一种高强度抗氧化聚乙烯塑料及其制备方法与流程

一种高强度抗氧化聚乙烯塑料及其制备方法
1.技术领域
2.本发明涉及聚乙烯塑料技术领域，具体为一种高强度抗氧化聚乙烯塑料。


背景技术：

3.聚乙烯是一种性能优良的热塑性树脂，无毒无臭，耐低温性能，电绝缘性优良，广泛应用在日常生活和工业生产的各个领域；对聚乙烯进行改性，可以提高其综合性能，如交联改性、填充改性、共混改性等；利用无机纳米填料对聚乙烯填充改性是研究热点，如《改性纳米二氧化硅对聚乙烯的热性能及阻燃性能的影响》，利用表面改性处理的纳米sio2与聚乙烯复合，提高了材料的热稳定性能、热氧化降解、阻燃性和力学性能。
4.抗氧剂是高分子材料常用的功能化助剂，主要是受阻酚抗氧剂，对材料的抗氧化、抗老化等性能有明显提高，将抗氧剂接枝负载到无机纳米材料表面，得到无机材料负载型抗氧剂，可以克服抗氧剂热稳定性低、易迁移等缺点，《纳米二氧化硅固载抗氧剂gm的制备及其在天然橡胶中的应用研究》，利用纳米二氧化硅对受阻酚抗氧剂进行固载，应用于天然橡胶的改性中，提高了橡胶材料的抗热氧老化性能，本发明旨在将超支化受阻酚抗氧剂接枝固载到纳米二氧化硅表面，应用于聚乙烯的抗热氧老化和增强改性中。


技术实现要素：

5.（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本发明提供了一种聚乙烯塑料，解决了聚乙烯塑料强度低、抗氧化性较差的问题。
6.（二）技术方案为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种高强度抗氧化聚乙烯塑料，包括聚乙烯树脂、抗氧剂改性二氧化硅、润滑剂，其特征在于：所述聚乙烯塑料按照如下方法制备：将100重量份数的聚乙烯树脂、1-5重量份数的抗氧剂改性二氧化硅、0.2-0.6重量份数的润滑剂加入到高速混合机中混匀，然后将物料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，并模压成型，得到高强度抗氧化聚乙烯塑料。
7.优选的，所述润滑剂包括聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌。
8.优选的，所述抗氧剂改性二氧化硅按照如下方法制备：（1）将100重量份数的受阻酚丙酰氯溶解到溶剂中，然后在冰浴下滴加45-60重量份数的谷氨酸和25-40重量份数的碳酸钾，然后在20-40 ℃中搅拌反应12-36 h，反应后旋蒸除去溶剂，加入乙酸乙酯和去离子水静置分层，萃取后将有机层干燥除水，饱和氯化钠溶液洗涤，得到受阻酚丙酰胺戊二酸。
9.（2）将100重量份数的受阻酚丙酰胺戊二酸加入到1500-3000重量份数的氯化亚砜中，在氮气气氛中50-70 ℃中搅拌反应3-8 h，反应后旋蒸除去氯化亚砜，石油醚洗涤产物，
得到受阻酚丙酰胺戊二酰氯。
10.（3）将100重量份数的受阻酚丙酰胺戊二酰氯溶解到n,n-二甲基甲酰胺中，加入25-35重量份数的三羟甲基烷烃和18-30重量份数的三乙胺，搅拌反应后加入甲醇沉淀，过滤溶剂，依次用去离子水和乙醇洗涤，得到超支化受阻酚抗氧剂。
11.（4）将纳米二氧化硅通过六亚甲基二异氰酸酯进行改性，然后将100重量份数的异氰酸酯改性二氧化硅分散到n,n-二甲基甲酰胺中，加入500-2000重量份数的超支化受阻酚抗氧剂并滴加2-10重量份数的二月桂酸二丁基锡，在氮气气氛60-80 ℃中反应2-5 h，反应后离心分离，依次去离子水和乙醇洗涤，得到抗氧剂改性二氧化硅。
12.优选的，所述（1）中溶剂包括甲苯、二甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷、四氢呋喃。
13.优选的，所述（3）中反应温度控制为40-70 ℃，时间为24-48 h。
14.优选的，所述（3）中三羟甲基烷烃包括三羟甲基乙烷或三羟甲基丙烷。
15.优选的，所述（4）中反应温度控制为60-80 ℃，反应为2-5 h。
16.（三）有益的技术效果与现有技术相比，本发明具备以下有益技术效果：该一种高强度抗氧化聚乙烯塑料，利用受阻酚丙酰氯依次与谷氨酸、氯化亚砜反应，制备了受阻酚丙酰胺戊二酰氯，然后与三羟甲基烷烃发生超支化反应，合成了末端含有羟基、主链含有聚酰胺酯结构的超支化受阻酚抗氧剂，含有末端羟基与异氰酸酯改性二氧化硅进行反应，从而将超支化受阻酚抗氧剂接枝固载到纳米二氧化硅表面，得到抗氧剂改性二氧化硅。
17.纳米二氧化硅经过表面修饰改性后，分散性优良不易团聚，与聚乙烯的界面强度更高，提高了聚乙烯树脂的拉伸强度和抗冲击强度，同时表面固载的超支化受阻酚抗氧剂含有丰富的受阻酚抗氧结构，有利于克服抗氧剂热稳定性较差、易迁移等缺点，显著提高了聚乙烯树脂的抗热氧老化性能，经过老化加速试验后仍然保持优良的力学性能。
附图说明
18.图1是制备超支化受阻酚抗氧剂的反应式。
19.图2是聚乙烯塑料的拉伸性能测试。
20.图3是聚乙烯塑料的冲击强度测试。
具体实施方式
21.实施例1（1）将3 g的受阻酚丙酰氯溶解到四氢呋喃溶剂中，然后在冰浴下滴加1.4 g谷氨酸和0.84 g的碳酸钾，然后在20 ℃中搅拌反应36 h，反应后旋蒸除去溶剂，加入乙酸乙酯和去离子水静置分层，萃取后将有机层干燥除水，饱和氯化钠溶液洗涤，得到受阻酚丙酰胺戊二酸。
22.（2）将1 g的受阻酚丙酰胺戊二酸加入到15 g的氯化亚砜中，在氮气气氛中60 ℃中搅拌反应5 h，反应后旋蒸除去氯化亚砜，石油醚洗涤产物，得到受阻酚丙酰胺戊二酰氯。
23.（3）将5 g的受阻酚丙酰胺戊二酰氯溶解到n,n-二甲基甲酰胺中，加入1.4 g的三
羟甲基丙烷和0.9 g的三乙胺，在70 ℃中反应24 h，搅拌反应后加入甲醇沉淀，过滤溶剂，依次用去离子水和乙醇洗涤，得到超支化受阻酚抗氧剂。
24.（4）将0.1 g的纳米二氧化硅、0.15 g的六亚甲基二异氰酸酯、0.02 g的二月桂酸二丁基锡加入到丙酮中，回流反应，得到异氰酸酯改性二氧化硅；然后将0.1 g的异氰酸酯改性二氧化硅分散到n,n-二甲基甲酰胺中，加入0.5 g的超支化受阻酚抗氧剂并滴加2 mg的二月桂酸二丁基锡，在氮气气氛反应，反应后离心分离，依次去离子水和乙醇洗涤，得到抗氧剂改性二氧化硅。
25.（5）将50 g的聚乙烯树脂、0.5 g的抗氧剂改性二氧化硅、0.2 g的润滑剂硬脂酸加入到高速混合机中混匀，然后将物料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，并模压成型，得到高强度抗氧化聚乙烯塑料。
26.实施例2（1）将3 g的受阻酚丙酰氯溶解到三氯甲烷溶剂中，然后在冰浴下滴加1.4 g谷氨酸和0.75 g的碳酸钾，然后在30 ℃中搅拌反应24 h，反应后旋蒸除去溶剂，加入乙酸乙酯和去离子水静置分层，萃取后将有机层干燥除水，饱和氯化钠溶液洗涤，得到受阻酚丙酰胺戊二酸。
27.（2）将1 g的受阻酚丙酰胺戊二酸加入到20 g的氯化亚砜中，在氮气气氛中60 ℃中搅拌反应4 h，反应后旋蒸除去氯化亚砜，石油醚洗涤产物，得到受阻酚丙酰胺戊二酰氯。
28.（3）将5 g的受阻酚丙酰胺戊二酰氯溶解到n,n-二甲基甲酰胺中，加入1.5 g的三羟甲基丙烷和1.2 g的三乙胺，在70 ℃中反应24 h，搅拌反应后加入甲醇沉淀，过滤溶剂，依次用去离子水和乙醇洗涤，得到超支化受阻酚抗氧剂。
29.（4）将0.1 g的异氰酸酯改性二氧化硅分散到n,n-二甲基甲酰胺中，加入1 g的超支化受阻酚抗氧剂并滴加5 mg的二月桂酸二丁基锡，在氮气气氛反应，反应后离心分离，依次去离子水和乙醇洗涤，得到抗氧剂改性二氧化硅。
30.（5）将50 g的聚乙烯树脂、1 g的抗氧剂改性二氧化硅、0.3 g的润滑剂硬脂酸钙加入到高速混合机中混匀，然后将物料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，并模压成型，得到高强度抗氧化聚乙烯塑料。
31.实施例3（1）将3 g的受阻酚丙酰氯溶解到二甲苯溶剂中，然后在冰浴下滴加1.7 g谷氨酸和1.2 g的碳酸钾，然后在20 ℃中搅拌反应36 h，反应后旋蒸除去溶剂，加入乙酸乙酯和去离子水静置分层，萃取后将有机层干燥除水，饱和氯化钠溶液洗涤，得到受阻酚丙酰胺戊二酸。
32.（2）将1 g的受阻酚丙酰胺戊二酸加入到30 g的氯化亚砜中，在氮气气氛中70 ℃中搅拌反应3 h，反应后旋蒸除去氯化亚砜，石油醚洗涤产物，得到受阻酚丙酰胺戊二酰氯。
33.（3）将5 g的受阻酚丙酰胺戊二酰氯溶解到n,n-二甲基甲酰胺中，加入1.5 g的三羟甲基乙烷和1.5 g的三乙胺，在50 ℃中反应48 h，搅拌反应后加入甲醇沉淀，过滤溶剂，依次用去离子水和乙醇洗涤，得到超支化受阻酚抗氧剂。
34.（4）将0.1 g的异氰酸酯改性二氧化硅分散到n,n-二甲基甲酰胺中，加入1.4 g的超支化受阻酚抗氧剂并滴加10 mg的二月桂酸二丁基锡，在氮气气氛反应，反应后离心分离，依次去离子水和乙醇洗涤，得到抗氧剂改性二氧化硅。
35.（5）将50 g的聚乙烯树脂、1.5 g的抗氧剂改性二氧化硅、0.1 g的润滑剂聚乙烯蜡加入到高速混合机中混匀，然后将物料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，并模压成型，得到高强度抗氧化聚乙烯塑料。
36.实施例4（1）将3 g的受阻酚丙酰氯溶解到四氢呋喃溶剂中，然后在冰浴下滴加1.6 g谷氨酸和1 g的碳酸钾，然后在30 ℃中搅拌反应36 h，反应后旋蒸除去溶剂，加入乙酸乙酯和去离子水静置分层，萃取后将有机层干燥除水，饱和氯化钠溶液洗涤，得到受阻酚丙酰胺戊二酸。
37.（2）将1 g的受阻酚丙酰胺戊二酸加入到30 g的氯化亚砜中，在氮气气氛中70 ℃中搅拌反应3 h，反应后旋蒸除去氯化亚砜，石油醚洗涤产物，得到受阻酚丙酰胺戊二酰氯。
38.（3）将5 g的受阻酚丙酰胺戊二酰氯溶解到n,n-二甲基甲酰胺中，加入1.5 g的三羟甲基丙烷和1.4 g的三乙胺，在40 ℃中反应48 h，搅拌反应后加入甲醇沉淀，过滤溶剂，依次用去离子水和乙醇洗涤，得到超支化受阻酚抗氧剂。
39.（4）将0.1 g的异氰酸酯改性二氧化硅分散到n,n-二甲基甲酰胺中，加入2 g的超支化受阻酚抗氧剂并滴加10 mg的二月桂酸二丁基锡，在氮气气氛反应，反应后离心分离，依次去离子水和乙醇洗涤，得到抗氧剂改性二氧化硅。
40.（5）将50 g的聚乙烯树脂、2.5 g的抗氧剂改性二氧化硅、0.1 g的润滑剂硬脂酸钙加入到高速混合机中混匀，然后将物料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，并模压成型，得到高强度抗氧化聚乙烯塑料。
41.对比例1（1）将3 g的受阻酚丙酰氯溶解到甲苯溶剂中，然后在冰浴下滴加1.5 g谷氨酸和0.9 g的碳酸钾，然后在40 ℃中搅拌反应36 h，反应后旋蒸除去溶剂，加入乙酸乙酯和去离子水静置分层，萃取后将有机层干燥除水，饱和氯化钠溶液洗涤，得到受阻酚丙酰胺戊二酸。
42.（2）将1 g的受阻酚丙酰胺戊二酸加入到20 g的氯化亚砜中，在氮气气氛中50 ℃中搅拌反应4 h，反应后旋蒸除去氯化亚砜，石油醚洗涤产物，得到受阻酚丙酰胺戊二酰氯。
43.（3）将5 g的受阻酚丙酰胺戊二酰氯溶解到n,n-二甲基甲酰胺中，加入1.3 g的三羟甲基乙烷和1.2 g的三乙胺，在50 ℃中反应24 h，搅拌反应后加入甲醇沉淀，过滤溶剂，依次用去离子水和乙醇洗涤，得到超支化受阻酚抗氧剂。
44.（4）将50 g的聚乙烯树脂、1 g的超支化受阻酚抗氧剂、0.2 g的润滑剂聚乙烯蜡加入到高速混合机中混匀，然后将物料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，并模压成型，得到抗氧化聚乙烯塑料。
45.按照gb/t 1040-2006标准，将高强度抗氧化聚乙烯塑料通过万能材料试验机测试拉伸性能。按照gb/t 1843-2008标准，通过悬臂梁冲击强度试验机测试冲击强度。
46.将高强度抗氧化聚乙烯塑料在加速老化试验箱中在80 ℃中加速老化试验120 h，然后再测定拉伸性能和冲击强度。