该发明涉及一种高强度聚乙烯材料及其制备方法。
背景技术：
聚乙烯材料因其具有较好的耐磨性、耐刮性、加工性能、耐候性、耐有机溶剂、耐无机酸、耐有机碱等优势。聚乙烯材料被广泛应用于农业大棚膜、农业地膜、农业灌溉管道、市政排水管道、电线电缆、网线线缆等领域。目前，聚乙烯材料在力学强度需要进一步提升。该发明采用多孔聚乙烯和氧化锌量子点前驱体制备了高强度聚乙烯材料，该方法制备的高强度聚乙烯材料具有优异的力学强度。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力学强度。为了实现上述目的，该发明的技术方案如下。一种高强度聚乙烯材料及其制备方法，具体包括以下步骤：(1)、将se-10乳化剂、丙烯酸、sr-10乳化剂和184光引发剂按照质量份数比为9：2～5：3～6：0.2～1加入到反应釜中，搅拌速度为270～300r/min，维持体系温度22～28℃条件下反应25min，产物经2000w高压汞灯光照1～4s，得到改性se-10乳化剂；(2)、将乙酸锌、乙醇胺、改性se-10乳化剂、aeo3表面活性剂、el-80乳化剂、水和aep渗透剂按照质量份数比为17：58～67：12～27：2～6：1～3：13～17：1～3添加至超声波反应器中，超声频率为56khz、超声温度为35℃、超声时间为35min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度135～150℃条件下反应20～33min，得到氧化锌量子点前驱体；(3)、将硅酸钠、硅酸四乙酯、乙醇、尿素、碳酸钠和水按照质量份数比为17：13～21：47～59：16～28：12～19：6～17加入到反应釜中，搅拌速度为200～230r/min，维持体系温度28～36℃条件下反应27min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度75～90℃条件下反应18～34min，物料经178℃喷雾干燥，产物经2l乙醇超声清洗3次，于76℃、-0.06mpa真空干燥7min，即得到二氧化硅；(4)、将聚乙烯、二苯基甲烷二异氰酸酯、尿素、碳酸氢钠、碳酸氢钙、草酸和二氧化硅按照质量份数比为73：6～14：14～22：17～26：15～25：9～16：1～5加入到球磨机中，筒体转速为21～30r/min，维持体系温度20～26℃条件下反应26min，产物经平板硫化机于175～181℃模压成型，粉碎，即得到多孔聚乙烯；(5)、将多孔聚乙烯和氧化锌量子点前驱体按照质量份数比为100：9～15加入到反应釜中，搅拌速度为145～170r/min，维持体系温度45～56℃条件下反应23min，将产物转移至水热反应釜，维持体系温度165～173℃条件下反应28～41min，过滤、产物经75℃、-0.08mpa真空干燥35min，用挤出机在温度175～188℃挤出造粒，即得到高强度聚乙烯材料。该发明所述的高强度聚乙烯材料的制备方法，包括下列步骤：(1)、将se-10乳化剂、丙烯酸、sr-10乳化剂和184光引发剂按照质量份数比为9：2～5：3～6：0.2～1加入到反应釜中，搅拌速度为270～300r/min，维持体系温度22～28℃条件下反应25min，产物经2000w高压汞灯光照1～4s，得到改性se-10乳化剂；所述的sr-10乳化剂的目的为了提高氧化锌量子点前驱体的乳化性和溶液稳定性。(2)、将乙酸锌、乙醇胺、改性se-10乳化剂、aeo3表面活性剂、el-80乳化剂、水和aep渗透剂按照质量份数比为17：58～67：12～27：2～6：1～3：13～17：1～3添加至超声波反应器中，超声频率为56khz、超声温度为35℃、超声时间为35min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度135～150℃条件下反应20～33min，得到氧化锌量子点前驱体；所述的改性se-10乳化剂的目的为了提高氧化锌量子点前驱体的乳化性和溶液稳定性。(3)、将硅酸钠、硅酸四乙酯、乙醇、尿素、碳酸钠和水按照质量份数比为17：13～21：47～59：16～28：12～19：6～17加入到反应釜中，搅拌速度为200～230r/min，维持体系温度28～36℃条件下反应27min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度75～90℃条件下反应18～34min，物料经178℃喷雾干燥，产物经2l乙醇超声清洗3次，于76℃、-0.06mpa真空干燥7min，即得到二氧化硅；所述的尿素和碳酸钠的目的为了提高二氧化硅的孔隙率。(4)、将聚乙烯、二苯基甲烷二异氰酸酯、尿素、碳酸氢钠、碳酸氢钙、草酸和二氧化硅按照质量份数比为73：6～14：14～22：17～26：15～25：9～16：1～5加入到球磨机中，筒体转速为21～30r/min，维持体系温度20～26℃条件下反应26min，产物经平板硫化机于175～181℃模压成型，粉碎，即得到多孔聚乙烯；所述的二苯基甲烷二异氰酸酯、尿素、碳酸氢钠、碳酸氢钙、草酸和二氧化硅的目的为了提高聚乙烯材料的孔隙率。(5)、将多孔聚乙烯和氧化锌量子点前驱体按照质量份数比为100：9～15加入到反应釜中，搅拌速度为145～170r/min，维持体系温度45～56℃条件下反应23min，将产物转移至水热反应釜，维持体系温度165～173℃条件下反应28～41min，过滤、产物经75℃、-0.08mpa真空干燥35min，用挤出机在温度175～188℃挤出造粒，即得到高强度聚乙烯材料。该发明的有益效果在于：1、sr-10乳化剂和se-10乳化剂具有较好的乳化性能，通过丙烯酸作为架桥剂，将sr-10乳化剂和se-10乳化剂结合到同一分子结构中，提高改性se-10乳化剂的乳化性能；制备的改性se-10乳化剂能明显提高氧化锌量子点前驱体的乳化性能和溶液稳定性；2、改性se-10乳化剂同时具有se-10乳化剂和sr-10乳化剂两者的分子结构，能明显提高se-10乳化剂的乳化性能；制备的氧化锌量子点前驱体因其小尺寸效应，能明显提高聚乙烯材料的力学强度；3、尿素和碳酸钠在水热条件下，能缓慢水解，促进硅酸钠和硅酸四乙酯向二氧化硅转变，通过喷雾干燥，尿素和碳酸钠分解速率加快，形成多孔二氧化硅；制备的二氧化硅能提高聚乙烯材料的孔隙率；4、尿素、碳酸氢钠、碳酸氢钙、草酸和二氧化硅在聚乙烯材料热处理过程中会发生分解，提高聚乙烯材料的孔隙率；二苯基甲烷二异氰酸酯能吸收尿素、碳酸氢钠、碳酸氢钙和草酸分解过程中产生的水分，进一步提高聚乙烯材料的孔隙率；制备的多孔聚乙烯能提高氧化锌量子点前驱体的分散性和量子点增强聚乙烯的力学强度；5、在多孔聚乙烯和氧化锌量子点前驱体协同作用下，提高物料间的分散和混合均匀性，赋予高强度聚乙烯材料优异的力学性能。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1一种高强度聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取9份se-10乳化剂、3.2份丙烯酸、5.3份sr-10乳化剂和0.5份184光引发剂加入到反应釜中，搅拌速度为290r/min，维持体系温度26℃条件下反应25min，产物经2000w高压汞灯光照2s，得到改性se-10乳化剂；(2)、称取17份乙酸锌、65份乙醇胺、17份改性se-10乳化剂、4.3份aeo3表面活性剂、1.8份el-80乳化剂、15份水和1.9份aep渗透剂添加至超声波反应器中，超声频率为56khz、超声温度为35℃、超声时间为35min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度141℃条件下反应23min，得到氧化锌量子点前驱体；(3)、称取17份硅酸钠、16份硅酸四乙酯、49份乙醇、19份尿素、16份碳酸钠和7.2份水加入到反应釜中，搅拌速度为215r/min，维持体系温度30℃条件下反应27min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度80℃条件下反应23min，物料经178℃喷雾干燥，产物经2l乙醇超声清洗3次，于76℃、-0.06mpa真空干燥7min，即得到二氧化硅；(4)、称取73份聚乙烯、9份二苯基甲烷二异氰酸酯、17份尿素、20份碳酸氢钠、18份碳酸氢钙、15份草酸和3.2份二氧化硅加入到球磨机中，筒体转速为26r/min，维持体系温度23℃条件下反应26min，产物经平板硫化机于179℃模压成型，粉碎，即得到多孔聚乙烯；(5)、称取100份多孔聚乙烯和11份氧化锌量子点前驱体加入到反应釜中，搅拌速度为158r/min，维持体系温度49℃条件下反应23min，将产物转移至水热反应釜，维持体系温度168℃条件下反应31min，过滤、产物经75℃、-0.08mpa真空干燥35min，用挤出机在温度179℃挤出造粒，即得到高强度聚乙烯材料。实施例2一种高强度聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取9份se-10乳化剂、2份丙烯酸、3份sr-10乳化剂和0.2份184光引发剂加入到反应釜中，搅拌速度为270r/min，维持体系温度22℃条件下反应25min，产物经2000w高压汞灯光照1s，得到改性se-10乳化剂；(2)、称取17份乙酸锌、58份乙醇胺、12份改性se-10乳化剂、2份aeo3表面活性剂、1份el-80乳化剂、13份水和1份aep渗透剂添加至超声波反应器中，超声频率为56khz、超声温度为35℃、超声时间为35min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度135℃条件下反应33min，得到氧化锌量子点前驱体；(3)、称取17份硅酸钠、13份硅酸四乙酯、47份乙醇、16份尿素、12份碳酸钠和6份水加入到反应釜中，搅拌速度为200r/min，维持体系温度28℃条件下反应27min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度75℃条件下反应34min，物料经178℃喷雾干燥，产物经2l乙醇超声清洗3次，于76℃、-0.06mpa真空干燥7min，即得到二氧化硅；(4)、称取73份聚乙烯、6份二苯基甲烷二异氰酸酯、14份尿素、17份碳酸氢钠、15份碳酸氢钙、9份草酸和1份二氧化硅加入到球磨机中，筒体转速为21r/min，维持体系温度20℃条件下反应26min，产物经平板硫化机于175℃模压成型，粉碎，即得到多孔聚乙烯；(5)、称取100份多孔聚乙烯和9份氧化锌量子点前驱体加入到反应釜中，搅拌速度为145r/min，维持体系温度45℃条件下反应23min，将产物转移至水热反应釜，维持体系温度165℃条件下反应41min，过滤、产物经75℃、-0.08mpa真空干燥35min，用挤出机在温度175℃挤出造粒，即得到高强度聚乙烯材料。实施例3一种高强度聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取9份se-10乳化剂、5份丙烯酸、6份sr-10乳化剂和1份184光引发剂加入到反应釜中，搅拌速度为300r/min，维持体系温度28℃条件下反应25min，产物经2000w高压汞灯光照4s，得到改性se-10乳化剂；(2)、称取17份乙酸锌、67份乙醇胺、27份改性se-10乳化剂、6份aeo3表面活性剂、3份el-80乳化剂、17份水和3份aep渗透剂添加至超声波反应器中，超声频率为56khz、超声温度为35℃、超声时间为35min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度150℃条件下反应20min，得到氧化锌量子点前驱体；(3)、称取17份硅酸钠、21份硅酸四乙酯、59份乙醇、28份尿素、19份碳酸钠和17份水加入到反应釜中，搅拌速度为230r/min，维持体系温度36℃条件下反应27min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度90℃条件下反应18min，物料经178℃喷雾干燥，产物经2l乙醇超声清洗3次，于76℃、-0.06mpa真空干燥7min，即得到二氧化硅；(4)、称取73份聚乙烯、14份二苯基甲烷二异氰酸酯、22份尿素、26份碳酸氢钠、25份碳酸氢钙、16份草酸和5份二氧化硅加入到球磨机中，筒体转速为30r/min，维持体系温度26℃条件下反应26min，产物经平板硫化机于181℃模压成型，粉碎，即得到多孔聚乙烯；(5)、称取100份多孔聚乙烯和15份氧化锌量子点前驱体加入到反应釜中，搅拌速度为170r/min，维持体系温度56℃条件下反应23min，将产物转移至水热反应釜，维持体系温度173℃条件下反应28min，过滤、产物经75℃、-0.08mpa真空干燥35min，用挤出机在温度188℃挤出造粒，即得到高强度聚乙烯材料。实施例4一种高强度聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取9份se-10乳化剂、2.5份丙烯酸、4.3份sr-10乳化剂和0.5份184光引发剂加入到反应釜中，搅拌速度为283r/min，维持体系温度25℃条件下反应25min，产物经2000w高压汞灯光照2s，得到改性se-10乳化剂；(2)、称取17份乙酸锌、60份乙醇胺、15份改性se-10乳化剂、3.1份aeo3表面活性剂、1.7份el-80乳化剂、15.3份水和1.6份aep渗透剂添加至超声波反应器中，超声频率为56khz、超声温度为35℃、超声时间为35min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度143℃条件下反应24min，得到氧化锌量子点前驱体；(3)、称取17份硅酸钠、16份硅酸四乙酯、51份乙醇、18份尿素、14份碳酸钠和7份水加入到反应釜中，搅拌速度为209r/min，维持体系温度29℃条件下反应27min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度77℃条件下反应20min，物料经178℃喷雾干燥，产物经2l乙醇超声清洗3次，于76℃、-0.06mpa真空干燥7min，即得到二氧化硅；(4)、称取73份聚乙烯、9份二苯基甲烷二异氰酸酯、16份尿素、19份碳酸氢钠、18份碳酸氢钙、12份草酸和2.8份二氧化硅加入到球磨机中，筒体转速为26r/min，维持体系温度23℃条件下反应26min，产物经平板硫化机于178℃模压成型，粉碎，即得到多孔聚乙烯；(5)、称取100份多孔聚乙烯和11份氧化锌量子点前驱体加入到反应釜中，搅拌速度为149r/min，维持体系温度49℃条件下反应23min，将产物转移至水热反应釜，维持体系温度167℃条件下反应31min，过滤、产物经75℃、-0.08mpa真空干燥35min，用挤出机在温度178℃挤出造粒，即得到高强度聚乙烯材料。实施例5一种高强度聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取9份se-10乳化剂、3份丙烯酸、4份sr-10乳化剂和0.7份184光引发剂加入到反应釜中，搅拌速度为286r/min，维持体系温度27℃条件下反应25min，产物经2000w高压汞灯光照2s，得到改性se-10乳化剂；(2)、称取17份乙酸锌、63份乙醇胺、16份改性se-10乳化剂、3.4份aeo3表面活性剂、2.2份el-80乳化剂、15份水和2.3份aep渗透剂添加至超声波反应器中，超声频率为56khz、超声温度为35℃、超声时间为35min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度144℃条件下反应27min，得到氧化锌量子点前驱体；(3)、称取17份硅酸钠、18份硅酸四乙酯、55份乙醇、23份尿素、17份碳酸钠和12份水加入到反应釜中，搅拌速度为216r/min，维持体系温度31℃条件下反应27min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度83℃条件下反应25min，物料经178℃喷雾干燥，产物经2l乙醇超声清洗3次，于76℃、-0.06mpa真空干燥7min，即得到二氧化硅；(4)、称取73份聚乙烯、10份二苯基甲烷二异氰酸酯、17份尿素、21份碳酸氢钠、19份碳酸氢钙、12份草酸和2.3份二氧化硅加入到球磨机中，筒体转速为26r/min，维持体系温度24℃条件下反应26min，产物经平板硫化机于178℃模压成型，粉碎，即得到多孔聚乙烯；(5)、称取100份多孔聚乙烯和13份氧化锌量子点前驱体加入到反应釜中，搅拌速度为156r/min，维持体系温度53℃条件下反应23min，将产物转移至水热反应釜，维持体系温度169℃条件下反应32min，过滤、产物经75℃、-0.08mpa真空干燥35min，用挤出机在温度179℃挤出造粒，即得到高强度聚乙烯材料。实施例6一种高强度聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取9份se-10乳化剂、4.4份丙烯酸、5.1份sr-10乳化剂和0.7份184光引发剂加入到反应釜中，搅拌速度为293r/min，维持体系温度26℃条件下反应25min，产物经2000w高压汞灯光照3s，得到改性se-10乳化剂；(2)、称取17份乙酸锌、65份乙醇胺、24份改性se-10乳化剂、4.9份aeo3表面活性剂、2.8份el-80乳化剂、15.8份水和2.3份aep渗透剂添加至超声波反应器中，超声频率为56khz、超声温度为35℃、超声时间为35min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度143℃条件下反应30min，得到氧化锌量子点前驱体；(3)、称取17份硅酸钠、20份硅酸四乙酯、55份乙醇、24份尿素、17份碳酸钠和15份水加入到反应釜中，搅拌速度为222r/min，维持体系温度34℃条件下反应27min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度83℃条件下反应32min，物料经178℃喷雾干燥，产物经2l乙醇超声清洗3次，于76℃、-0.06mpa真空干燥7min，即得到二氧化硅；(4)、称取73份聚乙烯、12份二苯基甲烷二异氰酸酯、20份尿素、23份碳酸氢钠、21份碳酸氢钙、14份草酸和4.3份二氧化硅加入到球磨机中，筒体转速为28r/min，维持体系温度25℃条件下反应26min，产物经平板硫化机于179℃模压成型，粉碎，即得到多孔聚乙烯；(5)、称取100份多孔聚乙烯和13份氧化锌量子点前驱体加入到反应釜中，搅拌速度为167r/min，维持体系温度51℃条件下反应23min，将产物转移至水热反应釜，维持体系温度170℃条件下反应38min，过滤、产物经75℃、-0.08mpa真空干燥35min，用挤出机在温度184℃挤出造粒，即得到高强度聚乙烯材料。实施例7一种高强度聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取9份se-10乳化剂、4.3份丙烯酸、3.9份sr-10乳化剂和0.6份184光引发剂加入到反应釜中，搅拌速度为279r/min，维持体系温度25℃条件下反应25min，产物经2000w高压汞灯光照3s，得到改性se-10乳化剂；(2)、称取17份乙酸锌、60份乙醇胺、23份改性se-10乳化剂、4.5份aeo3表面活性剂、1.8份el-80乳化剂、16份水和1.9份aep渗透剂添加至超声波反应器中，超声频率为56khz、超声温度为35℃、超声时间为35min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度141℃条件下反应29min，得到氧化锌量子点前驱体；(3)、称取17份硅酸钠、20份硅酸四乙酯、56份乙醇、19份尿素、16份碳酸钠和11份水加入到反应釜中，搅拌速度为209r/min，维持体系温度35℃条件下反应27min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度87℃条件下反应26min，物料经178℃喷雾干燥，产物经2l乙醇超声清洗3次，于76℃、-0.06mpa真空干燥7min，即得到二氧化硅；(4)、称取73份聚乙烯、11份二苯基甲烷二异氰酸酯、21份尿素、23份碳酸氢钠、21份碳酸氢钙、15份草酸和3.7份二氧化硅加入到球磨机中，筒体转速为26r/min，维持体系温度23℃条件下反应26min，产物经平板硫化机于180℃模压成型，粉碎，即得到多孔聚乙烯；(5)、称取100份多孔聚乙烯和13份氧化锌量子点前驱体加入到反应釜中，搅拌速度为166r/min，维持体系温度55℃条件下反应23min，将产物转移至水热反应釜，维持体系温度170℃条件下反应38min，过滤、产物经75℃、-0.08mpa真空干燥35min，用挤出机在温度183℃挤出造粒，即得到高强度聚乙烯材料。实施例8一种高强度聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取9份se-10乳化剂、4.1份丙烯酸、3.9份sr-10乳化剂和0.7份184光引发剂加入到反应釜中，搅拌速度为292r/min，维持体系温度26℃条件下反应25min，产物经2000w高压汞灯光照2s，得到改性se-10乳化剂；(2)、称取17份乙酸锌、61份乙醇胺、23份改性se-10乳化剂、5.3份aeo3表面活性剂、2.1份el-80乳化剂、14份水和2.6份aep渗透剂添加至超声波反应器中，超声频率为56khz、超声温度为35℃、超声时间为35min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度149℃条件下反应22min，得到氧化锌量子点前驱体；(3)、称取17份硅酸钠、18份硅酸四乙酯、57份乙醇、25份尿素、14份碳酸钠和11份水加入到反应釜中，搅拌速度为219r/min，维持体系温度33℃条件下反应27min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度83℃条件下反应23min，物料经178℃喷雾干燥，产物经2l乙醇超声清洗3次，于76℃、-0.06mpa真空干燥7min，即得到二氧化硅；(4)、称取73份聚乙烯、12份二苯基甲烷二异氰酸酯、19份尿素、18份碳酸氢钠、21份碳酸氢钙、13份草酸和2份二氧化硅加入到球磨机中，筒体转速为29r/min，维持体系温度23℃条件下反应26min，产物经平板硫化机于177℃模压成型，粉碎，即得到多孔聚乙烯；(5)、称取100份多孔聚乙烯和11份氧化锌量子点前驱体加入到反应釜中，搅拌速度为165r/min，维持体系温度52℃条件下反应23min，将产物转移至水热反应釜，维持体系温度170℃条件下反应31min，过滤、产物经75℃、-0.08mpa真空干燥35min，用挤出机在温度178℃挤出造粒，即得到高强度聚乙烯材料。对照例1本对照例中，不添加改性se-10乳化剂，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，不添加氧化锌量子点前驱体，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，不添加二氧化硅，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，配方中选用普通乳化剂替代实施例1中的改性se-10乳化剂，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，配方中选用普通氧化锌替代实施例1中的氧化锌量子点前驱体，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，配方中选用普通二氧化硅替代实施例1中的二氧化硅，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中的多孔聚乙烯，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拉伸强度/mpa73.268.764.969.866.161.568.662.2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