃，六区温度180～220℃，机头温度180～220℃,螺杆转速200～280r/min。
本发明的有益效果是：
1、PE-g-PS的作用主要有以下两点：①它可以作为相容剂，有利于改善PE和PS-TiO2的之间界面，改善PS-TiO2在PE基体的分散作用，提高材料的物理性能。②PE-g-PS的分子链段上有苯环侧链，苯环本身具有储存电荷的能力，因此PE复合材料的介电常数数值会得到提高。
2、PS-TiO2的作用主要有以下两点：①本发明合成的PS-TiO2杂化粒子的结构是类似于层包层的，这有利于纳米TiO2的PE基体间的分散，提高材料的物理性能。②由于PS-TiO2对PE复合材料能起到异相成核的作用，从而提高PE复合材料的物理性能。③纳米TiO2的介电常数本身就比PE高，所以PS-TiO2的添加提高了PE复合材料的介电常数。
3、合成的新PE复合材料不但物理性能优异，介电常数也高，提高了PE复合材料的应用范围。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本申请提供一种高性能PE复合材料，由以下重量份的组分制成：
PE-g-PS的制备方法如下：
(1)称取一定量的PE、过氧化苯甲酰(BPO)、羟基磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚苯乙烯(PS)及水；其中的PE、BPO、羟基磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚苯乙烯的质量比为(60-80)：(2-4)：(1-3)：(2-6)：(20-40)。
(2)将所称取的物品投入至三口烧瓶中，在100-120℃的油浴反应6-8h。
(3)反应结束后使用真空泵进行真空抽滤，抽滤后置于60-80℃的真空干燥箱干燥2-4h既得产物PE-g-PS。
PS-TiO2的制备方法如下：
(1)称取一定量的PS、纳米TiO2、过硫酸钾(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸钠；纳米TiO2直径为30-70nm；其中的PS、纳米TiO2、过硫酸钾(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸钠的质量比为(70-90)：(15-25)：(2-4)：(5-9)：(1-3)。
(2)将KPS、十二烷基苯磺酸钠、PS、纳米TiO2投入至三口烧瓶中，在140-180℃的油浴反应8-12h，然后再加入NaCl破乳7-13h，过滤洗涤既得PS-TiO2。
抗氧剂为巴斯夫公司的三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯(简称Irganox168)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(简称Irganox1010)和1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯(简称Irganox1330)中的一种或几种的混合。
润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸钾中的一种或多种。
一种上述任一项的高性能PE复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取60份-80份的PE、20份-30份PE-g-PS、4份-8份PS-TiO2、0.1份-0.5份抗氧剂、0.1份-0.3份润滑剂混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PE复合材料。
优选地，所述步骤(2)具体为：将步骤(1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，即得到PE复合材料，其中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度140～180℃，二区温度180～220℃，三区温度180～220℃，四区温度180～220℃，五区温度180～220℃，六区温度180～220℃，机头温度180～220℃,螺杆转速200～280r/min。
本发明的各实施例中所用的原料如下：
PE(型号0235)，韩国LG；PS(型号SKH-127)，韩国SK；纳米TiO2，芜湖华泰化工；十二烷基苯磺酸钠，济南凯信化工；KPS,济南丰乐化工；BPO,东营市海京化工；羟基磷酸钙，上海晨鸟化工；NaCl，太仓美达试剂；硬脂酸钙，湖北中料化工；硬质酸钠，湖北兴银河化工；硬脂酸钾，郑州邦诺化工；抗氧剂(型号Irganox168、Irganox1010、Irganox1330)，瑞士汽巴精化。
本发明所用的测试仪器如下：
ZSK30型双螺杆挤出机，德国W&P公司；JL-1000型拉力试验机，广州市广才实验仪器公司生产；HTL900-T-5B型注射成型机，海太塑料机械有限公司生产；XCJ-500型冲击测试机，承德试验机厂生产；QT-1196型拉伸测试仪，东莞市高泰检测仪器有限公司；QD-GJS-B12K型高速搅拌机，北京恒奥德仪器仪表有限公司，日本AET微波介电常数测量仪，北京亚铭科技有限公司。
PE-g-PS的制备
制备例1
PE-g-PS的制备方法如下：
(1)称取一定量的PE、过氧化苯甲酰(BPO)、羟基磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚苯乙烯(PS)及水；其中的PE、BPO、羟基磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚苯乙烯的质量比为60：2：1：2：20。
(2)将所称取的物品投入至三口烧瓶中，在100-120℃的油浴反应6-8h。
(3)反应结束后使用真空泵进行真空抽滤，抽滤后置于60-80℃的真空干燥箱干燥2-4h既得产物PE-g-PS。
制备例2
PE-g-PS的制备方法如下：
(1)称取一定量的PE、过氧化苯甲酰(BPO)、羟基磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚苯乙烯(PS)及水；其中的PE、BPO、羟基磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚苯乙烯的质量比为60：4：3：6：40。
(2)将所称取的物品投入至三口烧瓶中，在100-120℃的油浴反应6-8h。
(3)反应结束后使用真空泵进行真空抽滤，抽滤后置于60-80℃的真空干燥箱干燥2-4h既得产物PE-g-PS。
制备例3
PE-g-PS的制备方法如下：
(1)称取一定量的PE、过氧化苯甲酰(BPO)、羟基磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚苯乙烯(PS)及水；其中的PE、BPO、羟基磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚苯乙烯的质量比为80：2：1：2：20。
(2)将所称取的物品投入至三口烧瓶中，在100-120℃的油浴反应6-8h。
(3)反应结束后使用真空泵进行真空抽滤，抽滤后置于60-80℃的真空干燥箱干燥2-4h既得产物PE-g-PS。
制备例4
PE-g-PS的制备方法如下：
(1)称取一定量的PE、过氧化苯甲酰(BPO)、羟基磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚苯乙烯(PS)及水；其中的PE、BPO、羟基磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚苯乙烯的质量比为80：4：3：6：40。
(2)将所称取的物品投入至三口烧瓶中，在100-120℃的油浴反应6-8h。
(3)反应结束后使用真空泵进行真空抽滤，抽滤后置于60-80℃的真空干燥箱干燥2-4h既得产物PE-g-PS。
制备例5
PE-g-PS的制备方法如下：
(1)称取一定量的PE、过氧化苯甲酰(BPO)、羟基磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚苯乙烯(PS)及水；其中的PE、BPO、羟基磷酸钙、十二烷基苯磺酸钠、聚苯乙烯的质量比为70：3：2：5：30。
(2)将所称取的物品投入至三口烧瓶中，在100-120℃的油浴反应6-8h。
(3)反应结束后使用真空泵进行真空抽滤，抽滤后置于60-80℃的真空干燥箱干燥2-4h既得产物PE-g-PS。
PS-TiO的制备
制备例6
PS-TiO2的制备方法如下：
(1)称取一定量的PS、纳米TiO2、过硫酸钾(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸钠；纳米TiO2直径为30-70nm；其中的PS、纳米TiO2、过硫酸钾(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸钠的质量比为70：15：2：5：1。
(2)将KPS、十二烷基苯磺酸钠、PS、纳米TiO2投入至三口烧瓶中，在140-180℃的油浴反应8-12h，然后再加入NaCl破乳7-13h，过滤洗涤既得PS-TiO2。
制备例7
PS-TiO2的制备方法如下：
(1)称取一定量的PS、纳米TiO2、过硫酸钾(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸钠；纳米TiO2直径为30-70nm；其中的PS、纳米TiO2、过硫酸钾(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸钠的质量比为70：25：4：9：3。
(2)将KPS、十二烷基苯磺酸钠、PS、纳米TiO2投入至三口烧瓶中，在140-180℃的油浴反应8-12h，然后再加入NaCl破乳7-13h，过滤洗涤既得PS-TiO2。
制备例8
PS-TiO2的制备方法如下：
(1)称取一定量的PS、纳米TiO2、过硫酸钾(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸钠；纳米TiO2直径为30-70nm；其中的PS、纳米TiO2、过硫酸钾(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸钠的质量比为90：15：2：5：1。
(2)将KPS、十二烷基苯磺酸钠、PS、纳米TiO2投入至三口烧瓶中，在140-180℃的油浴反应8-12h，然后再加入NaCl破乳7-13h，过滤洗涤既得PS-TiO2。
制备例9
PS-TiO2的制备方法如下：
(1)称取一定量的PS、纳米TiO2、过硫酸钾(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸钠；纳米TiO2直径为30-70nm；其中的PS、纳米TiO2、过硫酸钾(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸钠的质量比为90：25：4：9：3。
(2)将KPS、十二烷基苯磺酸钠、PS、纳米TiO2投入至三口烧瓶中，在140-180℃的油浴反应8-12h，然后再加入NaCl破乳7-13h，过滤洗涤既得PS-TiO2。
制备例10
PS-TiO2的制备方法如下：
(1)称取一定量的PS、纳米TiO2、过硫酸钾(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸钠；纳米TiO2直径为30-70nm；其中的PS、纳米TiO2、过硫酸钾(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸钠的质量比为80：20：3：7：2。
(2)将KPS、十二烷基苯磺酸钠、PS、纳米TiO2投入至三口烧瓶中，在140-180℃的油浴反应8-12h，然后再加入NaCl破乳7-13h，过滤洗涤既得PS-TiO2。
实施例1
(1)称取60份PE、20份PE-g-PS、4份PS-TiO2、0.1份Irganox168、0.1份硬脂酸钙混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PE复合材料P1。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度140℃，二区温度180℃，三区温度180℃，四区温度180℃，五区温度180℃，六区温度180℃，机头温度180℃；螺杆转速200r/min。
实施例2
(1)称取80份PE、30份PE-g-PS、8份PS-TiO2、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1330、0.2份Irganox1010、0.1份硬脂酸钙、0.1份硬质酸钠、0.1份硬脂酸钾混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PE合材料P2。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度180℃，二区温度220℃，三区温度220℃，四区温度220℃，五区温度220℃，六区温度220℃，机头温度220℃；螺杆转速280r/min。
实施例3
(1)称取70份PE、25份PE-g-PS、6份PS-TiO2、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1010、0.1份硬脂酸钾、0.1份硬脂酸锌混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PE合材料P3。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度160℃，二区温度200℃，三区温度200℃，四区温度200℃，五区温度200℃，六区温度200℃，机头温度200℃；螺杆转速240r/min。
实施例4
(1)称取65份PE、23份PE-g-PS、5份PS-TiO2、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox1330、0.1份硬脂酸钾、0.1份硬脂酸钠混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PE复合材料P4。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度175℃，二区温度210℃，三区温度210℃，四区温度210℃，五区温度210℃，六区温度210℃，机头温度210℃；螺杆转速230r/min。
实施例5
(1)称取75份PE、20份PE-g-PS、5份PS-TiO2、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.1份硬脂酸钾、0.1份硬脂酸锌混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PE复合材料P5。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度170℃，二区温度205℃，三区温度205℃，四区温度205℃，五区温度205℃，六区温度205℃，机头温度205℃；螺杆转速250r/min。
对比例1
(1)称取65份PE、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.1份硬脂酸钾、0.1份硬脂酸锌混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PE复合材料D1。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度170℃，二区温度220℃，三区温度220℃，四区温度220℃，五区温度220℃，六区温度220℃，机头温度220℃；螺杆转速250r/min。
性能测试：
将上述实施例1-5及对比例1制备的PE复合材料用注塑机制成样条测试，测试数据如下表：
表1各实施例及对比例产品性能测试
从上表可以看出，从表中还可以看出实施例1-5的物理性能、介电常数都要好于对比例1。这大大扩展了PE复合材料的应用领域，具有非常重要的意义。
以上仅是本发明的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。