一种自体改性高分子材料及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种自体改性高分子材料及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 添加不同结构高分子材料进行共混改性是弥补高分子材料性能不足或赋予材料 新的性能，扩大其应用范围的重要手段。比如，利用低密度聚乙烯(LDPE)进行共混改性可以 明显提高善聚乳酸(PLA)、聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的冲击韧性，降低聚 酰胺(PA)或乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)的吸水性，改善超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的加工 性能。不同结构高分材料共混改性方面的研究工作有很多，其中一部分成果已经成功应用 到汽车、电子、家居产品等领域。从行业人员的研究结果和共混材料的应用效果可以看出， 界面相容性是决定共混效果和性能改善与否的关键，这也是传统高分子共混改性材料所无 法规避的问题。常用的提高共混体系相容性的方法是添加具有接枝结构的相间增容剂。比 如少量LDPE-g-MAH材料的引入可以改善PA/LDPE体系的界面相容性，而POE-g-GMA对PET/ POE共混体系界面性能的提升是有效的。添加第二兀材料对改善相容性，提尚共混材料性能 固然是有效的，但是不同体系对于接枝材料的结构具有强烈的选择性，而合成特殊结构的 接枝材料，并严格控制其接枝参数无疑会增加工艺难度，提高加工成本。
[0003] 1975年，英国的Leeds大学的研究人员以高密度聚乙烯体系为基础第一次提出了 单一聚合物复合材料(single polymer composites，SPC)的概念-基体和增强相是由同种 聚合物的不同形态所构成，既自增强聚合物。这类复合材料本体与增强相具有相同的分子 结构单元，因此，二者具有理论上最佳的界面相容性。另外，二者物理性能上的差异性可以 赋予改性材料新的性能。由此衍生出来的同类高分子材料共混改性研究工作已有一些报 导。比如，用结晶度高的高密度聚乙烯(HDPE)改性LDPE可以获得强度、韧性倶佳的聚乙烯材 料。少量低黏度PP的加入可以改善高黏度PP的发泡性能。这种同类或同种材料自体改性的 方法虽然在理论上可以获得最佳的界面性能和改性效果，但是在实际应用中却受到了一定 的限制，其原因主要是原材料的选择范围比较窄，由同样的分子结构所形成的物理性能具 有显著差异的高分子材料是比较有限的。其次，拥有不同物性的同结构高分子材料的加工 温度不完全相同，相互之间加工温度窗口的叠加区比较窄。因此，若要使各组分材料都能很 好的熔融并获得良好的共混分散效果就必须将加工温度严格的控制在狭窄的叠加区内，这 会对加工设备提出更高的要求，同时也会提高工艺控制难度和加工成本。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了解决现有的高分子改性材料的制备方法工艺成本高、对温度 等条件控制严苛的技术问题，而提供一种自体改性高分子材料及其制备方法。
[0005] 本发明首先提供一种自体改性高分子材料的制备方法，该方法包括：
[0006] 步骤一:将聚乙烯放入Co-60源或电子束中，在真空或氮气氛围下，对聚乙烯进行 辐照，得到辐照后的聚乙烯；
[0007] 步骤二：将步骤一得到的辐照后的聚乙烯和未辐照的聚乙烯进行混炼，得到自体 改性高分子材料。
[0008] 优选的是，所述步骤一聚乙烯为聚乙烯颗粒或聚乙烯粉末。
[0009 ]优选的是，所述步骤一的福照剂量为10~I OOkGy。
[0010] 优选的是，所述的辐照后的聚乙烯和未辐照的聚乙烯质量比为（10~100): 100。
[0011] 优选的是，所述步骤二的混炼温度为130~180°C。
[0012] 本发明还提供上述制备方法得到的自体改性高分子材料。
[0013]本发明的有益效果
[0014] 本发明提供一种自体改性高分子材料及其制备方法，该方法先对PE进行辐射处 理，获得具有特定结构及物理性能的部分交联PE材料，然后将该材料与具有相同分子及聚 集态结构的PE材料进行共混，即可制备性能不同的自体改性PE材料。与现在技术相对比，由 于辐照和未辐照PE材料取自同一原料，因此共混温度只需设定在正常的加工温度窗内即 可，加工条件更容易控制，所涉及的不同性能原材料的选择更加多样化；制备形成的具有 海-岛两相结构的材料相较于单一相态结构的材料具有更为明显的共混改性效果。与传统 单一交联材料相比，本发明所述改性材料中辐照交联PE相在体系起到物理交联点作用，在 熔融温度下，该物理交联作用消失，因此本发明材料具有更好的热加工性能。
【具体实施方式】
[0015] 本发明首先提供一种自体改性高分子材料的制备方法，该方法包括：
[0016] 步骤一:将聚乙烯放入Co-60源或电子束中，在真空或氮气氛围下，对聚乙烯进行 辐照，得到辐照后的聚乙烯；
[0017] 步骤二：将步骤一得到的辐照后的聚乙烯和未辐照的聚乙烯进行混炼，得到自体 改性高分子材料。
[0018] 按照本发明，所述步骤一聚乙烯的型号或形态没有特殊限制，优选为聚乙烯颗粒 或聚乙稀粉末。所述步骤一的福照剂量优选为10~IOOkGy，更优选为30~50kGy。
[0019]按照本发明，所述的辐照后的聚乙烯和未辐照的聚乙烯质量比优选为（10~100): 100,更优选为50:100,所述的未辐照的聚乙烯优选为聚乙烯颗粒或聚乙烯粉末，所述的混 炼方法没有特殊限制，为本领域熟知的混炼方法即可，优选采用密炼机混炼或在双螺杆挤 出机中混炼，所述的混炼温度优选为130~180°C，更优选为150~160°C。
[0020] 本发明还提供上述制备方法得到的自体改性高分子材料，本发明制备得到的PE材 料辐射交联部分具有不熔融特性，因此辐射PE和未辐射PE的共混可以形成具有典型海岛结 构的宏观均相、微观分相体系，这对发挥共混效果是最佳的。在该体系中，辐射PE中的交联 部分以物理交联点的形式存在。辐射条件的多样性变化可以获得很多一系列结构及性能不 同的PE交联材料，显著扩大了原材料的选择范围，另一方面也可以实现改性材料的自由调 控。
[0021] 下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述。
[0022] 实施例1
[0023] 称取30g聚乙烯颗粒，放入Co-60源中，在真空氛围下进行辐照，辐照剂量为30kGy， 然后将辐照后的聚乙烯与30g未辐射聚乙烯颗粒料加入到密炼机中，在140°C下进行熔融共 混，获得自体改性聚乙烯材料。实施例1得到的自体改性聚乙烯材料机械性能见表1。
[0024] 实施例2
[0025] 称取500g聚乙烯颗粒，放入Co-60源中，在氮气环境下进行辐照，辐照剂量为 IOOkGy，将福照后的聚乙稀与500g未福照聚乙稀颗粒料用高速混合机混合均勾后，加入到 双螺杆挤出机中，进行熔融共混挤出，双螺杆温度设定为160°C，获得自体改性聚乙烯材料。 实施例2得到的自体改性聚乙烯材料机械性能见表1。
[0026] 实施例3
[0027]称取500g聚乙烯粉料，放入Co-60源中，在真空氛围下进行辐照，辐照剂量为 50kGy，将辐照好的聚乙烯粉料与500g未辐照聚乙烯颗粒料混合均匀后投入到双螺杆挤出 机中熔融共混挤出，温度设定为170°C，获得自体改性聚乙烯材料。实施例3得到的自体改性 聚乙稀材料机械性能见表1。
[0028] 实施例4
[0029]称取500g聚乙烯颗粒，放入电子束中，在氮气保护下进行辐照，辐照剂量为50kGy， 将辐照好的聚乙烯颗粒与l〇〇〇g未辐照聚乙烯颗粒料混合均匀后投入到双螺杆挤出机中熔 融共混挤出，温度设定为150°c，获得自体改性聚乙烯材料。实施例4得到的自体改性聚乙烯 材料机械性能见表1。
[0030]表 1
【主权项】
1. 一种自体改性高分子材料的制备方法，其特征在于，该方法包括： 步骤一:将聚乙烯放入Co-60源或电子束中，在真空或氮气氛围下，对聚乙烯进行辐照， 得到辐照后的聚乙烯； 步骤二:将步骤一得到的辐照后的聚乙烯和未辐照的聚乙烯进行混炼，得到自体改性 高分子材料。2. 根据权利要求1所述的一种自体改性高分子材料的制备方法，其特征在于，所述步骤 一聚乙烯为聚乙烯颗粒或聚乙烯粉末。3. 根据权利要求1所述的一种自体改性高分子材料的制备方法，其特征在于，所述步骤 一的辐照剂量为1 〇~1 OOkGy。4. 根据权利要求1所述的一种自体改性高分子材料的制备方法，其特征在于，所述的辐 照后的聚乙烯和未辐照的聚乙烯质量比为（10~100): 100。5. 根据权利要求1所述的一种自体改性高分子材料的制备方法，其特征在于，所述步骤 二的混炼温度为130~180°C。6. 权利要求1-5任何一项所述的制备方法得到的自体改性高分子材料。
【专利摘要】本发明提供一种自体改性高分子材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。解决现有的高分子改性材料的制备方法工艺成本高、对温度等条件控制严苛的技术问题。该方法将聚乙烯放入Co-60源或电子束中，在真空或氮气氛围下，对聚乙烯进行辐照，得到辐照后的聚乙烯；然后将得到的辐照后的聚乙烯和未辐照的聚乙烯进行混炼，得到自体改性高分子材料。本发明还提供上述制备方法得到的自体改性高分子材料。本发明的加工条件更容易控制，所涉及的不同性能原材料的选择更加多样化；制备形成的具有海-岛两相结构的材料具有更为明显的共混改性效果。
【IPC分类】C08J3/24, C08J3/28, C08L23/06
【公开号】CN105542286
【申请号】CN201610098566
【发明人】张万喜, 尹园
【申请人】吉林大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年2月23日