一种改性高密度聚乙烯母粒及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种改性高密度聚乙烯母粒及其制备方法，其中改性高密度聚乙烯母粒包括：高密度聚乙烯粒子、石墨烯干粉、滑石粉、硬脂酸钙、抗氧剂SONOX1076、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯、紫外吸收剂UV-531和光稳定剂744；其制备方法为：先将高密度聚乙烯粒子经过带有静电的石墨烯干粉喷涂改性，然后将改性后的高密度聚乙烯粒子与剩余组分混匀后送入双螺杆挤出机进行熔融混炼，最后经过模头挤出造粒。本发明的改性高密度聚乙烯母粒不仅导热性能得到了大幅提高，同时其力学性能也有一定幅度提升。
【专利说明】一种改性高密度聚乙烯母粒及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高分子材料【技术领域】，具体涉及一种改性高密度聚乙烯母粒及其制备方法。
【背景技术】
[0002]高密度聚乙烯由于具有良好的绝缘性、耐热耐寒性能及良好的机械性能，所以作为一种常用工程塑料被广泛应用于汽车工业、家用电器、管材、机械零件制作等方面。但是高密度聚乙烯也有两个比较大的缺点，强度不够、导热性能一般，在使用过程中容易积累大量热量既影响使用寿命，又限制了其应用范围。
[0003]随着微电子集成技术的高速发展，原件放热迅速提高。此时急需具有高可靠性、高散热性的导热绝缘高分子复合材料代替传统热界面和封装材料。在填充型导热绝缘高分子中，热导率取决于高分子和导热填料协同作用。当导热填料在体系内形成了类似网状或链状结构形态(即形成导热网链)时，导热率将急剧增加。
[0004]石墨烯其结构上是一个二维材料，本身具有高导热率，对于形成导热网链具有重要意义，由于其形成的导热网链是三维网络结构，一方面可以有效的强化传热，另一方面由于其各相上分布是立体网状结构，因此可以降低因热流方向不同而造成的影响。同时也可以提闻闻分子材料的物理强度等性能。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种改性高密度聚乙烯母粒及其制备方法。
[0006]一种改性高密度聚乙烯母粒，以重量份计包括:高密度聚乙烯粒子100份，石墨烯干粉0.01~5份，滑石粉5~10份，硬脂酸钙0.2~1份，抗氧剂SONOX 1076 0.5~1份，马来酸酐接枝三元乙丙橡胶I~5份，异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯2~5份，紫外吸收剂UV-531 0.1~0.5份，光稳定剂744 0.5~1份。
[0007]作为上述发明的进一步优选，所述高密度聚乙烯粒子为HDPE310M，粒度为100
目~5目。
[0008]作为上述发明的进一步优选，所述石墨烯干粉厚度为I~2nm。
[0009]上述改性高密度聚乙烯粒子的制备方法，包括以下步骤:
[0010]步骤I，对高密度聚乙烯粒子经过带有静电的石墨烯干粉喷涂改性，静电输出电压为10~25KV，静电输出电流为5~15 μ A，出粉量为2~10g/min ；
[0011]步骤2，将步骤I所得高密度聚乙烯粒子与滑石粉、硬脂酸钙、抗氧剂S0N0X1076、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、紫外吸收剂UV-531和光稳定剂744加入高速混合机中混合均匀，然后置于真空烘箱中烘干，其中混合温度为60~80°C，混合时间为5~20min，烘箱温度为80~95°C，烘干时间为10~24h ； [0012]步骤3，将步骤2所得物料送入双螺杆挤出机进行熔融混炼，经过模头挤出造粒后，得到石墨烯改性的高强度高导热高密度聚乙烯母粒，其中，双螺杆挤出机长径比为30:1~70:1，双螺杆温度设置为170°C、180 V、190 V、200°C、210°C、220 V，挤出机转速为160 ~220rpmo
[0013]本发明将石墨烯通过静电涂布机喷嘴，使石墨烯粉末带负电，喷涂于搅拌中的带正电(且接地)高分子材料上。由于是使用静电喷涂，石墨烯粉末与高分子材料均带电荷，可以控制石墨烯在高分子材料表面的喷涂厚度小于20nm，不会出现局部不均匀的现象。同时由于石墨烯材料与高分子材料，通过同时静电方式结合，使两者结合十分紧密，形成了特殊的结构。相较于普通的高速搅拌机混合，容易保持石墨烯对高分子材料的包覆结构，在挤出制粒后结构也能保持，因而产生了特殊的导热性能与相对较好的力学性能。
[0014]本发明与现有技术相比，其显著优点在于:本发明的高密度聚乙烯材料不仅导热性能得到了大幅提高，同时其力学性能也有一定幅度提升。而传统的导热改性高分子材料，在提高导热率之后，往往因为导热填料的加入影响和降低其机械性能。
【具体实施方式】
[0015]实施例1
[0016]以重量份计，将2份厚度为I~2nm的石墨烯干粉放置于静电喷涂机中，设定静电输出电压为10KV、静电输出电流为5 μ Α、出粉量控制在4g/min，将石墨烯干粉喷涂于100份粒度为10~15目的HDPE 310M上。
[0017]以重量份计，将所得石墨烯改性高密度聚乙烯粒子、5份滑石粉、0.2份硬脂酸钙、
0.5份抗氧剂1076、1份马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、2份异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、0.1份紫外吸收剂UV-531、0.5份光稳定剂744加入高速混合机中混合均匀，混合温度为60°C，混合时间为5min，然后置于90°C真空烘箱中烘干10h。将混合好的料经过计量泵后送入双螺杆挤出机，长径比为30: 1，进行熔融混炼，双螺杆温度设置为170°C，180°C，190°C，200°C，210°C，22(rC，挤出机转速为160rpm。最后经过模头挤出造粒后即可。
[0018]实施例2[0019]以重量份计，将0.5份厚度为I~2nm的石墨烯干粉放置于静电喷涂机中，设定静电输出电压为15KV、静电输出电流为8 μ Α、出粉量控制在2g/min，将石墨烯干粉喷涂于100份粒度为50~60目的HDPE 3IOM上。
[0020]以重量份计，将所得石墨烯改性高密度聚乙烯粒子、10份滑石粉、1份硬脂酸钙、I份抗氧剂1076、5份马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、5份异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、0.5份紫外吸收剂UV-531U份光稳定剂744加入高速混合机中混合均匀，混合温度为80°C，混合时间为8min，然后置于90°C真空烘箱中烘干10h。将混合好的料经过计量泵后送入双螺杆挤出机，长径比为50: 1，进行熔融混炼，双螺杆温度设置为170°C，180°C，190°C，200°C，210°C，22(TC，挤出机转速为170rpm。最后经过模头挤出造粒后即可。
[0021]实施例3
[0022]以重量份计，将0.02份厚度为I~2nm的石墨烯干粉放置于静电喷涂机中，设定静电输出电压为12KV、静电输出电流为6 μ Α、出粉量控制在2g/min，将石墨烯干粉喷涂于100份粒度为100目的HDPE 3IOM上。
[0023]以重量份计，将所得石墨烯改性高密度聚乙烯粒子、7.8份滑石粉、0.69份硬脂酸钙、0.74份抗氧剂1076、2.8份马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、3份异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、0.36份紫外吸收剂uv-531、0.82份光稳定剂744加入高速混合机中混合均匀，混合温度为85°C，混合时间为lOmin，然后置于95°C真空烘箱中烘干14h。将混合好的料经过计量泵后送入双螺杆挤出机，进行熔融混炼，双螺杆温度设置为170°C，180°C，190°C，200°C，210°C，22(TC，挤出机转速为220rpm。最后经过模头挤出造粒后即可。
[0024]对比例I
[0025]本实施例中石墨烯干粉的用量为O份，不经心高密度聚乙烯粒子喷涂改性，其他投料及工艺步骤同实施例3
[0026]将上述实施例所得母粒进行性能测试，实验结果如下:
【权利要求】
1.一种改性高密度聚乙烯母粒，其特征在于:以重量份计包括:高密度聚乙烯粒子100份，石墨烯干粉0.01~5份，滑石粉5~10份，硬脂酸钙0.2~1份，抗氧剂SONOX 10760.5~1份，马来酸酐接枝三元乙丙橡胶I~5份，异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯2~5份，紫外吸收剂UV-531 0.1~0.5份，光稳定剂744 0.5~1份。
2.根据权利要求1所述的一种改性高密度聚乙烯母粒，其特征在于:所述高密度聚乙烯粒子为HDPE310M，粒度为100目~5目。
3.根据权利要求1所述的一种改性高密度聚乙烯母粒，其特征在于:所述石墨烯干粉厚度为I~2nm。
4.权利要求1至3所述的任一项改性高密度聚乙烯粒子的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤1，对高密度聚乙烯粒子经过带有静电的石墨烯干粉喷涂改性，静电输出电压为10~25KV，静电输出电流为5~15 μ Α，出粉量为2~10g/min ； 步骤2，将步骤I所得高密度聚乙烯粒子与滑石粉、硬脂酸钙、抗氧剂S0N0X1076、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、紫外吸收剂UV-531和光稳定剂744加入高速混合机中混合均匀，然后置于真空烘箱中烘干，其中混合温度为60~80°C，混合时间为5~20min，烘箱温度为80~95°C，烘干时间为10~24h ； 步骤3，将步骤2所得物料送入双螺杆挤出机进行熔融混炼，经过模头挤出造粒后，得到石墨烯改性的高强度高导热高密度聚乙烯母粒，其中，双螺杆挤出机长径比为30:1~70:1,双螺杆温度设置为170°C、180°C、190°C、200°C、210°C、220°C，挤出机转速为160~220rpm。
【文档编号】C08K13/02GK103804758SQ201410042353
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年1月28日 优先权日:2014年1月28日
【发明者】王云峰, 李晓斐 申请人:盐城纳新天地新材料科技有限公司