该发明涉及一种高强度聚乙烯板材及其制备方法。
背景技术：
：聚乙烯材料因其优异的拉伸性能、物理化学稳定性、耐候性、耐弯折性、耐高低温性能等优势。聚乙烯材料被广泛应用于聚乙烯纤维绳索、交通塑料配件、金属制品保护膜、精密仪器保护膜、市政给排水管道、化工污水管道、电子产品塑料配件等领域。目前，聚乙烯材料在屈服抗拉强度需要进一步提升。该发明采用改性聚乙烯、改性木粉、改性粉末涂料制备了高强度聚乙烯板材，该方法制备的高强度聚乙烯板材具有优异的屈服抗拉强度。技术实现要素：该发明的目的在于提供一种高强度聚乙烯板材的制备方法，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屈服抗拉强度。为了实现上述目的，该发明的技术方案如下。一种高强度聚乙烯板材及其制备方法，具体包括以下步骤：(1)、将有机硅树脂、钛酸四丁酯、二丙二醇二甲醚、乙醇、吐温20和AEO7表面活性剂按照质量份数比为13：45～57：87～98：125～140：0.3～2：0.2～2加入到反应釜中，搅拌速度为96～116r/min，维持体系温度28～35℃条件下反应40min，将质量份数比为2.9～6.1的水按照0.15质量份/min添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应25min，产物经超声频率为28.3KHz、超声温度为35℃条件下超声分散25min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度145～170℃条件下反应2～5h，产物经过滤、500mL水洗涤2次、500mL乙醇洗涤3次，于67℃、-0.07MPa真空干燥8min，研磨，得到改性有机硅树脂；(2)、将环氧粉末涂料、改性有机硅树脂、KH-560偶联剂和碳酸钙按照质量份数比为79：8～17：0.2～1：11～18添加至球磨机中，筒体转速为18～30r/min，维持体系温度20～27℃条件下反应23～34min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度41～50℃条件下反应26～39min，研磨，得到改性粉末涂料；(3)、将木粉、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸和819光引发剂按照质量份数比为86：15～23：8～14：12～20：0.2～1加入到超声波中，在超声频率28.3KHz、40℃超声分散12min，产物经1000～3000W高压汞灯光照3～9s，粉碎，即得到改性木粉；(4)、将聚乙烯、酚醛树脂、氟硼酸钠玻璃粉、树脂镜片边角料和石英砂按照质量份数比为85：4～9：7～16：9～17：5～13用破碎机粉碎后，将产物转移至球磨机中，筒体转速为25～37r/min，维持体系温度0～5℃条件下反应43～52min，即得到改性聚乙烯；(5)、将改性聚乙烯、改性木粉、改性粉末涂料按照质量份数比为100：18～33：22～35加入到高速混合机中，用高速混合机在温度178～185℃混合反应2～4min，用挤出机在温度181～188℃挤出成型，即得到高强度聚乙烯板材。该发明所述的高强度聚乙烯板材的制备方法，包括下列步骤：(1)、将有机硅树脂、钛酸四丁酯、二丙二醇二甲醚、乙醇、吐温20和AEO7表面活性剂按照质量份数比为13：45～57：87～98：125～140：0.3～2：0.2～2加入到反应釜中，搅拌速度为96～116r/min，维持体系温度28～35℃条件下反应40min，将质量份数比为2.9～6.1的水按照0.15质量份/min添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应25min，产物经超声频率为28.3KHz、超声温度为35℃条件下超声分散25min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度145～170℃条件下反应2～5h，产物经过滤、500mL水洗涤2次、500mL乙醇洗涤3次，于67℃、-0.07MPa真空干燥8min，研磨，得到改性有机硅树脂；所述的钛酸四丁酯的目的为了提高有机硅树脂的纳米增韧性能。(2)、将环氧粉末涂料、改性有机硅树脂、KH-560偶联剂和碳酸钙按照质量份数比为79：8～17：0.2～1：11～18添加至球磨机中，筒体转速为18～30r/min，维持体系温度20～27℃条件下反应23～34min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度41～50℃条件下反应26～39min，研磨，得到改性粉末涂料；所述的改性有机硅树脂的目的为了改善环氧粉末涂料的韧性。(3)、将木粉、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸和819光引发剂按照质量份数比为86：15～23：8～14：12～20：0.2～1加入到超声波中，在超声频率28.3KHz、40℃超声分散12min，产物经1000～3000W高压汞灯光照3～9s，粉碎，即得到改性木粉；所述的丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的目的为了提高木粉的粉碎性和刚性。(4)、将聚乙烯、酚醛树脂、氟硼酸钠玻璃粉、树脂镜片边角料和石英砂按照质量份数比为85：4～9：7～16：9～17：5～13用破碎机粉碎后，将产物转移至球磨机中，筒体转速为25～37r/min，维持体系温度0～5℃条件下反应43～52min，即得到改性聚乙烯；所述的酚醛树脂、氟硼酸钠玻璃粉、树脂镜片边角料和石英砂的目的为了提高聚乙烯板材的屈服抗拉强度。(5)、将改性聚乙烯、改性木粉、改性粉末涂料按照质量份数比为100：18～33：22～35加入到高速混合机中，用高速混合机在温度178～185℃混合反应2～4min，用挤出机在温度181～188℃挤出成型，即得到高强度聚乙烯板材。该发明的有益效果在于：1、在二氧化钛溶胶体系中，有机硅树脂表面被二氧化钛溶胶包覆，通过超声分散和水热反应釜，得到二氧化钛均匀分散的有机硅树脂；制备的改性有机硅树脂具有优异的纳米增韧性能，能明显提高材料的韧性；2、改性有机硅树脂具有优异的纳米增韧性能，能明显改善环氧粉末涂料刚性的同时，保持环氧粉末涂料优异的力学强度；制备的改性环氧粉末涂料能明显提高聚乙烯板材的屈服抗拉强度；3、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸单体具有优异的渗透性，能渗透至木粉内部，单体经聚合后，能明显提高木粉的刚性和粉碎性能，制备的改性木粉与聚乙烯具有较好的分散性，通过刚性粒子增强韧性材料的力学强度，提高聚乙烯板材的屈服抗拉强度；4、酚醛树脂、氟硼酸钠玻璃粉、树脂镜片边角料和石英砂具有优异的刚性，通过刚性粒子均匀分散在增强韧性材料中提高材料的力学强度，提高聚乙烯板材的屈服抗拉强度；5、在改性聚乙烯、改性木粉、改性粉末涂料协同作用下，因物料具有优异的分散性，从而赋予高强度聚乙烯板材优异的屈服抗拉强度。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1一种高强度聚乙烯板材，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取13份有机硅树脂RSN-0805、51份钛酸四丁酯、93份二丙二醇二甲醚、130份乙醇、0.8份吐温20和0.7份AEO7表面活性剂加入到反应釜中，搅拌速度为106r/min，维持体系温度31℃条件下反应40min，将4.5份水按照0.15份/min添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应25min，产物经超声频率为28.3KHz、超声温度为35℃条件下超声分散25min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度162℃条件下反应3h，产物经过滤、500mL水洗涤2次、500mL乙醇洗涤3次，于67℃、-0.07MPa真空干燥8min，研磨，得到改性有机硅树脂；(2)、称取79份环氧粉末涂料、9.8份改性有机硅树脂、0.6份KH-560偶联剂和14份碳酸钙添加至球磨机中，筒体转速为20r/min，维持体系温度25℃条件下反应26min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度46℃条件下反应30min，研磨，得到改性粉末涂料；(3)、称取86份木粉、19份丙烯酸羟乙酯、10份甲基丙烯酸甲酯、17份甲基丙烯酸和0.4份819光引发剂加入到超声波中，在超声频率28.3KHz、40℃超声分散12min，产物经2000W高压汞灯光照5s，粉碎，即得到改性木粉；(4)、称取85份聚乙烯、7份酚醛树脂、9份氟硼酸钠玻璃粉、11份树脂镜片边角料和8份石英砂用破碎机粉碎后，将产物转移至球磨机中，筒体转速为29r/min，维持体系温度3℃条件下反应49min，即得到改性聚乙烯；(5)、称取100份改性聚乙烯、23份改性木粉、28份改性粉末涂料加入到高速混合机中，用高速混合机在温度180℃混合反应3min，用挤出机在温度185℃挤出成型，即得到高强度聚乙烯板材。实施例2一种高强度聚乙烯板材，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取13份有机硅树脂RSN-0805、45份钛酸四丁酯、87份二丙二醇二甲醚、125份乙醇、0.3份吐温20和0.2份AEO7表面活性剂加入到反应釜中，搅拌速度为96r/min，维持体系温度28℃条件下反应40min，将2.9份水按照0.15份/min添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应25min，产物经超声频率为28.3KHz、超声温度为35℃条件下超声分散25min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度145℃条件下反应5h，产物经过滤、500mL水洗涤2次、500mL乙醇洗涤3次，于67℃、-0.07MPa真空干燥8min，研磨，得到改性有机硅树脂；(2)、称取79份环氧粉末涂料、8份改性有机硅树脂、0.2份KH-560偶联剂和11份碳酸钙添加至球磨机中，筒体转速为18r/min，维持体系温度20℃条件下反应34min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度41℃条件下反应39min，研磨，得到改性粉末涂料；(3)、称取86份木粉、15份丙烯酸羟乙酯、8份甲基丙烯酸甲酯、12份甲基丙烯酸和0.2份819光引发剂加入到超声波中，在超声频率28.3KHz、40℃超声分散12min，产物经1000W高压汞灯光照9s，粉碎，即得到改性木粉；(4)、称取85份聚乙烯、4份酚醛树脂、7份氟硼酸钠玻璃粉、9份树脂镜片边角料和5份石英砂用破碎机粉碎后，将产物转移至球磨机中，筒体转速为25r/min，维持体系温度0℃条件下反应43min，即得到改性聚乙烯；(5)、称取100份改性聚乙烯、18份改性木粉、22份改性粉末涂料加入到高速混合机中，用高速混合机在温度178℃混合反应4min，用挤出机在温度181℃挤出成型，即得到高强度聚乙烯板材。实施例3一种高强度聚乙烯板材，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取13份有机硅树脂RSN-0805、57份钛酸四丁酯、98份二丙二醇二甲醚、140份乙醇、2份吐温20和2份AEO7表面活性剂加入到反应釜中，搅拌速度为116r/min，维持体系温度35℃条件下反应40min，将6.1份水按照0.15份/min添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应25min，产物经超声频率为28.3KHz、超声温度为35℃条件下超声分散25min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度170℃条件下反应2h，产物经过滤、500mL水洗涤2次、500mL乙醇洗涤3次，于67℃、-0.07MPa真空干燥8min，研磨，得到改性有机硅树脂；(2)、称取79份环氧粉末涂料、17份改性有机硅树脂、1份KH-560偶联剂和18份碳酸钙添加至球磨机中，筒体转速为30r/min，维持体系温度27℃条件下反应23min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度50℃条件下反应26min，研磨，得到改性粉末涂料；(3)、称取86份木粉、23份丙烯酸羟乙酯、14份甲基丙烯酸甲酯、20份甲基丙烯酸和1份819光引发剂加入到超声波中，在超声频率28.3KHz、40℃超声分散12min，产物经3000W高压汞灯光照3s，粉碎，即得到改性木粉；(4)、称取85份聚乙烯、9份酚醛树脂、16份氟硼酸钠玻璃粉、17份树脂镜片边角料和13份石英砂用破碎机粉碎后，将产物转移至球磨机中，筒体转速为37r/min，维持体系温度5℃条件下反应52min，即得到改性聚乙烯；(5)、称取100份改性聚乙烯、33份改性木粉、35份改性粉末涂料加入到高速混合机中，用高速混合机在温度185℃混合反应2min，用挤出机在温度188℃挤出成型，即得到高强度聚乙烯板材。实施例4一种高强度聚乙烯板材，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取13份有机硅树脂RSN-0805、48份钛酸四丁酯、90份二丙二醇二甲醚、128份乙醇、0.6份吐温20和0.5份AEO7表面活性剂加入到反应釜中，搅拌速度为99r/min，维持体系温度31℃条件下反应40min，将4.1份水按照0.15份/min添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应25min，产物经超声频率为28.3KHz、超声温度为35℃条件下超声分散25min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度165℃条件下反应2.5h，产物经过滤、500mL水洗涤2次、500mL乙醇洗涤3次，于67℃、-0.07MPa真空干燥8min，研磨，得到改性有机硅树脂；(2)、称取79份环氧粉末涂料、11份改性有机硅树脂、0.6份KH-560偶联剂和14份碳酸钙添加至球磨机中，筒体转速为22r/min，维持体系温度23℃条件下反应26min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度45℃条件下反应29min，研磨，得到改性粉末涂料；(3)、称取86份木粉、18份丙烯酸羟乙酯、11份甲基丙烯酸甲酯、15份甲基丙烯酸和0.5份819光引发剂加入到超声波中，在超声频率28.3KHz、40℃超声分散12min，产物经1000W高压汞灯光照4s，粉碎，即得到改性木粉；(4)、称取85份聚乙烯、5.8份酚醛树脂、10份氟硼酸钠玻璃粉、12份树脂镜片边角料和8份石英砂用破碎机粉碎后，将产物转移至球磨机中，筒体转速为29r/min，维持体系温度2℃条件下反应47min，即得到改性聚乙烯；(5)、称取100份改性聚乙烯、21份改性木粉、25份改性粉末涂料加入到高速混合机中，用高速混合机在温度181℃混合反应3min，用挤出机在温度187℃挤出成型，即得到高强度聚乙烯板材。实施例5一种高强度聚乙烯板材，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取13份有机硅树脂RSN-0805、56份钛酸四丁酯、96份二丙二醇二甲醚、137份乙醇、1.7份吐温20和1.5份AEO7表面活性剂加入到反应釜中，搅拌速度为111r/min，维持体系温度33℃条件下反应40min，将5.7份水按照0.15份/min添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应25min，产物经超声频率为28.3KHz、超声温度为35℃条件下超声分散25min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度166℃条件下反应4.5h，产物经过滤、500mL水洗涤2次、500mL乙醇洗涤3次，于67℃、-0.07MPa真空干燥8min，研磨，得到改性有机硅树脂；(2)、称取79份环氧粉末涂料、15份改性有机硅树脂、0.8份KH-560偶联剂和17份碳酸钙添加至球磨机中，筒体转速为28r/min，维持体系温度26℃条件下反应31min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度48℃条件下反应37min，研磨，得到改性粉末涂料；(3)、称取86份木粉、21份丙烯酸羟乙酯、12份甲基丙烯酸甲酯、17份甲基丙烯酸和0.7份819光引发剂加入到超声波中，在超声频率28.3KHz、40℃超声分散12min，产物经3000W高压汞灯光照8s，粉碎，即得到改性木粉；(4)、称取85份聚乙烯、7份酚醛树脂、13份氟硼酸钠玻璃粉、14份树脂镜片边角料和11份石英砂用破碎机粉碎后，将产物转移至球磨机中，筒体转速为34r/min，维持体系温度4℃条件下反应51min，即得到改性聚乙烯；(5)、称取100份改性聚乙烯、31份改性木粉、32份改性粉末涂料加入到高速混合机中，用高速混合机在温度183℃混合反应3min，用挤出机在温度186℃挤出成型，即得到高强度聚乙烯板材。实施例6一种高强度聚乙烯板材，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取13份有机硅树脂RSN-0805、51份钛酸四丁酯、90份二丙二醇二甲醚、135份乙醇、0.9份吐温20和0.8份AEO7表面活性剂加入到反应釜中，搅拌速度为100r/min，维持体系温度31℃条件下反应40min，将3.8份水按照0.15份/min添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应25min，产物经超声频率为28.3KHz、超声温度为35℃条件下超声分散25min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度154℃条件下反应3.2h，产物经过滤、500mL水洗涤2次、500mL乙醇洗涤3次，于67℃、-0.07MPa真空干燥8min，研磨，得到改性有机硅树脂；(2)、称取79份环氧粉末涂料、11份改性有机硅树脂、0.8份KH-560偶联剂和14份碳酸钙添加至球磨机中，筒体转速为22r/min，维持体系温度23℃条件下反应28min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度46℃条件下反应31min，研磨，得到改性粉末涂料；(3)、称取86份木粉、19份丙烯酸羟乙酯、10份甲基丙烯酸甲酯、15份甲基丙烯酸和0.4份819光引发剂加入到超声波中，在超声频率28.3KHz、40℃超声分散12min，产物经1000W高压汞灯光照7s，粉碎，即得到改性木粉；(4)、称取85份聚乙烯、6份酚醛树脂、9份氟硼酸钠玻璃粉、13份树脂镜片边角料和11份石英砂用破碎机粉碎后，将产物转移至球磨机中，筒体转速为29r/min，维持体系温度4℃条件下反应47min，即得到改性聚乙烯；(5)、称取100份改性聚乙烯、25份改性木粉、28份改性粉末涂料加入到高速混合机中，用高速混合机在温度181℃混合反应3min，用挤出机在温度186℃挤出成型，即得到高强度聚乙烯板材。实施例7一种高强度聚乙烯板材，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取13份有机硅树脂RSN-0805、50份钛酸四丁酯、93份二丙二醇二甲醚、133份乙醇、1.4份吐温20和1.2份AEO7表面活性剂加入到反应釜中，搅拌速度为107r/min，维持体系温度30℃条件下反应40min，将5份水按照0.15份/min添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应25min，产物经超声频率为28.3KHz、超声温度为35℃条件下超声分散25min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度165℃条件下反应3.5h，产物经过滤、500mL水洗涤2次、500mL乙醇洗涤3次，于67℃、-0.07MPa真空干燥8min，研磨，得到改性有机硅树脂；(2)、称取79份环氧粉末涂料、9份改性有机硅树脂、0.7份KH-560偶联剂和16份碳酸钙添加至球磨机中，筒体转速为23r/min，维持体系温度22℃条件下反应29min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度46℃条件下反应31min，研磨，得到改性粉末涂料；(3)、称取86份木粉、20份丙烯酸羟乙酯、11份甲基丙烯酸甲酯、17份甲基丙烯酸和0.4份819光引发剂加入到超声波中，在超声频率28.3KHz、40℃超声分散12min，产物经2000W高压汞灯光照6s，粉碎，即得到改性木粉；(4)、称取85份聚乙烯、5份酚醛树脂、12份氟硼酸钠玻璃粉、13份树脂镜片边角料和8份石英砂用破碎机粉碎后，将产物转移至球磨机中，筒体转速为36r/min，维持体系温度1℃条件下反应49min，即得到改性聚乙烯；(5)、称取100份改性聚乙烯、31份改性木粉、26份改性粉末涂料加入到高速混合机中，用高速混合机在温度179℃混合反应3.5min，用挤出机在温度186℃挤出成型，即得到高强度聚乙烯板材。实施例8一种高强度聚乙烯板材，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取13份有机硅树脂RSN-0805、53份钛酸四丁酯、92份二丙二醇二甲醚、137份乙醇、1.6份吐温20和1份AEO7表面活性剂加入到反应釜中，搅拌速度为102r/min，维持体系温度31℃条件下反应40min，将5.4份水按照0.15份/min添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应25min，产物经超声频率为28.3KHz、超声温度为35℃条件下超声分散25min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度166℃条件下反应3.9h，产物经过滤、500mL水洗涤2次、500mL乙醇洗涤3次，于67℃、-0.07MPa真空干燥8min，研磨，得到改性有机硅树脂；(2)、称取79份环氧粉末涂料、12份改性有机硅树脂、0.6份KH-560偶联剂和15份碳酸钙添加至球磨机中，筒体转速为26r/min，维持体系温度25℃条件下反应29min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度46℃条件下反应36min，研磨，得到改性粉末涂料；(3)、称取86份木粉、20份丙烯酸羟乙酯、11份甲基丙烯酸甲酯、18份甲基丙烯酸和0.7份819光引发剂加入到超声波中，在超声频率28.3KHz、40℃超声分散12min，产物经3000W高压汞灯光照7s，粉碎，即得到改性木粉；(4)、称取85份聚乙烯、6份酚醛树脂、13份氟硼酸钠玻璃粉、16份树脂镜片边角料和11份石英砂用破碎机粉碎后，将产物转移至球磨机中，筒体转速为32r/min，维持体系温度4℃条件下反应49min，即得到改性聚乙烯；(5)、称取100份改性聚乙烯、31份改性木粉、32份改性粉末涂料加入到高速混合机中，用高速混合机在温度182℃混合反应2.5min，用挤出机在温度187℃挤出成型，即得到高强度聚乙烯板材。对照例1本对照例中，不添加改性有机硅树脂，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，不添加改性粉末涂料，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，不添加改性木粉，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，配方中选用普通有机硅树脂替代实施例1中的改性有机硅树脂，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，配方中选用普通粉末涂料替代实施例1中的改性粉末涂料，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，配方中选用普通木粉替代实施例1中的改性木粉，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烯替代实施例1中的改性聚乙烯，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制得的高强度聚乙烯板材的性能参数实施例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屈服抗拉强度/MPa28.724.921.225.721.319.823.122.5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1 2 3