专利名称：紫外辐照改性高密度聚乙烯填充复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高分子填充复合材料及其制备方法，特别是一种紫外辐照改性高密度聚乙烯(HDPE)填充复合材料及其制备方法。
背景技术：
对现有聚烯烃进行填充共混，使这一量大、价廉、加工方便的通用型高聚物实现高性能化，对进一步拓展聚烯烃应用领域具有重要意义。由于聚烯烃的非极性，它与无机填料或极性聚合物的相容性差，因此必须解决共混体系的相容性问题。常用的方法就是将具有极性官能团的单体接枝到聚烯烃上，从而改善聚烯烃与填料的相容性。但是采用接枝聚烯烃制备填充复合材料时，接枝聚烯烃中的残余接枝单体腐蚀加工设备，对人员和环境造成损害。九十年代以来，徐僖教授等人在空气或O2气氛中紫外线辐照PE和PP，将C＝O、C-O、C(＝O)O等基团引入PE和PP分子链，制备了性能优良的HDPE/PA6、HDPE/PVA、HDPE/PC、PP/GF、PP/STC、LLDPE/PA66等聚烯烃复合材料。
发明内容
1、发明目的本发明的目的是提供一种与填料熔融共混的紫外辐照改性高密度聚乙烯填充复合材料及其制备方法。
2、技术方案本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种紫外辐照改性高密度聚乙烯填充复合材料，其特征在于所述复合材料包括紫外辐照改性高密度聚乙烯、填料，其配比(重量比)是紫外辐照改性高密度聚乙烯60～80％，填料20～40％。
所述复合材料还包括抗氧剂和加工助剂；抗氧剂为紫外辐照改性高密度聚乙烯重量的0～0.3％，加工助剂为填料重量的0～1.0％。
所述的改性高密度聚乙烯是在臭氧气氛中和不同环境温度下紫外辐照得到的高密度聚乙烯。具体是在臭氧气氛中、40～60℃环境温度下，紫外辐照高密度聚乙烯，在其分子链上引入C＝O、C-O和C(＝O)O等含氧基团。该紫外辐照改性HDPE不产生凝胶，并随辐照环境温度提高，引入C＝O、C-O和C(＝O)O含氧基团的速度加快。
所述的填料为绢英粉或碳酸钙。
所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)和三(2，4-叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)的混合物，其比例为(重量比)抗氧剂1010/抗氧剂168＝1/1～3/1。
所述加工助剂可以是硬脂酸钙或硬脂酸锌。
一种紫外辐照改性高密度聚乙烯填充复合材料的制备方法，其特征在于它包括以下步骤A)将紫外辐照改性高密度聚乙烯、填料、抗氧剂和加工助剂按比例混合均匀；B)将步骤A)得到的混合物料熔融共混即得到紫外辐照改性高密度聚乙烯填充复合材料。
把紫外辐照改性高密度聚乙烯(uvHDPE)分别与未经表面处理的碳酸钙(CaCO3)和未经表面处理的绢英粉(STC)进行熔融共混，分别制备了uvHDPE/CaCO3和uvHDPE/STC复合材料。由于C＝O、C-O和C(＝O)O等含氧基团的引入，改善了CaCO3或STC在uvHDPE基体中的分散性以及界面相互作用，因此其复合材料的力学性能提高(见表1)。为获得力学性能更好的复合材料，把uvHDPE分别与表面处理的碳酸钙(处理CaCO3)和表面处理的绢英粉(处理STC)进行熔融共混，分别制备了uvHDPE/处理CaCO3和uvHDPE/处理STC复合材料。采用处理CaCO3或处理STC后，其复合材料的力学性能进一步提高(见表1)。这是因为包覆在碳酸钙或绢英粉粒子表面的改性剂，其一端与碳酸钙或绢英粉表面发生作用，而另一端在熔融共混过程中与uvHDPE分子链上所引入的C＝O、C-O和C(＝O)O等含氧基团发生作用，从而进一步提高了界面相互作用。
3、有益效果本发明与现有技术相比，本发明为制备聚烯烃填充复合材料提供新的方法和途径，本发明在实施过程中不会产生化学污染，可应用于聚烯烃改性、加工领域。
表1紫外辐照改性HDPE填充复合材料的力学性能
*uv60×10′HDPE表示臭氧气氛中、60℃环境温度下紫外辐照10min的HDPE四具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1一种本发明所述的紫外辐照改性HDPE/CaCO3复合材料，其组分、配比及制备方法如下1、将臭氧气氛中、60℃环境温度下紫外辐照10min的HDPE(uv60×10’HDPE)、CaCO3、抗氧剂和加工助剂按比例混合，其重量份数是uv60×10HDPE为60％，CaCO3为40％，抗氧剂为uv60×10’HDPE的0.3％，硬脂酸钙为CaCO3的1％。
2、将步骤1得到的混合物料，用双辊开炼机在170℃熔融共混10min，得到uv60×10’HDPE/CaCO3(60/40)复合材料。
3、将步骤2得到的复合材料，用平板硫化机在190℃预热6min后，在20MPa压力下模压6min，然后移到冷平板硫化机上，在20MPa压力下冷却到室温，出模得到的片材供力学性能测试用。
制备的uv60×10’HDPE/CaCO3复合材料的拉伸强度为28.8MPa，悬臂梁缺口冲击强度为137J/m。
实施例2
另一种本发明所述的紫外辐照改性HDPE/STC复合材料，其组分、配比及制备方法如下1、将臭氧气氛中、60℃环境温度下紫外辐照10min的HDPE(uv60×10’HDPE)、STC、抗氧剂和加工助剂按比例混合，其重量份数是uv60×10’HDPE为80％，STC为20％，抗氧剂为uv60×10’HDPE的0.3％，硬脂酸钙为0％。
2、将步骤1得到的混合物料，用双辊开炼机在170℃熔融共混10min，得到uv60×10’HDPE/STC(80/20)复合材料。
3、将步骤2得到的复合材料，用平板硫化机在190℃预热6min后，在20MPa压力下模压6min，然后移到冷平板硫化机上，在20MPa压力下冷却到室温，出模得到的片材供力学性能测试用。
制备的uv60×10’HDPE/STC(80/20)复合材料的拉伸强度为27.5MPa，悬臂梁缺口冲击强度为161J/m[HDPE/STC(80/20)复合材料的拉伸强度为25.3MPa，悬臂梁缺口冲击强度为135J/m]。
实施例3另一种本发明所述的紫外辐照改性HDPE/处理CaCO3复合材料，其组分、配比及制备如下1、将臭氧气氛中、40℃环境温度下紫外辐照15min的HDPE(uv40×15’)、处理CaCO3、抗氧剂和加工助剂按比例混合，其重量份数是uv40×15’HDPE为60％，处理CaCO3为40％，抗氧剂为uv40×15’HDPE的0.2％，硬脂酸锌为处理CaCO3的1％。
2、将步骤1得到的混合物料，用双辊开炼机在170℃熔融共混10min，得到uv40×15’HDPE/处理CaCO3(60/40)复合材料。
3、将步骤2得到的共混物，用平板硫化机在190℃预热6min后，在20MPa压力下模压6min，然后移到冷平板硫化机上，在20MPa压力下冷却到室温，出模得到的片材供力学性能测试用。
制备的uv40×15’HDPE/处理CaCO3(60/40)复合材料的拉伸强度为30.2MPa，悬臂梁缺口冲击强度为330J/m。
实施例4另一种本发明所述的紫外辐照改性HDPE/处理STC复合材料，其组分、配比及制备方法如下1、将臭氧气氛中、40℃环境温度下紫外辐照10min的HDPE(uv40×10’)、处理STC、抗氧剂和加工助剂按一定比例混合，其重量份数是uv40×10’HDPE为60％，处理STC为40％，抗氧剂为0％，硬脂酸钙为处理STC的0.5％。
2、将步骤1得到的混合物料，用双辊开炼机在170℃熔融共混10min，得到uv40×10’HDPE/处理STC复合材料(60/40)。
3、将步骤2得到的共混物，用平板硫化机在190℃预热6min后，在20MPa压力下模压6min，然后移到冷平板硫化机上，在20MPa压力下冷却到室温，出模得到的片材供力学性能测试用。
制备的uv40×10’HDPE/处理STC复合材料的拉伸强度为30.7MPa，悬臂梁缺口冲击强度为587J/m。
权利要求
1.一种紫外辐照改性高密度聚乙烯填充复合材料，其特征在于所述复合材料包括紫外辐照改性高密度聚乙烯、填料，其配比(重量比)是紫外辐照改性高密度聚乙烯60～80％，填料20～40％。
2.根据权利要求1所述的紫外辐照改性高密度聚乙烯填充复合材料，其特征在于所述复合材料还包括抗氧剂，抗氧剂为紫外辐照改性高密度聚乙烯重量的0～0.3％。
3.根据权利要求1所述的紫外辐照改性高密度聚乙烯填充复合材料，其特征在于所述复合材料还包括加工助剂，加工助剂为填料重量的0～1.0％。
4.根据权利要求1所述的紫外辐照改性高密度聚乙烯填充复合材料，其特征在于所述的改性高密度聚乙烯是在臭氧气氛中和不同环境温度下紫外辐照得到的高密度聚乙烯。
5.根据权利要求1所述的紫外辐照改性高密度聚乙烯填充复合材料，其特征在于所述的填料为绢英粉或碳酸钙。
6.根据权利要求2所述的紫外辐照改性高密度聚乙烯填充复合材料，其特征在于所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2，4-叔丁基苯基)亚磷酸酯的混合物，其比例(重量比)为1/1～3/1。
7.根据权利要求3所述的紫外辐照改性高密度聚乙烯填充复合材料，其特征在于所述加工助剂可以是硬脂酸钙或硬脂酸锌。
8.如权利要求1所述的紫外辐照改性高密度聚乙烯填充复合材料的制备方法，其特征在于它包括以下步骤A)将紫外辐照改性高密度聚乙烯、填料、抗氧剂和加工助剂按比例混合均匀；B)将步骤A)得到的混合物料熔融共混即得到紫外辐照改性高密度聚乙烯填充复合材料。
全文摘要
本发明公开了一种紫外辐照改性高密度聚乙烯填充复合材料，其特征在于所述复合材料包括紫外辐照改性高密度聚乙烯、填料，其配比(重量比)是紫外辐照改性高密度聚乙烯60～80％，填料20～40％。所述复合材料还包括抗氧剂和加工助剂，抗氧剂为紫外辐照改性高密度聚乙烯重量的0～0.3％，加工助剂为填料重量的0～1.0％。其制备方法是将紫外辐照改性高密度聚乙烯、填料、抗氧剂和加工助剂按比例混合；将混合物料熔融共混即得紫外辐照改性高密度聚乙烯填充复合材料。本发明提供一种对人员、设备和环境不会造成损害的清洁、安全的高密度聚乙烯填充复合材料及其制备方法，为制备聚烯烃填充复合材料提供新的方法和途径。
文档编号C08K5/00GK1730533SQ200510094208
公开日2006年2月8日 申请日期2005年9月5日 优先权日2005年9月5日
发明者吴石山, 沈健 申请人:南京大学