该发明涉及一种光催化自清洁聚乙烯材料及其制备方法。
背景技术：
：聚乙烯是一种经乙烯聚合制得的热塑性树脂。聚乙烯具有无臭，无毒，化学稳定性好，吸水性小，电绝缘性能优良。聚乙烯被广泛应用于制造薄膜、管道、电线电缆、日用品等。目前，聚乙烯材料在自清洁性、力学性能、透光率等性能需要进一步提升。该发明采用聚乙烯、改性聚乙炔、银负载钛酸铜、草酸钙、改性聚乙二醇制备了光催化自清洁聚乙烯材料，通过挤出、注塑、模压、吹塑等工艺制备成各种塑料制品，该方法制备的光催化自清洁聚乙烯材料具有优异的自清洁性、力学性能、透光率等性能。技术实现要素：该发明的目的在于提供一种光催化自清洁聚乙烯材料的制备方法，该方法通过改变反应物原料和工艺方式，制备的材料具有优异的自清洁性、力学性能、透光率等性能。为了实现上述目的，该发明的技术方案如下。一种光催化自清洁聚乙烯材料及其制备方法，具体包括以下步骤：(1)、将聚乙二醇10000、油酸、硫酸镁和乙醇按照质量份数比为100：25～35：20～30：70～90加入到反应器中，搅拌速度为30～50r/min，维持体系温度130～150℃、-0.05mpa减压蒸馏反应1～3h，得到改性聚乙二醇；(2)、将醋酸银、钛酸铜、水和甲醇按照质量份数比1：8～10：80～100：7～15加入到反应器中，搅拌速度为90～120r/min，维持体系温度25～35℃、250w氙灯冷光源照射条件下反应3～7h，经过滤、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.09mpa真空干燥1h，得到银负载钛酸铜；(3)、将聚乙炔、石墨、氢氟酸、盐酸、水和异丙醇按照质量份数比100：25～40：190～230：55～70：30～40：45～55加入到反应器中，搅拌速度为80～100r/min，维持体系温度100～120℃条件下反应1～3h，产物经过滤、500ml乙醇洗涤3次，90℃、-0.07mpa真空干燥1h，即得到改性聚乙炔；(4)、将聚乙烯、改性聚乙炔、银负载钛酸铜、草酸钙、改性聚乙二醇、二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、硬脂酸锌按照质量份数比100：8～15：36～52：28～43：15～30：4～9：3～8加入到开炼机中，用开炼机在温度166～215℃混合反应0.2～0.6h，用挤出机在温度168～217℃挤出造粒，即得到光催化自清洁聚乙烯材料。该发明所述的光催化自清洁聚乙烯材料的制备方法，包括下列步骤：(1)、将聚乙二醇10000、油酸、硫酸镁和乙醇按照质量份数比为100：25～35：20～30：70～90加入到反应器中，搅拌速度为30～50r/min，维持体系温度130～150℃、-0.05mpa减压蒸馏反应1～3h，得到改性聚乙二醇；所述的油酸的目的为了提高聚乙二醇10000与聚乙烯的相容性；所述的硫酸镁的目的为了提高聚乙二醇10000和油酸相容性及结合力。(2)、将醋酸银、钛酸铜、水和甲醇按照质量份数比1：8～10：80～100：7～15加入到反应器中，搅拌速度为90～120r/min，维持体系温度25～35℃、250w氙灯冷光源照射条件下反应3～7h，经过滤、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.09mpa真空干燥1h，得到银负载钛酸铜；所述的钛酸铜的目的为了将银离子还原为单质银；所述的甲醇的目的为了提高钛酸铜的还原性能。(3)、将聚乙炔、石墨、氢氟酸、盐酸、水和异丙醇按照质量份数比100：25～40：190～230：55～70：30～40：45～55加入到反应器中，搅拌速度为80～100r/min，维持体系温度100～120℃条件下反应1～3h，产物经过滤、500ml乙醇洗涤3次，90℃、-0.07mpa真空干燥1h，即得到改性聚乙炔；所述的氢氟酸的目的为了溶胀石墨，增大石墨间间距，使聚乙炔穿插到石墨层间，提高聚乙炔的导电性能。(4)、将聚乙烯、改性聚乙炔、银负载钛酸铜、草酸钙、改性聚乙二醇、二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、硬脂酸锌按照质量份数比100：8～15：36～52：28～43：15～30：4～9：3～8加入到开炼机中，用开炼机在温度166～215℃混合反应0.2～0.6h，用挤出机在温度168～217℃挤出造粒，即得到光催化自清洁聚乙烯材料；所述的草酸钙的目的为了提高聚乙烯中的孔隙率。该发明的有益效果在于：1、油酸能与聚乙二醇10000的羟基反应，形成油酸酯，提高聚乙二醇10000与聚乙烯的相容性；油酸与聚乙二醇10000在硫酸镁表面具有优异的吸附性和附着性，能提高聚乙二醇10000和油酸相容性及结合力，从而提高聚乙烯表面吸附污物的作用；2、钛酸铜具有光催化活性，在甲醇作牺牲剂的条件下，能提高钛酸铜的还原性能，能将钛酸铜表面的银离子还原为单质银，使银负载在钛酸铜表面，从而提高聚乙烯的自清洁性能；3、氢氟酸能溶胀石墨，增大石墨间间距，使聚乙炔穿插到石墨层间，提高聚乙炔的导电性能，降低了银负载钛酸铜光腐蚀的同时，减缓了聚乙烯的光降解速率；4、草酸钙受热分解为气体，生成的气体能提高聚乙烯的孔隙率，从而提高聚乙烯的自清洁性能。具体实施方式下面结合实施例对该发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解该发明。实施例1一种光催化自清洁聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取100份聚乙二醇10000、31份油酸、23份硫酸镁和81份乙醇加入到反应器中，搅拌速度为39r/min，维持体系温度141℃、-0.05mpa减压蒸馏反应2h，得到改性聚乙二醇；(2)、称取1份醋酸银、9份钛酸铜、93份水和11份甲醇加入到反应器中，搅拌速度为100r/min，维持体系温度28℃、250w氙灯冷光源照射条件下反应5h，经过滤、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.09mpa真空干燥1h，得到银负载钛酸铜；(3)、称取100份聚乙炔、32份石墨、210份氢氟酸、63份盐酸、37份水和50份异丙醇加入到反应器中，搅拌速度为90r/min，维持体系温度110℃条件下反应2h，产物经过滤、500ml乙醇洗涤3次，90℃、-0.07mpa真空干燥1h，即得到改性聚乙炔；(4)、称取100份聚乙烯、12份改性聚乙炔、47份银负载钛酸铜、36份草酸钙、21份改性聚乙二醇、7份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、5份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度171℃混合反应0.3h，用挤出机在温度177℃挤出造粒，即得到光催化自清洁聚乙烯材料。实施例2一种光催化自清洁聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取100份聚乙二醇10000、25份油酸、20份硫酸镁和70份乙醇加入到反应器中，搅拌速度为30r/min，维持体系温度130℃、-0.05mpa减压蒸馏反应1h，得到改性聚乙二醇；(2)、称取1份醋酸银、8份钛酸铜、80份水和7份甲醇加入到反应器中，搅拌速度为90r/min，维持体系温度25℃、250w氙灯冷光源照射条件下反应3h，经过滤、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.09mpa真空干燥1h，得到银负载钛酸铜；(3)、称取100份聚乙炔、25份石墨、190份氢氟酸、55份盐酸、30份水和45份异丙醇加入到反应器中，搅拌速度为80r/min，维持体系温度100℃条件下反应1h，产物经过滤、500ml乙醇洗涤3次，90℃、-0.07mpa真空干燥1h，即得到改性聚乙炔；(4)、称取100份聚乙烯、8份改性聚乙炔、36份银负载钛酸铜、28份草酸钙、15份改性聚乙二醇、4份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、3份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度215℃混合反应0.2h，用挤出机在温度217℃挤出造粒，即得到光催化自清洁聚乙烯材料。实施例3一种光催化自清洁聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取100份聚乙二醇10000、35份油酸、30份硫酸镁和90份乙醇加入到反应器中，搅拌速度为50r/min，维持体系温度150℃、-0.05mpa减压蒸馏反应3h，得到改性聚乙二醇；(2)、称取1份醋酸银、10份钛酸铜、100份水和15份甲醇加入到反应器中，搅拌速度为120r/min，维持体系温度35℃、250w氙灯冷光源照射条件下反应7h，经过滤、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.09mpa真空干燥1h，得到银负载钛酸铜；(3)、称取100份聚乙炔、40份石墨、230份氢氟酸、70份盐酸、40份水和55份异丙醇加入到反应器中，搅拌速度为100r/min，维持体系温度120℃条件下反应3h，产物经过滤、500ml乙醇洗涤3次，90℃、-0.07mpa真空干燥1h，即得到改性聚乙炔；(4)、称取100份聚乙烯、15份改性聚乙炔、52份银负载钛酸铜、43份草酸钙、30份改性聚乙二醇、9份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、8份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度166℃混合反应0.6h，用挤出机在温度168℃挤出造粒，即得到光催化自清洁聚乙烯材料。实施例4一种光催化自清洁聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取100份聚乙二醇10000、30份油酸、25份硫酸镁和80份乙醇加入到反应器中，搅拌速度为40r/min，维持体系温度140℃、-0.05mpa减压蒸馏反应1.5h，得到改性聚乙二醇；(2)、称取1份醋酸银、9份钛酸铜、90份水和10份甲醇加入到反应器中，搅拌速度为100r/min，维持体系温度30℃、250w氙灯冷光源照射条件下反应5h，经过滤、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.09mpa真空干燥1h，得到银负载钛酸铜；(3)、称取100份聚乙炔、30份石墨、220份氢氟酸、60份盐酸、35份水和50份异丙醇加入到反应器中，搅拌速度为90r/min，维持体系温度110℃条件下反应2.5h，产物经过滤、500ml乙醇洗涤3次，90℃、-0.07mpa真空干燥1h，即得到改性聚乙炔；(4)、称取100份聚乙烯、10份改性聚乙炔、40份银负载钛酸铜、30份草酸钙、20份改性聚乙二醇、7份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、6份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度175℃混合反应0.4h，用挤出机在温度180℃挤出造粒，即得到光催化自清洁聚乙烯材料。实施例5一种光催化自清洁聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取100份聚乙二醇10000、31份油酸、27份硫酸镁和75份乙醇加入到反应器中，搅拌速度为36r/min，维持体系温度145℃、-0.05mpa减压蒸馏反应2.5h，得到改性聚乙二醇；(2)、称取1份醋酸银、8.5份钛酸铜、85份水和9份甲醇加入到反应器中，搅拌速度为105r/min，维持体系温度27℃、250w氙灯冷光源照射条件下反应5h，经过滤、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.09mpa真空干燥1h，得到银负载钛酸铜；(3)、称取100份聚乙炔、29份石墨、200份氢氟酸、60份盐酸、36份水和49份异丙醇加入到反应器中，搅拌速度为93r/min，维持体系温度107℃条件下反应2.3h，产物经过滤、500ml乙醇洗涤3次，90℃、-0.07mpa真空干燥1h，即得到改性聚乙炔；(4)、称取100份聚乙烯、12份改性聚乙炔、39份银负载钛酸铜、32份草酸钙、19份改性聚乙二醇、6份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、7份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度178℃混合反应0.5h，用挤出机在温度185℃挤出造粒，即得到光催化自清洁聚乙烯材料。实施例6一种光催化自清洁聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取100份聚乙二醇10000、29份油酸、25份硫酸镁和86份乙醇加入到反应器中，搅拌速度为37r/min，维持体系温度145℃、-0.05mpa减压蒸馏反应1.3h，得到改性聚乙二醇；(2)、称取1份醋酸银、8.7份钛酸铜、93份水和11份甲醇加入到反应器中，搅拌速度为115r/min，维持体系温度33℃、250w氙灯冷光源照射条件下反应4.5h，经过滤、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.09mpa真空干燥1h，得到银负载钛酸铜；(3)、称取100份聚乙炔、32份石墨、225份氢氟酸、63份盐酸、36份水和47份异丙醇加入到反应器中，搅拌速度为91r/min，维持体系温度107℃条件下反应1.8h，产物经过滤、500ml乙醇洗涤3次，90℃、-0.07mpa真空干燥1h，即得到改性聚乙炔；(4)、称取100份聚乙烯、13份改性聚乙炔、43份银负载钛酸铜、41份草酸钙、27份改性聚乙二醇、8份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、7份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度186℃混合反应0.3h，用挤出机在温度195℃挤出造粒，即得到光催化自清洁聚乙烯材料。实施例7一种光催化自清洁聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取100份聚乙二醇10000、31份油酸、22份硫酸镁和79份乙醇加入到反应器中，搅拌速度为41r/min，维持体系温度135℃、-0.05mpa减压蒸馏反应2.1h，得到改性聚乙二醇；(2)、称取1份醋酸银、9.6份钛酸铜、98份水和12份甲醇加入到反应器中，搅拌速度为117r/min，维持体系温度28℃、250w氙灯冷光源照射条件下反应5h，经过滤、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.09mpa真空干燥1h，得到银负载钛酸铜；(3)、称取100份聚乙炔、37份石墨、200份氢氟酸、64份盐酸、33份水和52份异丙醇加入到反应器中，搅拌速度为91r/min，维持体系温度107℃条件下反应2.6h，产物经过滤、500ml乙醇洗涤3次，90℃、-0.07mpa真空干燥1h，即得到改性聚乙炔；(4)、称取100份聚乙烯、14份改性聚乙炔、51份银负载钛酸铜、38份草酸钙、27份改性聚乙二醇、5份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、5份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度190℃混合反应0.3h，用挤出机在温度197℃挤出造粒，即得到光催化自清洁聚乙烯材料。实施例8一种光催化自清洁聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取100份聚乙二醇10000、26份油酸、23份硫酸镁和81份乙醇加入到反应器中，搅拌速度为44r/min，维持体系温度139℃、-0.05mpa减压蒸馏反应2.2h，得到改性聚乙二醇；(2)、称取1份醋酸银、9.4份钛酸铜、97份水和12份甲醇加入到反应器中，搅拌速度为103r/min，维持体系温度27℃、250w氙灯冷光源照射条件下反应6h，经过滤、500ml乙醇洗涤3次，60℃、-0.09mpa真空干燥1h，得到银负载钛酸铜；(3)、称取100份聚乙炔、33份石墨、215份氢氟酸、66份盐酸、38份水和53份异丙醇加入到反应器中，搅拌速度为92r/min，维持体系温度108℃条件下反应2.7h，产物经过滤、500ml乙醇洗涤3次，90℃、-0.07mpa真空干燥1h，即得到改性聚乙炔；(4)、称取100份聚乙烯、11份改性聚乙炔、44份银负载钛酸铜、41份草酸钙、22份改性聚乙二醇、6份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、5份硬脂酸锌加入到开炼机中，用开炼机在温度197℃混合反应0.2h，用挤出机在温度217℃挤出造粒，即得到光催化自清洁聚乙烯材料。对照例1本对照例中，不添加改性聚乙二醇10000，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例2本对照例中，不添加银负载钛酸铜，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例3本对照例中，不添加改性聚乙炔，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例4本对照例中，不添加草酸钙，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例5本对照例中，配方中选用普通聚乙二醇10000替代实施例1中的改性聚乙二醇10000，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例6本对照例中，配方中选用普通银负载钛酸铜替代实施例1中的银负载钛酸铜，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例7本对照例中，配方中选用普通聚乙炔替代实施例1中的改性聚乙炔，其它组分与制备方法与实施例1相同。表1实施例1和对照例1～7制得的光催化自清洁聚乙烯材料的性能参数实施例1对照例1对照例2对照例3对照例4对照例5对照例6对照例7自清洁优一般差一般一般一般一般一般拉伸强度/mpa5653545553545351透光率/%6160788867575356以上所述是该发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离该发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为该发明的保护范围。当前第1页12