一种纤维增强型聚乙烯塑料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纤维增强型聚乙烯塑料及其制备方法；本发明专利技术制备了一种纤维增强型聚乙烯塑料，为增强聚乙烯与玻璃纤维之间的结合能力，本发明专利技术对玻璃纤维进行了多重改性处理，首先使用低温等离子体反应装置对玻璃纤维表面进行等离子体撞击，在撞击形成表面凹陷，增强其咬合能力；之后本申请又利用正硅酸四乙酯在其表面制备接枝了一层细密的纳米二氧化硅，进一步增加其表面积，同时本发明专利技术还在其表面接枝了甲基丙烯酸甲酯，增加与聚乙烯的相容性，解决了玻璃纤维与聚乙烯这类有机材料结合能力不强，性能不足的缺点，提升了复合体系的拉伸强度，有效增强了玻璃纤维

【技术实现步骤摘要】
一种纤维增强型聚乙烯塑料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及塑料
，具体为一种纤维增强型聚乙烯塑料及其制备方法。

技术介绍

[0002]玻璃纤维是一种具有优良的机械强度与化学稳定性的无机材料，当其与聚乙烯树脂基体共混时可以形成具有优良性能的复合材料。但是由于玻璃纤维表面活性较低且光滑，无法与聚乙烯树脂形成良好的结合，因此在使用过程中往往会达不到复合材料的理论强度，且容易出现应力传递不良导致基体开裂的现象。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种纤维增强型聚乙烯塑料及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种纤维增强型聚乙烯塑料，具有以下特征：按重量分数计，所述纤维增强型聚乙烯塑料包括以下组分：60
‑
80份聚乙烯树脂、25
‑
40份改性玻璃纤维、1
‑
3份抗氧化剂、3
‑
5份阻燃剂。
[0005]进一步的，所述改性玻璃纤维的长度为15
‑
20mm，直径为15
‑
40μm。
[0006]进一步的，所述抗氧化剂为亚磷酸酯；所述阻燃剂为三氧化二锑阻燃剂。
[0007]一种纤维增强型聚乙烯塑料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1.制备改性玻璃纤维：
[0009]S11.将玻璃纤维裁切成所需长度后，使用去离子水与丙酮清洗2
‑
3次后，烘干；
[0010]S12.将玻璃纤维置于低温等离子体反应装置内，充入氩气，对玻璃纤维表面进行等离子化处理；
[0011]S13.向内加入烘干后的玻璃纤维，并加入纯水、表面活性剂与无水乙醇，以100
‑
150rpm的速率搅拌3
‑
5min；
[0012]S14.溶液内加入正硅酸四乙酯，并使用氢氧化钠溶液调节pH值至10.5
‑
11.5，以200
‑
300rpm的速率搅拌反应2
‑
3h后，离心分离玻璃纤维，并使用温度为450
‑
500℃的高温烘烤2
‑
3h后得到纳米改性玻璃纤维；
[0013]S15.向另一反应容器内加入甲基丙烯酸甲酯、十二烷基苯磺酸钠与去离子水，以300
‑
450rpm的速率搅拌10
‑
15min后，加入纳米改性玻璃纤维，充分混合后缓慢滴加交联剂与引发剂，油浴升温至80
‑
85℃，反应12
‑
18h后，离心获得改性玻璃纤维；
[0014]S2.将阻燃剂使用浓度为30
‑
50％的硅烷偶联剂浸泡2
‑
3min后，离心分离获得改性阻燃剂；
[0015]S3.将阻燃剂、改性玻璃纤维与抗氧化剂加入至丙酮溶液搅拌混合，与聚乙烯一同加入至密炼机内密炼2
‑
3h得到混合物料，密炼温度为200
‑
230℃，转速为100
‑
120rpm；
[0016]S4.密炼结束后，将混合物料加入至真空除泡机内，除泡2
‑
3h即可得所述纤维增强型聚乙烯塑料。
[0017]玻璃纤维是一种常用的复合增强材料，具有优异的拉伸强度、电绝缘性、耐化学腐蚀性与耐磨隔热的优点，当其掺加入基体材料时，玻璃纤维会增强基体的部分物理性能，从而使复合材料的强度得到提升。
[0018]但是在实际使用过程中会，由于玻璃纤维表面光滑耐磨擦，具有化学反应活性的官能团较少，且其自身的强度抗拉伸强度高于其与基体之间的连接力，此时往往会出现复合材料界面处应力传递不足，导致基体受力过大发生断裂，而玻璃纤维承力较少的现象。因此为了增强玻璃纤维与聚乙烯材料的界面结合能力，本专利技术对玻璃纤维进行了三次改性处理。
[0019]本专利技术首先对玻璃纤维继续行了长度的限定，对其进行裁切，防止长度过长影响后续搅拌反应中造成影响；之后本申请使用低温等离子体反应装置对玻璃纤维表面进行了处理，低温等离子体具有巨大的能量，且在放电过程中低温等离子体会不断地撞击玻璃纤维的表面，从而导致发生断键，生成自由基，提升玻璃纤维的表面化学活性。同时玻璃纤维表面化学较高的自由基之间还会发生交联，从而使重新生成的玻璃纤维表面变得更微粗糙，增加表面积的同时，还可形成凹凸不平的表面，增强与其余基体的咬合能力，增强应力的传递。
[0020]之后为了进一步增强玻璃纤维与聚乙烯基体的结合能力，本申请又在玻璃纤维表面接枝了一层纳米二氧化硅晶体，借助正硅酸四乙酯在碱性环境下的水解，使其在玻璃纤维表面水解生成极细密的纳米二氧化硅晶体，进一步增加了玻璃纤维的表面积；同时为了增强玻璃纤维与聚乙烯基体的相容性，本申请又在玻璃纤维表面接枝了一层甲基丙烯酸甲酯，在表面活性剂与引发剂的作用下，接枝在具有较高化学反应活性的玻璃纤维表面，从而增强玻璃纤维与聚乙烯基体的结合能力，避免由于分散问题而导致聚乙烯复合材料性能下降的现象。
[0021]进一步的，步骤S1中，按重量分数计，所述改性玻璃纤维包括以下组分：25
‑
40份玻璃纤维、200
‑
300份纯水、8
‑
15份表面活性剂、400
‑
500份无水乙醇、80
‑
100份正硅酸四乙酯、50
‑
80甲基丙烯酸甲酯、0..5
‑
1份十二烷基苯磺酸钠、300
‑
450份去离子水、5
‑
7.5份交联剂与2.5
‑
4份引发剂。
[0022]进一步的，步骤S1中，所述表面活性剂为甲基溴化铵、十二胺中的任意一种。
[0023]进一步的，步骤S1中，所述引发剂为过硫酸铵。
[0024]进一步的，步骤S1中，所述交联剂为丙烯酸酯。
[0025]进一步的，步骤S12中，低温等离子体反应装置的工作参数为气体气压为0.1
‑
0.5MPa，放电功率为80
‑
120w，工作时间为3
‑
9min。
[0026]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术制备了一种纤维增强型聚乙烯塑料，为增强聚乙烯与玻璃纤维之间的结合能力，本专利技术对玻璃纤维进行了多重改性处理，首先使用低温等离子体反应装置对玻璃纤维表面进行等离子体撞击，在撞击形成表面凹陷的同时增强玻璃纤维表面的自由基聚合，使其发生交联，增强玻璃纤维表面凹凸不平的特性，增强其咬合能力；之后本申请由利用正硅酸四乙酯在其表面制备接枝了一层细密的纳米二氧化硅，进一步增加其表面积，同时为了增强其与聚乙烯基体的结合能力，还在其表面接枝了甲基丙烯酸甲酯，增加其余聚乙烯的相容性，解决了玻璃纤维与聚乙烯这类有机材料结合能力不强，性能不足的缺点，提升了复合体系的拉伸强本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强型聚乙烯塑料，其特征在于：按重量分数计，所述纤维增强型聚乙烯塑料包括以下组分：60
‑
80份聚乙烯树脂、25
‑
40份改性玻璃纤维、1
‑
3份抗氧化剂、10
‑
15份阻燃剂、15
‑
20份丙酮。2.根据权利要求1所述的一种纤维增强型聚乙烯塑料，其特征在于：所述改性玻璃纤维的长度为15
‑
20mm，直径为15
‑
40μm。3.根据权利要求1所述的一种纤维增强型聚乙烯塑料，其特征在于：所述抗氧化剂为亚磷酸酯；所述阻燃剂为三氧化二锑阻燃剂。4.一种纤维增强型聚乙烯塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.制备改性玻璃纤维：S11.将玻璃纤维裁切成所需长度后，使用去离子水与丙酮清洗2
‑
3次后，烘干；S12.将玻璃纤维置于低温等离子体反应装置内，充入氩气，对玻璃纤维表面进行等离子化处理；S13.向反应容器内加入烘干后的玻璃纤维，并加入纯水、表面活性剂与无水乙醇，以100
‑
150rpm的速率搅拌3
‑
5min；S14.溶液内加入正硅酸四乙酯，并使用氢氧化钠溶液调节pH值至10.5
‑
11.5，以200
‑
300rpm的速率搅拌反应2
‑
3h后，离心分离玻璃纤维，并使用温度为450
‑
500℃的高温烘烤2
‑
3h后得到纳米改性玻璃纤维；S15.向另一反应容器内加入甲基丙烯酸甲酯、十二烷基苯磺酸钠与去离子水，以300
‑
450rpm的速率搅拌10
‑
15min后，加入纳米改性玻璃纤维，充分混合后缓慢滴加交联剂与引发剂，油浴升温至80
‑
85℃，反应12
‑
18h后，离心获得改性玻璃纤维；S...

【专利技术属性】
技术研发人员：周斌，
申请(专利权)人：瑞勒新材料江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：