一种耐腐蚀高强度耐磨高分子材料及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种耐腐蚀高强度耐磨复合材料及制备方法。
【背景技术】
[0002]材料是人类赖以生存和发展的物质基础，由高分子化合物构成的高分子材料是材料中目前最具有代表性的、最有发展前途的一大类，其已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料，包括橡胶、塑料、涂料、胶粘剂、纤维和高分子基复合材料等。它们质地轻巧、性能良好、原料丰富、加工方便、用途广泛，因而发展速度大大越过了传统的钢铁、木材、水泥三大基本材料。高分子材料在现代生活中的应用也越来越广泛，其中，高强度耐磨高分子材料的开发是目前高分子材料研究领域的重要研究方向，高强度耐磨高分子材料良好的性能可以满足当代科技发展对材料提出的一些特殊要求，与传统材料相比具有质量小、绝缘性能好等特点，因此发展很快，但又有先天不足，现有技术中高强度耐磨高分子材料通常有硬脆、易老化、耐磨性能不佳等缺点，影响材料使用寿命。
[0003]专利CN 104845403A公开了一种高强度耐磨高分子材料及制备方法，它是将高分子材料、马来酸酐接枝聚烯烃、硬脂酸、纳米纤维素晶须、单烷氧基型钛酸酯偶联剂、防老剂、增粘剂、耐磨剂按一定比例于一定温度下混合均匀后，置于双螺杆机中挤出造粒制得。所得高分子材料虽然具备良好的强度及较好的耐磨性能，但其耐酸碱腐蚀性能较差，无法在腐蚀性高的环境中使用。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中高分子材料耐腐蚀性能差这一缺陷，本发明提供了一种具有良好耐腐蚀性能且综合性能优异的高分子材料及制备方法，通过马来酸酐接枝聚烯烃与叔丁基对苯二酚的协同作用，控制二者的用量比例使材料不仅强度高、耐磨性能良好且具有较强的耐腐蚀。
[0005]本发明决绝上述技术问题所采用的技术方案:一种耐腐蚀高强度耐磨高分子材料，包括以下重量份的原料:乙丙橡胶80?100，马来酸酐接枝聚烯烃8?15，硬脂酸3?5，纳米纤维素晶须5?8，单烷氧基型钛酸酯偶联剂1?3，防老剂1?2，增粘剂1?5，耐磨剂5?8，叔丁基对苯二酚16?45，其中马来酸酐接枝聚烯烃与叔丁基对苯二酚的摩尔比为1: (2?3)。
[0006]其中，乙丙橡胶的重量份可为80、85、90、95或100等；马来酸酐接枝聚烯烃的重量份可为8、10、13或15等；硬脂酸的重量份可为3、4或5等；纳米纤维素晶须的重量份可为
5、6、7或8等；单烷氧基型钛酸酯偶联剂的重量份可为1、2或3等；防老剂的重量份可为1、1.5或2等；增粘剂的重量份可为1、2、3、4或5等；耐磨剂的重量份可为5、6、7或8等；叔丁基对苯二酚的重量份可为16、20、25、30、35、40或45等；马来酸酐接枝聚烯烃与叔丁基对苯二酚的摩尔比可1:2、1:2.2,1:2.5,1:2.7或1:3等，优选为1:2。
[0007]本发明通过马来酸酐接枝聚烯烃与叔丁基对苯二酚的协同作用，控制二者的用量比例使材料不仅强度高、耐磨性能良好且具有较强的耐腐蚀。
[0008]作为优选，防老剂为N-苯基-α -苯胺或Ν-苯基-β -萘胺。
[0009]作为优选，增粘剂为脂肪烃树脂。
[0010]作为优选，耐磨剂为聚四氟乙烯。
[0011]—种耐腐蚀高强度耐磨高分子材料的制备方法，包括以下步骤:
[0012]a.按配比先将马来酸酐接枝聚烯烃与叔丁基对苯二酚加入容器中于120?140°C下搅拌混合，再向其中加入乙丙橡胶和单烧氧基型钛酸酯偶联剂搅拌5?15min，搅拌机转速大于250r/min ;其中搅拌混合温度可为120°C、125°C、130°C、135°C或140°C等。
[0013]b.将搅拌好的混合物降温至40?70°C，按比例加入其他原料，搅拌5?lOmin，搅拌机转速大于300r/min，混合物作为预混料。
[0014]c.将预混料加入双螺杆机中熔融挤出/造粒既得，具体设置为:温度一区180?190°C，二区190?200°C，三区200?225°C，四区210?220°C，混合原料输送时间1?2min，压力 12 ?18MPa。
[0015]与现有技术相比，本发明具备的优点为:本发明通过马来酸酐接枝聚烯烃与叔丁基对苯二酚的协同作用，控制二者的用量比例使制备得到的材料的耐酸、碱和盐的腐蚀性能是专利CN 104845403A中材料的4?5倍。
【具体实施方式】
[0016]实施例1:
[0017]—种高强度耐磨高分子材料，包括以下重量份的原料:乙丙橡胶80，马来酸酐接枝聚烯烃8，硬脂酸3，纳米纤维素晶须5，单烷氧基型钛酸酯偶联剂1，防老剂N-苯基-α -苯胺1，增粘剂脂肪烃树脂1，耐磨剂聚四氟乙烯5，叔丁基对苯二酚16，马来酸酐接枝聚烯烃与叔丁基对苯二酚的摩尔比为1:2。
[0018]—种高强度耐磨高分子材料的具体制备方法为:
[0019]a.按上述配比将马来酸酐接枝聚烯烃与叔丁基对苯二酚加入容器中于130°C下搅拌混合，再向其中加入乙丙橡胶和单烷氧基型钛酸酯偶联剂搅拌15min，搅拌机转速300r/mino
[0020]b.将搅拌好的混合物降温至40°C，按比例加入其他原料，搅拌5min，搅拌机转速为350r/min，混合物作为预混料。
[0021]c.将预混料加入双螺杆机中，设置机器温度为:一区180°C，二区190°C，三区200°C，四区210°C，混合原料输送时间lmin，压力12MPa，熔融挤出/造粒既得耐腐蚀高分子材料，其耐酸、碱和盐的腐蚀性能是专利CN 104845403A中材料的5倍。
[0022]实施例2:
[0023]—种高强度耐磨高分子材料，包括以下重量份的原料:乙丙橡胶100，马来酸酐接枝聚烯烃15，硬脂酸5，纳米纤维素晶须8，单烷氧基型钛酸酯偶联剂3，防老剂N-苯基-β -萘胺2，增粘剂脂肪烃树脂5，耐磨剂聚四氟乙烯8，叔丁基对苯二酚45，其中马来酸酐接枝聚烯烃与叔丁基对苯二酚的摩尔比为1:3。
[0024]—种高强度耐磨高分子材料的具体制备方法为:
[0025]a.按配比先马来酸酐接枝聚烯烃与叔丁基对苯二酚加入容器中于120°C下搅拌混合，再向其中加入乙丙橡胶和单烷氧基型钛酸酯偶联剂搅拌15min，搅拌机转速为500r/min0
[0026]b.将搅拌好的混合物降温至70°C，按比例加入其他原料，搅拌lOmin，搅拌机转速为310r/min，混合物作为预混料。
[0027]c.将预混料加入双螺杆机中，设置机器温度为:一区190°C，二区200°C，三区225°C，四区220°C，混合原料输送时间2min，压力18MPa，熔融挤出/造粒既得耐腐蚀高分子材料，其耐酸、碱和盐的腐蚀性能是专利CN 104845403A中材料的5倍。
[0028]实施例3:
[0029]—种高强度耐磨高分子材料，包括以下重量份的原料:乙丙橡胶88，马来酸酐接枝聚烯烃11，硬脂酸4，纳米纤维素晶须7，单烷氧基型钛酸酯偶联剂2.5，防老剂N-苯基-α -苯胺1，增粘剂脂肪烃树脂3，耐磨剂聚四氟乙烯6，叔丁基对苯二酚27.5，其中马来酸酐接枝聚烯烃与叔丁基对苯二酚的摩尔比为1:2.5。
[0030]—种高强度耐磨高分子材料的具体制备方法为:
[0031]a.按配比先将马来酸酐接枝聚烯烃与叔丁基对苯二酚加入容器中于140°C下搅拌混合，再向其中加入乙丙橡胶和单烷氧基型钛酸酯偶联剂搅拌9min，搅拌机转速为280r/mino
[0032]b.将搅拌好的混合物降温至55°C，按比例加入其他原料，搅拌7min，搅拌机转速为400r/min，混合物作为预混料。
[0033]c.将预混料加入双螺杆机中，设置机器温度为:一区185°C，二区195°C，三区215°C，四区210°C，混合原料输送时间1.5min，压力14MPa，熔融挤出/造粒既得耐腐蚀高分子材料，其耐酸、碱和盐的腐蚀性能是专利CN 104845403A中材料的5倍。
[0034]对比例1:
[0035]除了叔丁基对苯二酚的重量份为80，其他物料用量和制备步骤与实施例1中相同，其耐酸、碱和盐的腐蚀性能与专利CN 104845403A中材料相同。
[0036]对比例2:
[0037]除了马来酸酐接枝聚烯烃与叔丁基对苯二酚的摩尔比为1:7，其他物料用量和制备步骤与实施例1中相同，其耐酸、碱和盐的腐蚀性能与专利CN 104845403A中材料相同。
[0038]综合实施例1-3和对比例1-2中的结果可以看出，本发明通过马来酸酐接枝聚烯烃与叔丁基对苯二酚的协同作用，控制二者的用量比例使制备得到的材料的耐酸、碱和盐的腐蚀性能是专利CN 104845403A中材料的4?5倍。应当说明的是，以上实施例仅为本发明的较优可行性实施例，本领域的技术人员应当知晓，在不脱离本发明的实质而进行的修饰或修改，都将落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种耐腐蚀高强度耐磨高分子材料，其特征在于:包括以下重量份的原料:乙丙橡胶80?100，马来酸酐接枝聚烯烃8?15，硬脂酸3?5，纳米纤维素晶须5?8，单烷氧基型钛酸酯偶联剂1?3，防老剂1?2，增粘剂1?5，耐磨剂5?8，叔丁基对苯二酚16?45，其中马来酸酐接枝聚烯烃与叔丁基对苯二酚的摩尔比为1: (2?3)。2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高强度耐磨高分子材料，其特征在于:所述马来酸酐接枝聚烯烃与叔丁基对苯二酚的摩尔比为1:2。3.根据权利要求1或2所述的一种耐腐蚀高强度耐磨高分子材料，其特征在于:所述防老剂为N-苯基-α -苯胺或Ν-苯基-β -萘胺。4.根据权利要求1-3任一项所述的一种耐腐蚀高强度耐磨高分子材料，其特征在于:所述增粘剂为脂肪烃树脂。5.根据权利要求1-4任一项所述的一种耐腐蚀高强度耐磨高分子材料，其特征在于:所述耐磨剂为聚四氟乙烯。6.一种根据权利要求1-5任一项所述的耐腐蚀高强度耐磨高分子材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤: a.按配比先将马来酸酐接枝聚烯烃与叔丁基对苯二酚加入容器中于120?140°C下搅拌混合，再向其中加入乙丙橡胶和单烧氧基型钛酸酯偶联剂搅拌5?15min，搅拌机转速大于 250r/min ； b.将搅拌好的混合物降温至40?70°C，按比例加入其他原料，搅拌5?lOmin，搅拌机转速大于300r/min，混合物作为预混料； c.将预混料加入双螺杆机中熔融挤出/造粒既得，具体设置为:温度一区180?190°C，二区190?200°C，三区200?225°C，四区210?220°C，混合原料输送时间1?2min，压力 12 ?18MPa。
【专利摘要】本发明公开了一种耐腐蚀高强度耐磨高分子材料及制备方法，它是将乙丙橡胶、马来酸酐接枝聚烯烃、硬脂酸、纳米纤维素晶须、单烷氧基型钛酸酯偶联剂、防老剂、增粘剂、耐磨剂和叔丁基对苯二酚按一定比例于一定温度下混合均匀后，置于双螺杆机中挤出造粒制得。通过马来酸酐接枝聚烯烃与叔丁基对苯二酚的协同作用，控制二者的用量比例使材料不仅强度高、耐磨性能良好且具有较强的耐腐蚀。
【IPC分类】C08L23/16, C08L27/18, C08K5/13, C08K5/09, C08L51/06, C08K5/18, C08L1/02, B29C47/92, C08K5/00
【公开号】CN105237891
【申请号】CN201510779978
【发明人】华文蔚
【申请人】华文蔚
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年11月14日