该发明涉及一种耐高温聚乙烯材料及其制备方法。
背景技术：
：聚乙烯具有优异的耐高、低温性、电绝缘性、易成型、机械强度、溶剂稳定性、价廉等优势，聚乙烯被广泛应用在护套、包装袋、电缆、污水管道、自来水管道等领域。目前，聚乙烯材料在耐高温性能和力学强度需要进一步提升。该发明采用苯甲酸酐改性聚乙烯、咪唑改性双氰胺、氧化铟、1,8-萘二甲酸酐、环氧改性热固性酚醛树脂、197环氧树脂改性双酚a型树脂制备了耐高温聚乙烯材料，该方法制备的耐高温聚乙烯材料具有优异的耐高温性能和力学强度。技术实现要素：该发明的目的在于提供一种耐高温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耐高温性能和力学强度。为了实现上述目的，该发明的技术方案如下。一种耐高温聚乙烯材料及其制备方法，具体包括以下步骤：(1)、将氢氧化铟、乙醇钠、甲醇钠、油酸甘油酯和硬脂酸甘油酯按照质量份数比为50：95～115：50～67：36～50：43～56加入到反应器中，搅拌速度为73～87r/min，维持体系温度35～43℃条件下反应0.5h，产物经40℃，-0.09mpa减压蒸馏2h，于300℃焙烧2h，400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，产物经500ml水洗涤3次、500ml乙醇洗涤3次，50℃、-0.08mpa真空干燥13min，研磨，得到氧化铟；(2)、将双氰胺、咪唑、咪啶和硼酸按照质量份数比100：25～38：10～19：6～14加入到球磨机中，筒体转速为36～45r/min，维持体系温度30～38℃条件下反应0.5～2h，得到咪唑改性双氰胺；(3)、将聚乙烯、苯甲酸酐、丙二酰氯、二甲基甲酰胺和甲苯按照质量份数比100：12～26：16～31：173～187：146～162加入到反应釜中，搅拌速度为115～129r/min，维持体系温度95～116℃条件下回流反应1～3h，产物于125℃、-0.08mpa减压蒸馏0.5h，即得到苯甲酸酐改性聚乙烯；(4)、将苯甲酸酐改性聚乙烯、咪唑改性双氰胺、氧化铟、1,8-萘二甲酸酐、环氧改性热固性酚醛树脂、197环氧树脂改性双酚a型树脂、二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、硬脂酸铜按照质量份数比100：16～33：23～34：11～21：31～43：13～28：2～7：3～9加入到开炼机中，用开炼机在温度170～190℃混合反应1～5min，用挤出机在温度175～195℃挤出成型，即得到耐高温聚乙烯材料。该发明所述的耐高温聚乙烯材料的制备方法，包括下列步骤：(1)、将氢氧化铟、乙醇钠、甲醇钠、油酸甘油酯和硬脂酸甘油酯按照质量份数比为50：95～115：50～67：36～50：43～56加入到反应器中，搅拌速度为73～87r/min，维持体系温度35～43℃条件下反应0.5h，产物经40℃，-0.09mpa减压蒸馏2h，于300℃焙烧2h，400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，产物经500ml水洗涤3次、500ml乙醇洗涤3次，50℃、-0.08mpa真空干燥13min，研磨，得到氧化铟；所述的乙醇钠和甲醇钠的目的为了将氢氧化铟溶解并均匀分散在油酸甘油酯和硬脂酸甘油酯中。(2)、将双氰胺、咪唑、咪啶和硼酸按照质量份数比100：25～38：10～19：6～14加入到球磨机中，筒体转速为36～45r/min，维持体系温度30～38℃条件下反应0.5～2h，得到咪唑改性双氰胺；所述的硼酸的目的为了将双氰胺、咪唑、咪啶交联成大分子结构。(3)、将聚乙烯、苯甲酸酐、丙二酰氯、二甲基甲酰胺和甲苯按照质量份数比100：12～26：16～31：173～187：146～162加入到反应釜中，搅拌速度为115～129r/min，维持体系温度95～116℃条件下回流反应1～3h，产物于125℃、-0.08mpa减压蒸馏0.5h，即得到苯甲酸酐改性聚乙烯；所述的丙二酰氯的目的为了将聚乙烯和苯甲酸酐交联在同一分子结构中。(4)、将苯甲酸酐改性聚乙烯、咪唑改性双氰胺、氧化铟、1,8-萘二甲酸酐、环氧改性热固性酚醛树脂、197环氧树脂改性双酚a型树脂、二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、硬脂酸铜按照质量份数比100：16～33：23～34：11～21：31～43：13～28：2～7：3～9加入到开炼机中，用开炼机在温度170～190℃混合反应1～5min，用挤出机在温度175～195℃挤出成型，即得到耐高温聚乙烯材料；所述的1,8-萘二甲酸酐和环氧改性热固性酚醛树脂和197环氧树脂改性双酚a型树脂的目的为了提高聚乙烯的交联密度和耐高温性。该发明的有益效果在于：1、乙醇钠和甲醇钠具有很强的碱性，能将氢氧化铟溶解并均匀分散在油酸甘油酯和硬脂酸甘油酯中，经减压蒸馏后，反应体系碱性减弱，氢氧化铟重新生成并均匀分散在油酸甘油酯和硬脂酸甘油酯中，经高温处理后，得到颗粒尺寸均匀的氧化铟，氧化铟能提高聚乙烯的耐高温性能；2、硼酸具有多羟基结构，能与双氰胺、咪唑、咪啶通过络合反应和酸碱中和反应形成以硼酸为中心的交联大分子结构，咪唑改性双氰胺不仅能提高双氰胺、咪唑、咪啶在聚乙烯中的分散稳定性，还能提高环氧改性热固性酚醛树脂和197环氧树脂改性双酚a型树脂的交联密度和耐高温性能，从而提高聚乙烯的耐高温性能和力学强度；3、丙二酰氯具有双酰氯结构，不仅能接枝到聚乙烯表面，还能与苯甲酸酐反应，在加热处理时，丙二酰氯能将聚乙烯和苯甲酸酐交联在同一分子结构中，提高聚乙烯的交联密度、耐高温性和力学强度；4、1,8-萘二甲酸酐在咪唑改性双氰胺协同条件下，能与环氧改性热固性酚醛树脂和197环氧树脂改性双酚a型树脂反应，不仅能保持环氧改性热固性酚醛树脂和197环氧树脂改性双酚a型树脂优异的耐高温性和力学强度，还能提高聚乙烯的交联密度、耐高温性和力学强度。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1一种耐高温聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份氢氧化铟、105份乙醇钠、57份甲醇钠、40份油酸甘油酯和50份硬脂酸甘油酯加入到反应器中，搅拌速度为80r/min，维持体系温度40℃条件下反应0.5h，产物经40℃，-0.09mpa减压蒸馏2h，于300℃焙烧2h，400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，产物经500ml水洗涤3次、500ml乙醇洗涤3次，50℃、-0.08mpa真空干燥13min，研磨，得到氧化铟；(2)、称取100份双氰胺、33份咪唑、13份咪啶和8份硼酸加入到球磨机中，筒体转速为40r/min，维持体系温度35℃条件下反应0.7h，得到咪唑改性双氰胺；(3)、称取100份聚乙烯、17份苯甲酸酐、26份丙二酰氯、175份二甲基甲酰胺和150份甲苯加入到反应釜中，搅拌速度为120r/min，维持体系温度105℃条件下回流反应1.5h，产物于125℃、-0.08mpa减压蒸馏0.5h，即得到苯甲酸酐改性聚乙烯；(4)、称取100份苯甲酸酐改性聚乙烯、22份咪唑改性双氰胺、30份氧化铟、17份1,8-萘二甲酸酐、37份环氧改性热固性酚醛树脂、21份197环氧树脂改性双酚a型树脂、4份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、5份硬脂酸铜加入到开炼机中，用开炼机在温度173℃混合反应2min，用挤出机在温度178℃挤出成型，即得到耐高温聚乙烯材料。实施例2一种耐高温聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份氢氧化铟、95份乙醇钠、50份甲醇钠、36份油酸甘油酯和43份硬脂酸甘油酯加入到反应器中，搅拌速度为73r/min，维持体系温度35℃条件下反应0.5h，产物经40℃，-0.09mpa减压蒸馏2h，于300℃焙烧2h，400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，产物经500ml水洗涤3次、500ml乙醇洗涤3次，50℃、-0.08mpa真空干燥13min，研磨，得到氧化铟；(2)、称取100份双氰胺、25份咪唑、10份咪啶和6份硼酸加入到球磨机中，筒体转速为36r/min，维持体系温度30℃条件下反应2h，得到咪唑改性双氰胺；(3)、称取100份聚乙烯、12份苯甲酸酐、16份丙二酰氯、173份二甲基甲酰胺和146份甲苯加入到反应釜中，搅拌速度为115r/min，维持体系温度95℃条件下回流反应3h，产物于125℃、-0.08mpa减压蒸馏0.5h，即得到苯甲酸酐改性聚乙烯；(4)、称取100份苯甲酸酐改性聚乙烯、16份咪唑改性双氰胺、23份氧化铟、11份1,8-萘二甲酸酐、31份环氧改性热固性酚醛树脂、13份197环氧树脂改性双酚a型树脂、2份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、3份硬脂酸铜加入到开炼机中，用开炼机在温度170℃混合反应5min，用挤出机在温度175℃挤出成型，即得到耐高温聚乙烯材料。实施例3一种耐高温聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份氢氧化铟、115份乙醇钠、67份甲醇钠、50份油酸甘油酯和56份硬脂酸甘油酯加入到反应器中，搅拌速度为87r/min，维持体系温度43℃条件下反应0.5h，产物经40℃，-0.09mpa减压蒸馏2h，于300℃焙烧2h，400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，产物经500ml水洗涤3次、500ml乙醇洗涤3次，50℃、-0.08mpa真空干燥13min，研磨，得到氧化铟；(2)、称取100份双氰胺、38份咪唑、19份咪啶和14份硼酸加入到球磨机中，筒体转速为45r/min，维持体系温度38℃条件下反应0.5h，得到咪唑改性双氰胺；(3)、称取100份聚乙烯、26份苯甲酸酐、31份丙二酰氯、187份二甲基甲酰胺和162份甲苯加入到反应釜中，搅拌速度为129r/min，维持体系温度116℃条件下回流反应1h，产物于125℃、-0.08mpa减压蒸馏0.5h，即得到苯甲酸酐改性聚乙烯；(4)、称取100份苯甲酸酐改性聚乙烯、33份咪唑改性双氰胺、34份氧化铟、21份1,8-萘二甲酸酐、43份环氧改性热固性酚醛树脂、28份197环氧树脂改性双酚a型树脂、7份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、9份硬脂酸铜加入到开炼机中，用开炼机在温度190℃混合反应1min，用挤出机在温度195℃挤出成型，即得到耐高温聚乙烯材料。实施例4一种耐高温聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份氢氧化铟、100份乙醇钠、55份甲醇钠、40份油酸甘油酯和45份硬脂酸甘油酯加入到反应器中，搅拌速度为80r/min，维持体系温度40℃条件下反应0.5h，产物经40℃，-0.09mpa减压蒸馏2h，于300℃焙烧2h，400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，产物经500ml水洗涤3次、500ml乙醇洗涤3次，50℃、-0.08mpa真空干燥13min，研磨，得到氧化铟；(2)、称取100份双氰胺、35份咪唑、15份咪啶和10份硼酸加入到球磨机中，筒体转速为40r/min，维持体系温度35℃条件下反应1h，得到咪唑改性双氰胺；(3)、称取100份聚乙烯、16份苯甲酸酐、25份丙二酰氯、180份二甲基甲酰胺和155份甲苯加入到反应釜中，搅拌速度为120r/min，维持体系温度100℃条件下回流反应1.5h，产物于125℃、-0.08mpa减压蒸馏0.5h，即得到苯甲酸酐改性聚乙烯；(4)、称取100份苯甲酸酐改性聚乙烯、30份咪唑改性双氰胺、27份氧化铟、18份1,8-萘二甲酸酐、40份环氧改性热固性酚醛树脂、19份197环氧树脂改性双酚a型树脂、6份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、7份硬脂酸铜加入到开炼机中，用开炼机在温度177℃混合反应4min，用挤出机在温度185℃挤出成型，即得到耐高温聚乙烯材料。实施例5一种耐高温聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份氢氧化铟、107份乙醇钠、57份甲醇钠、37份油酸甘油酯和47份硬脂酸甘油酯加入到反应器中，搅拌速度为77r/min，维持体系温度38℃条件下反应0.5h，产物经40℃，-0.09mpa减压蒸馏2h，于300℃焙烧2h，400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，产物经500ml水洗涤3次、500ml乙醇洗涤3次，50℃、-0.08mpa真空干燥13min，研磨，得到氧化铟；(2)、称取100份双氰胺、36份咪唑、13份咪啶和8份硼酸加入到球磨机中，筒体转速为43r/min，维持体系温度34℃条件下反应1.5h，得到咪唑改性双氰胺；(3)、称取100份聚乙烯、23份苯甲酸酐、30份丙二酰氯、177份二甲基甲酰胺和157份甲苯加入到反应釜中，搅拌速度为117r/min，维持体系温度99℃条件下回流反应2.3h，产物于125℃、-0.08mpa减压蒸馏0.5h，即得到苯甲酸酐改性聚乙烯；(4)、称取100份苯甲酸酐改性聚乙烯、18份咪唑改性双氰胺、25份氧化铟、14份1,8-萘二甲酸酐、41份环氧改性热固性酚醛树脂、16份197环氧树脂改性双酚a型树脂、6份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、5份硬脂酸铜加入到开炼机中，用开炼机在温度180℃混合反应2min，用挤出机在温度195℃挤出成型，即得到耐高温聚乙烯材料。实施例6一种耐高温聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份氢氧化铟、112份乙醇钠、58份甲醇钠、46份油酸甘油酯和48份硬脂酸甘油酯加入到反应器中，搅拌速度为76r/min，维持体系温度40℃条件下反应0.5h，产物经40℃，-0.09mpa减压蒸馏2h，于300℃焙烧2h，400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，产物经500ml水洗涤3次、500ml乙醇洗涤3次，50℃、-0.08mpa真空干燥13min，研磨，得到氧化铟；(2)、称取100份双氰胺、36份咪唑、17份咪啶和11份硼酸加入到球磨机中，筒体转速为41r/min，维持体系温度35℃条件下反应1.3h，得到咪唑改性双氰胺；(3)、称取100份聚乙烯、15份苯甲酸酐、19份丙二酰氯、179份二甲基甲酰胺和161份甲苯加入到反应釜中，搅拌速度为126r/min，维持体系温度110℃条件下回流反应2.6h，产物于125℃、-0.08mpa减压蒸馏0.5h，即得到苯甲酸酐改性聚乙烯；(4)、称取100份苯甲酸酐改性聚乙烯、31份咪唑改性双氰胺、30份氧化铟、16份1,8-萘二甲酸酐、36份环氧改性热固性酚醛树脂、16份197环氧树脂改性双酚a型树脂、3份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、5份硬脂酸铜加入到开炼机中，用开炼机在温度183℃混合反应2min，用挤出机在温度191℃挤出成型，即得到耐高温聚乙烯材料。实施例7一种耐高温聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份氢氧化铟、105份乙醇钠、62份甲醇钠、43份油酸甘油酯和51份硬脂酸甘油酯加入到反应器中，搅拌速度为83r/min，维持体系温度40℃条件下反应0.5h，产物经40℃，-0.09mpa减压蒸馏2h，于300℃焙烧2h，400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，产物经500ml水洗涤3次、500ml乙醇洗涤3次，50℃、-0.08mpa真空干燥13min，研磨，得到氧化铟；(2)、称取100份双氰胺、28份咪唑、11份咪啶和7份硼酸加入到球磨机中，筒体转速为40r/min，维持体系温度37℃条件下反应1.8h，得到咪唑改性双氰胺；(3)、称取100份聚乙烯、20份苯甲酸酐、28份丙二酰氯、178份二甲基甲酰胺和160份甲苯加入到反应釜中，搅拌速度为123r/min，维持体系温度111℃条件下回流反应2.6h，产物于125℃、-0.08mpa减压蒸馏0.5h，即得到苯甲酸酐改性聚乙烯；(4)、称取100份苯甲酸酐改性聚乙烯、31份咪唑改性双氰胺、32份氧化铟、19份1,8-萘二甲酸酐、42份环氧改性热固性酚醛树脂、15份197环氧树脂改性双酚a型树脂、6份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、4份硬脂酸铜加入到开炼机中，用开炼机在温度187℃混合反应4min，用挤出机在温度189℃挤出成型，即得到耐高温聚乙烯材料。实施例8一种耐高温聚乙烯材料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取50份氢氧化铟、102份乙醇钠、65份甲醇钠、46份油酸甘油酯和51份硬脂酸甘油酯加入到反应器中，搅拌速度为85r/min，维持体系温度39℃条件下反应0.5h，产物经40℃，-0.09mpa减压蒸馏2h，于300℃焙烧2h，400℃焙烧2h，500℃焙烧2h，产物经500ml水洗涤3次、500ml乙醇洗涤3次，50℃、-0.08mpa真空干燥13min，研磨，得到氧化铟；(2)、称取100份双氰胺、36份咪唑、16份咪啶和8份硼酸加入到球磨机中，筒体转速为41r/min，维持体系温度33℃条件下反应0.9h，得到咪唑改性双氰胺；(3)、称取100份聚乙烯、22份苯甲酸酐、27份丙二酰氯、183份二甲基甲酰胺和151份甲苯加入到反应釜中，搅拌速度为119r/min，维持体系温度99℃条件下回流反应3h，产物于125℃、-0.08mpa减压蒸馏0.5h，即得到苯甲酸酐改性聚乙烯；(4)、称取100份苯甲酸酐改性聚乙烯、26份咪唑改性双氰胺、28份氧化铟、17份1,8-萘二甲酸酐、38份环氧改性热固性酚醛树脂、19份197环氧树脂改性双酚a型树脂、2份二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、9份硬脂酸铜加入到开炼机中，用开炼机在温度191℃混合反应2min，用挤出机在温度194℃挤出成型，即得到耐高温聚乙烯材料。对照例1本对照例中，不添加氧化铟，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，不添加咪唑改性双氰胺，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，不添加苯甲酸酐改性聚乙烯，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，不添加1,8-萘二甲酸酐，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，不添加环氧改性热固性酚醛树脂，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，不添加197环氧树脂改性双酚a型树脂，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，配方中选用普通氧化铟替代实施例1中的氧化铟，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例8本对照例中，配方中选用普通双氰胺替代实施例1中的咪唑改性双氰胺，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例9本对照例中，配方中选用普通聚乙烯替代实施例1中的苯甲酸酐改性聚乙烯，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1～9制得的耐高温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对照例8对照例9最高使用温度/℃1271139711812198103117105116拉伸强度/mpa67655263615653665456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