一种杜仲胶形状记忆高分子复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及到一种杜仲胶形状记忆高分子复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]杜仲胶高弹性体具有十分特殊的橡胶塑料两重性，可作为热塑性材料、热弹性材料和橡胶弹性材料使用。数年来，经过许多研宄者的不断努力，杜仲胶已被广泛用于医疗、化工等诸多领域。其中，杜仲胶形状记忆高分子复合材料，凭借形变量大，形变速度快，形变回复精度高等诸多有点，被广泛用于煤气管道、各类真空设备、化工及医疗仪器设备等管道的连接。另一方面，杜仲胶本身也存在形变温度偏低，耐高温性能差的缺点，故在使用中受到极大限制。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对以上问题，提供一种杜仲胶形状记忆高分子复合材料及其制备方法，该复合材料的形变量较大，赋形较容易，且制备方法简单。
[0004]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种杜仲胶形状记忆高分子复合材料，该复合材料采用以重量份数计的以下原料复配而成:聚乙烯33?54份、杜仲胶27?48份、无机增强材料9?23份、交联剂1.5?4.5份、抗氧化剂0.5?1.5份。
[0005]优选的方案中，该复合材料采用以重量份数计的以下原料复配而成:聚乙烯50.9份、杜仲胶27.6份、无机增强材料16.5份、交联剂3.2份、抗氧化剂1.3份。采用该配方可以使其混合后的产物的综合性能最好。
[0006]所述的聚乙烯是低密度聚乙烯或者高密度聚乙烯。进一步的，所述的聚乙烯是高密度聚乙烯；其是一种非极性、结晶度高的热塑性树脂，具有较高的机械强度、刚性和良好的加工性能。高密度聚乙烯的机械性能如拉伸强度、断裂伸长率、缺口冲击等比较高，而且对水、空气的渗透性好，吸水性低，具有良好的防渗透性。
[0007]所述的杜仲胶采用天然杜仲胶(EUG)或者合成杜仲胶(TPI)，所述的合成杜仲胶为反式-1，4-聚异戊二烯，实验表明，随着杜仲胶用量的增加，共混后的产物的耐热性有一定的提高。另外，杜仲胶的加入对共混后的产物的结晶具有先促进，后抑制的作用。采用杜仲胶，具有橡-塑二重性，而且杜仲胶与其它塑料材料有着优良的共混加工性。
[0008]所述的无机增强材料是滑石粉、白炭黑以重量比4:6比例混合均匀后的产物再与短玻璃纤维以3:7比例混合而成。白炭黑用在白色橡胶制品中以替代炭黑进行补强，满足白色或半透明产品的需要。白炭黑同时具有超强的粘附力、抗撕裂及耐热抗老化性能，同时通过实验表明滑石粉在白炭黑的补强效果上有明显的协同作用。再与短玻璃纤维混合能够大幅度提高材料的的机械强度和耐热性。
[0009]所述的交联剂是硅烷交联剂，即甲基三甲氧基硅烷(D-20)或者甲基三乙酰氧基硅烷(D-10)，其中D-20交联剂为无色透明液体，其既可以做聚乙烯和TPI的交联剂，又可做玻璃纤维的偶联剂。使原材料能够得到充分的共混。
[0010]所述的抗氧化剂是将抗氧剂1010 (四[β- (3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)和抗氧剂168 (三[2.4- 二叔丁基苯基]亚磷酸酯)以7:3的重量比混合而成。辅助抗氧剂168与主抗氧剂1010复配，有很好的协同作用，可有效地防止聚乙烯在共混过程中的热降解，给聚合物额外的长效保护。
[0011]上述杜仲胶形状记忆高分子复合材料的制备方法，具体步骤为:
按配比称取各原料，混合搅拌均匀，然后将混合物料在开炼机中于135?165°C混炼10?15分钟，再在压力成型机中进行热压成型，温度控制在145?175°C，最后冷却得到所述的复合材料。
[0012]优选的方案中，所述的混炼温度在145_155°C，热压成型温度在155?165°C。
[0013]本发明利用交联改性的方法，将高密度聚乙烯与杜仲胶共混，采用合适工艺及配方，可以制备出耐高温性能好，且形变量较大，赋形较容易的形状记忆材料。
[0014]本发明的有益效果:
本发明提供的杜仲胶形状记忆高分子复合材料的力学性能如拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、撕裂强度等都有明显的提高，热刺激温度适中、热变形率较大，而且赋形较容易。另夕卜，本发明采用交联改性的方法，将高密度聚乙烯与杜仲胶共混，大大的提高了其耐高温性和形状记忆性能。与传统的工艺相比，本发明采用硅烷交联剂，其产物的耐老化性能优于过氧化物和辐照交联产品，操作简单而且稳定，适合大范围的复合物加工。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例来进一步说明本发明，但实施例仅在于说明本发明，而不是对其进行限制。
[0016]实施例1:
杜仲胶形状记忆高分子复合材料，以重量份计，采用以下原料复配而成:聚乙烯54份、杜仲胶29份、无机增强材料13份、交联剂3份、抗氧化剂I份，具体的制备方法是将上述材料按配比称取后加入高速搅拌机中搅拌均匀，然后将混好的原料加入到开炼机中以145?155°C的温度区间混炼10?15分钟；将混炼后的产物加入到压力成型机中，进行热压成型，温度控制在155?165°C，最后将成型的产物进行冷却处理即可。其所得的产物的拉伸强度16.3MPa，弯曲强度30.2MPa,冲击强度8.2KJ/ m2，维卡软化温度114.6 V，热变形率250%，热刺激温度69.2°C。
[0017]实施例2:
一种杜仲胶形状记忆高分子复合材料，采用以重量份数计的以下原料复配而成:低密度聚乙烯54份、天然杜仲胶48份、无机增强材料23份、交联剂4.5份、抗氧化剂1.5份。其所得的产物的拉伸强度14.6MPa，弯曲强度21.6MPa,冲击强度6.8KJ/ Hl2，维卡软化温度101.5 0C，热变形率190%，热刺激温度58.6 °C。
[0018]实施例3:
一种杜仲胶形状记忆高分子复合材料，采用以重量份数计的以下原料复配而成:高密度聚乙烯42份、杜仲胶36份、无机增强材料16份、交联剂3份、抗氧化剂I份。其所得的产物的拉伸强度15.2MPa，弯曲强度24.7MPa,冲击强度7.4KJ/ Hl2，维卡软化温度108.9°C，热变形率193%，热刺激温度63.3 0C。
[0019]实施例4:
一种杜仲胶形状记忆高分子复合材料，采用以重量份数计的以下原料复配而成:高密度聚乙烯50.9份，天然杜仲胶27.6份，无机增强材料16.5份，硅烷交联剂3.2份，抗氧剂
1.3份；其中，无机增强材料为滑石粉、白炭黑以重量比4:6比例混合均匀后的产物再与短玻璃纤维以3:7比例混合而成；抗氧化剂是将1010和168以7:3的重量比混合而成。其所得的产物的拉伸强度18.5MPa，弯曲强度34.6MPa,冲击强度9.6KJ/ Hl2，维卡软化温度116.8 0C，热变形率420%，热刺激温度72.5 °C。
[0020]实施例5:
一种杜仲胶形状记忆高分子复合材料，采用以重量份数计的以下原料复配而成:高密度聚乙烯38.5份，天然杜仲胶42份，无机增强材料17份，硅烷交联剂2份，抗氧剂0.5份；其中，无机增强材料为滑石粉、白炭黑以重量比4:6比例混合均匀后的产物再与短玻璃纤维以3:7比例混合而成；抗氧化剂是将抗氧剂1010和抗氧剂168以7:3的重量比混合而成。其所得的产物的拉伸强度15.1MPa，弯曲强度22.3MPa,冲击强度7.1KJ/ Hl2，维卡软化温度103.40C，热变形率195%，热刺激温度60.4 °C。
[0021]实施例6: —种杜仲胶形状记忆高分子复合材料，采用以重量份数计的以下原料复配而成:高密度聚乙烯35.5份，天然杜仲胶45.5份，无机增强材料16份，硅烷交联剂2.5份，抗氧剂0.5份；其中，无机增强材料为滑石粉、炭黑以重量比4:6比例混合均匀后的产物再与短玻璃纤维以3:7比例混合而成；抗氧化剂是将抗氧剂1010和抗氧剂168以7:3的重量比混合而成。其所得的产物的拉伸强度14.8MPa，弯曲强度21.9MPa,冲击强度6.9KJ/m2，维卡软化温度102.2 0C，热变形率194%，热刺激温度59.7 0C。
[0022]实施例7:该杜仲胶形状记忆高分子复合材料的制备方法，其具体步骤是先按配比称取各原料，混合搅拌均匀，然后将混合物料在开炼机中于135?165°C混炼10?15分钟，再在压力成型机中进行热压成型，温度控制在145?175°C，最后冷却得到所述的复合材料。
[0023]另外无机增强材料制备时，先将滑石粉、白炭黑按4:6比例加入到混合器中，搅拌3?4分钟，混合均匀；将其再与短玻璃纤维以3:7比例加入混合器中，搅拌4?5分钟，混合均匀即可。
[0024]抗氧剂制备时，将抗氧剂1010和抗氧剂168按7:3比例加入混合器中，搅拌3?4分钟，混合均匀即可。
【主权项】
1.一种杜仲胶形状记忆高分子复合材料，其特征在于，该复合材料采用以重量份数计的以下原料复配而成:聚乙烯33?54份、杜仲胶27?48份、无机增强材料9?23份、交联剂1.5?4.5份、抗氧化剂0.5?1.5份。
2.根据权利要求1所述的杜仲胶形状记忆高分子复合材料，其特征在于:该复合材料采用以重量份数计的以下原料复配而成:聚乙烯50.9份、杜仲胶27.6份、无机增强材料16.5份、交联剂3.2份、抗氧化剂1.3份。
3.根据权利要求1所述的杜仲胶形状记忆高分子复合材料，其特征在于:所述的聚乙烯是低密度聚乙烯或者高密度聚乙烯。
4.根据权利要求1所述的杜仲胶形状记忆高分子复合材料，其特征在于:所述的聚乙烯是高密度聚乙烯。
5.根据权利要求1所述的杜仲胶形状记忆高分子复合材料，其特征在于:所述的杜仲胶采用天然杜仲胶或者合成杜仲橡胶。
6.根据权利要求1所述的杜仲胶形状记忆高分子复合材料，其特征在于:所述的无机增强材料是滑石粉、白炭黑以重量比4:6比例混合均匀后的产物再与短玻璃纤维以重量比3:7比例混合而成。
7.根据权利要求1所述的杜仲胶形状记忆高分子复合材料，其特征在于:所述的交联剂是硅烷交联剂。
8.根据权利要求1所述的杜仲胶形状记忆高分子复合材料，其特征在于:所述的抗氧化剂是将抗氧剂1010和抗氧剂168以7:3的重量比混合而成。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的杜仲胶形状记忆高分子复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为: 按配比称取各原料，混合搅拌均匀，然后将混合物料在开炼机中于135?165°C混炼10?15分钟，再在压力成型机中进行热压成型，温度控制在145?175°C，最后冷却得到所述的复合材料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于:所述的混炼温度在145-155?，热压成型温度在155?165°C。
【专利摘要】本发明公开了一种杜仲胶形状记忆高分子复合材料及其制备方法，该复合材料采用以重量份数计的以下原料复配而成：聚乙烯33～54份、杜仲胶27～48份、无机增强材料9～23份、交联剂1.5～4.5份、抗氧化剂0.5～1.5份。制备时，按配比称取各原料，混合搅拌均匀，然后将混合物料在开炼机中于135～165℃混炼10～15分钟，再在压力成型机中进行热压成型，温度控制在145～175℃，最后冷却即可。所得复合材料耐高温性能好，且形变量较大，赋形较容易，扩大了其使用领域。
【IPC分类】C08K13-04, C08L9-00, C08K3-36, C08K3-34, C08K5-5419, C08K7-14, C08L23-06, C08L7-00
【公开号】CN104761794
【申请号】CN201510172969
【发明人】郭庆时, 袁友诚, 程海
【申请人】长江大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月14日