一种高密度耐磨塑料及其制备方法与流程

本发明涉及塑料制备
技术领域：
，具体涉及一种高密度耐磨塑料及其制备方法。
背景技术：
：高密度聚乙烯具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。介电性能，耐环境应力开裂性亦较好。硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯；电绝缘性、韧性、耐寒性均较好，但与低密度绝缘性比较略差些；化学稳定性好，在室温条件下，不溶于任何有机溶剂，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀；薄膜对水蒸气和空气的渗透性小、吸水性低。现有高密度塑料的性能相比普通塑料的性能有明显提升，但在长时间使用过程，受到外力摩擦会使塑料表面出现磨损，甚至出现破损，进而影响了塑料的使用。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种高密度耐磨塑料及其制备方法。本发明要解决的技术问题：现有高密度塑料的性能相比普通塑料的性能有明显提升，但在长时间使用过程，受到外力摩擦会使塑料表面出现磨损，甚至出现破损，进而影响了塑料的使用。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种高密度耐磨塑料，包括如下重量份原料：高密度聚乙烯80-100份、分散剂5-8份、耐磨填料10-15份、抗氧剂3-5份、增塑剂2-5份；该高密度耐磨塑料由如下步骤制成：步骤s1：将高密度聚乙烯和分散剂在转速为300-500r/min的条件下，进行搅拌10-15min，制得第一混合料；步骤s2：将耐磨填料和抗氧剂在转速为500-800r/min的条件下，进行搅拌3-5min后，加入增塑剂，继续搅拌10-15min，制得第二混合料；步骤s3：将第一混合料和第二混合料，在转速为1000-1200r/min，温度为170-190℃的条件下，进行熔融搅拌30-40min制得熔融料；步骤s4：将熔融料加入三段双螺杆挤出机中，在三段温度分别为180℃、200℃、230℃的条件下，进行挤出并冷却切粒，制得高密度耐磨塑料。进一步，所述的分散剂为硬脂酸镉、硬脂酸镁、硬脂酸铜中的一种或多种任意比例混合，抗氧剂为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯、双(十八烷基)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或多种任意比例混合，增塑剂为环氧脂肪酸甲酯、癸二酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯中的一种或多种任意比例混合。进一步，所述的耐磨填料由如下步骤制成：步骤a1：将仲钼酸铵、去离子水、氨水加入反应釜中，在转速为120-150r/min，温度为45-50℃的条件下，进行搅拌至仲钼酸铵完全溶解后，加入硫磺铵溶液，升温至温度为65-70℃，进行反应1-1.5h后，降温至室温并过滤，去除滤液，将滤饼用去离子水进行洗涤2-3次后，用乙醇进行重结晶，将结晶体、铜粉、石墨混合均匀后，在压力为350-400mpa，温度为900℃的条件下，进行保温1-1.5h后，在压强为500-600mpa的条件下，进行压制成块，并进行粉碎过10-15nm筛网，制得填料粉；步骤a2：将碳化硅在温度为800-900℃的条件下，进行保温5-6h后，浸泡在混酸中，在频率为3-5mhz的条件下，进行超声处理20-30min后，过滤去除滤液，将滤饼用去离子水进行洗涤3-5次后，烘干制得改性碳化硅，将改性碳化硅加入硝酸铜溶液中，进行浸泡1-1.5h后，过滤去除滤液，将滤饼进行烘干，并在温度为120℃的条件下，进行保温30-40min后，升温至温度为205℃，继续保温1-1.5h后，升温至温度为310℃，继续保温1-1.5h，制得增强碳化硅；步骤a3：将碳纳米管浸泡在混酸中，在频率为3-5mhz的条件下，进行超声处理20-30min后，过滤去除滤液，将酸化后的碳纳米管、多巴胺、去离子水加入反应釜中，在频率为5-8mhz的条件下，进行超声分散20-30min后，调节反应液ph值为8.5后，在转速为300-500r/min，室温的条件下，进行搅拌20-25h后，过滤并干燥，制得改性碳纳米管；步骤a4：将多巴胺和去离子水加入反应釜中，在转速为300-500r/min的条件下，进行搅拌至多巴胺完全溶解后，制得多巴胺溶液，将步骤a1制得的填料粉和一半量的多巴胺溶解进行混合并搅拌20-25h，制得第一分散液，将步骤a2制得的增强碳化硅和另一半量的多巴胺溶解进行混合并搅拌20-25h，制得第二分散液，将第一分散液和第二分散液混合并加入步骤a3制得的改性碳纳米管，在转速为500-800r/min的条件下，进行搅拌3-5h后，过滤去除滤液，将滤饼进行干燥，制得耐磨填料。进一步，步骤a1所述的仲钼酸铵、去离子水、氨水、硫磺铵溶液的用量比为1g:3ml:1ml：14ml，硫磺铵溶液的质量分数为10-15％，结晶体、铜粉、石墨用量质量比2:5:1。进一步，步骤a2所述的混酸为质量分数为75％的浓硫酸和质量分数为68％的浓硝酸以体积比3:1混合，硝酸铜溶液的浓度为2mol/l。进一步，步骤a3所述的混酸与步骤a2所述的混酸相同，酸化后的碳纳米管、多巴胺、去离子水的用量比为0.1g:2g:100ml。进一步，步骤a4所述的多巴胺和去离子水用量比为2g:1l，填料粉的用量为多巴胺质量的0.5％，增强碳化硅的用量为多巴胺质量的0.5％，改性碳纳米管的用量为填料粉与增强碳化硅质量和的1.5倍。一种高密度耐磨塑料的制备方法，具体包括如下步骤：步骤s1：将高密度聚乙烯和分散剂在转速为300-500r/min的条件下，进行搅拌10-15min，制得第一混合料；步骤s2：将耐磨填料和抗氧剂在转速为500-800r/min的条件下，进行搅拌3-5min后，加入增塑剂，继续搅拌10-15min，制得第二混合料；步骤s3：将第一混合料和第二混合料，在转速为1000-1200r/min，温度为170-190℃的条件下，进行熔融搅拌30-40min制得熔融料；步骤s4：将熔融料加入三段双螺杆挤出机中，在三段温度分别为180℃、200℃、230℃的条件下，进行挤出并冷却切粒，制得高密度耐磨塑料。本发明的有益效果：本发明在制备一种高密度耐磨塑料的过程中制备了一种耐磨填料，该耐磨填料以仲钼酸铵为原料进行反应，得到纳米二硫化钼，进而与铜粉、石墨进行压制成块后，粉碎制得填料粉，该填料粉中的二硫化钼分子层上的硫原子和钼原子之间的结合力很强，分子之间的硫原子和目原子之间的结合力很弱，进而产生了一种低剪切力的平面，当分子间受到很小的剪切力时沿分子层很溶液断裂，进而形成滑移面，进而与铜粉、石墨配合制得的填料粉进一步提升耐磨性，将碳化硅在混酸中进行表面处理，形成粗糙表面，进而浸泡在硝酸铜溶液中，使得碳化硅表面凹槽内部嵌满硝酸铜，进而通过控制温度，使得硝酸铜转化为氧化铜晶体，制得增强碳化硅，将碳纳米管浸泡在混酸中进行表面处理，用多巴胺进行表面处理，多巴胺发生氧化后会在碳纳米管表面形成一层聚多巴胺，进而将增强碳化硅和填料粉分别用多巴胺进行处理，再与改性碳纳米管混合时，多巴胺自聚合，使得三者连接在一起，制得耐磨填料，进而使得塑料的耐磨性增加。具体实施方式下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1一种高密度耐磨塑料，包括如下重量份原料：高密度聚乙烯80份、硬脂酸镉5份、耐磨填料10份、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯3份、癸二酸二辛酯2份；该高密度耐磨塑料由如下步骤制成：步骤s1：将高密度聚乙烯和硬脂酸镉在转速为300r/min的条件下，进行搅拌10min，制得第一混合料；步骤s2：将耐磨填料和三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯在转速为500r/min的条件下，进行搅拌3min后，加入癸二酸二辛酯，继续搅拌10min，制得第二混合料；步骤s3：将第一混合料和第二混合料，在转速为1000r/min，温度为170℃的条件下，进行熔融搅拌30min制得熔融料；步骤s4：将熔融料加入三段双螺杆挤出机中，在三段温度分别为180℃、200℃、230℃的条件下，进行挤出并冷却切粒，制得高密度耐磨塑料。所述的耐磨填料由如下步骤制成：步骤a1：将仲钼酸铵、去离子水、氨水加入反应釜中，在转速为120r/min，温度为45℃的条件下，进行搅拌至仲钼酸铵完全溶解后，加入硫磺铵溶液，升温至温度为65℃，进行反应1h后，降温至室温并过滤，去除滤液，将滤饼用去离子水进行洗涤2次后，用乙醇进行重结晶，将结晶体、铜粉、石墨混合均匀后，在压力为350mpa，温度为900℃的条件下，进行保温1h后，在压强为500mpa的条件下，进行压制成块，并进行粉碎过10nm筛网，制得填料粉；步骤a2：将碳化硅在温度为800℃的条件下，进行保温5h后，浸泡在混酸中，在频率为3mhz的条件下，进行超声处理20min后，过滤去除滤液，将滤饼用去离子水进行洗涤3次后，烘干制得改性碳化硅，将改性碳化硅加入硝酸铜溶液中，进行浸泡1h后，过滤去除滤液，将滤饼进行烘干，并在温度为120℃的条件下，进行保温30min后，升温至温度为205℃，继续保温1h后，升温至温度为310℃，继续保温1h，制得增强碳化硅；步骤a3：将碳纳米管浸泡在混酸中，在频率为3mhz的条件下，进行超声处理20min后，过滤去除滤液，将酸化后的碳纳米管、多巴胺、去离子水加入反应釜中，在频率为5mhz的条件下，进行超声分散20min后，调节反应液ph值为8.5后，在转速为300r/min，室温的条件下，进行搅拌20h后，过滤并干燥，制得改性碳纳米管；步骤a4：将多巴胺和去离子水加入反应釜中，在转速为300r/min的条件下，进行搅拌至多巴胺完全溶解后，制得多巴胺溶液，将步骤a1制得的填料粉和一半量的多巴胺溶解进行混合并搅拌20h，制得第一分散液，将步骤a2制得的增强碳化硅和另一半量的多巴胺溶解进行混合并搅拌20h，制得第二分散液，将第一分散液和第二分散液混合并加入步骤a3制得的改性碳纳米管，在转速为500min的条件下，进行搅拌3h后，过滤去除滤液，将滤饼进行干燥，制得耐磨填料。实施例2一种高密度耐磨塑料，包括如下重量份原料：高密度聚乙烯85份、硬脂酸镉6份、耐磨填料12份、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯4份、癸二酸二辛酯3份；该高密度耐磨塑料由如下步骤制成：步骤s1：将高密度聚乙烯和硬脂酸镉在转速为300r/min的条件下，进行搅拌15min，制得第一混合料；步骤s2：将耐磨填料和三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯在转速为500r/min的条件下，进行搅拌5min后，加入癸二酸二辛酯，继续搅拌10min，制得第二混合料；步骤s3：将第一混合料和第二混合料，在转速为1200r/min，温度为170℃的条件下，进行熔融搅拌40min制得熔融料；步骤s4：将熔融料加入三段双螺杆挤出机中，在三段温度分别为180℃、200℃、230℃的条件下，进行挤出并冷却切粒，制得高密度耐磨塑料。所述的耐磨填料由如下步骤制成：步骤a1：将仲钼酸铵、去离子水、氨水加入反应釜中，在转速为120r/min，温度为50℃的条件下，进行搅拌至仲钼酸铵完全溶解后，加入硫磺铵溶液，升温至温度为65℃，进行反应1.5h后，降温至室温并过滤，去除滤液，将滤饼用去离子水进行洗涤2次后，用乙醇进行重结晶，将结晶体、铜粉、石墨混合均匀后，在压力为400mpa，温度为900℃的条件下，进行保温1h后，在压强为600mpa的条件下，进行压制成块，并进行粉碎过10nm筛网，制得填料粉；步骤a2：将碳化硅在温度为900℃的条件下，进行保温5h后，浸泡在混酸中，在频率为5mhz的条件下，进行超声处理20min后，过滤去除滤液，将滤饼用去离子水进行洗涤5次后，烘干制得改性碳化硅，将改性碳化硅加入硝酸铜溶液中，进行浸泡1h后，过滤去除滤液，将滤饼进行烘干，并在温度为120℃的条件下，进行保温40min后，升温至温度为205℃，继续保温1h后，升温至温度为310℃，继续保温1.5h，制得增强碳化硅；步骤a3：将碳纳米管浸泡在混酸中，在频率为3mhz的条件下，进行超声处理30min后，过滤去除滤液，将酸化后的碳纳米管、多巴胺、去离子水加入反应釜中，在频率为5mhz的条件下，进行超声分散30min后，调节反应液ph值为8.5后，在转速为300r/min，室温的条件下，进行搅拌25h后，过滤并干燥，制得改性碳纳米管；步骤a4：将多巴胺和去离子水加入反应釜中，在转速为300r/min的条件下，进行搅拌至多巴胺完全溶解后，制得多巴胺溶液，将步骤a1制得的填料粉和一半量的多巴胺溶解进行混合并搅拌25h，制得第一分散液，将步骤a2制得的增强碳化硅和另一半量的多巴胺溶解进行混合并搅拌20h，制得第二分散液，将第一分散液和第二分散液混合并加入步骤a3制得的改性碳纳米管，在转速为800r/min的条件下，进行搅拌3h后，过滤去除滤液，将滤饼进行干燥，制得耐磨填料。实施例3一种高密度耐磨塑料，包括如下重量份原料：高密度聚乙烯90份、硬脂酸镉7份、耐磨填料14、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯4份、癸二酸二辛酯4份；该高密度耐磨塑料由如下步骤制成：步骤s1：将高密度聚乙烯和硬脂酸镉在转速为500r/min的条件下，进行搅拌10min，制得第一混合料；步骤s2：将耐磨填料和三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯在转速为800r/min的条件下，进行搅拌3min后，加入癸二酸二辛酯，继续搅拌15min，制得第二混合料；步骤s3：将第一混合料和第二混合料，在转速为1000r/min，温度为190℃的条件下，进行熔融搅拌30min制得熔融料；步骤s4：将熔融料加入三段双螺杆挤出机中，在三段温度分别为180℃、200℃、230℃的条件下，进行挤出并冷却切粒，制得高密度耐磨塑料。所述的耐磨填料由如下步骤制成：步骤a1：将仲钼酸铵、去离子水、氨水加入反应釜中，在转速为150r/min，温度为45℃的条件下，进行搅拌至仲钼酸铵完全溶解后，加入硫磺铵溶液，升温至温度为70℃，进行反应1h后，降温至室温并过滤，去除滤液，将滤饼用去离子水进行洗涤3次后，用乙醇进行重结晶，将结晶体、铜粉、石墨混合均匀后，在压力为350mpa，温度为900℃的条件下，进行保温1.5h后，在压强为500mpa的条件下，进行压制成块，并进行粉碎过15nm筛网，制得填料粉；步骤a2：将碳化硅在温度为800℃的条件下，进行保温6h后，浸泡在混酸中，在频率为3mhz的条件下，进行超声处理30min后，过滤去除滤液，将滤饼用去离子水进行洗涤3次后，烘干制得改性碳化硅，将改性碳化硅加入硝酸铜溶液中，进行浸泡1.5h后，过滤去除滤液，将滤饼进行烘干，并在温度为120℃的条件下，进行保温30min后，升温至温度为205℃，继续保温1.5h后，升温至温度为310℃，继续保温1h，制得增强碳化硅；步骤a3：将碳纳米管浸泡在混酸中，在频率为5mhz的条件下，进行超声处理20min后，过滤去除滤液，将酸化后的碳纳米管、多巴胺、去离子水加入反应釜中，在频率为8mhz的条件下，进行超声分散20min后，调节反应液ph值为8.5后，在转速为500r/min，室温的条件下，进行搅拌20h后，过滤并干燥，制得改性碳纳米管；步骤a4：将多巴胺和去离子水加入反应釜中，在转速为500r/min的条件下，进行搅拌至多巴胺完全溶解后，制得多巴胺溶液，将步骤a1制得的填料粉和一半量的多巴胺溶解进行混合并搅拌20h，制得第一分散液，将步骤a2制得的增强碳化硅和另一半量的多巴胺溶解进行混合并搅拌25h，制得第二分散液，将第一分散液和第二分散液混合并加入步骤a3制得的改性碳纳米管，在转速为500r/min的条件下，进行搅拌5h后，过滤去除滤液，将滤饼进行干燥，制得耐磨填料。实施例4一种高密度耐磨塑料，包括如下重量份原料：高密度聚乙烯100份、硬脂酸镉8份、耐磨填料15份、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯5份、癸二酸二辛酯5份；该高密度耐磨塑料由如下步骤制成：步骤s1：将高密度聚乙烯和硬脂酸镉在转速为500r/min的条件下，进行搅拌15min，制得第一混合料；步骤s2：将耐磨填料和三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯在转速为800r/min的条件下，进行搅拌5min后，加入癸二酸二辛酯，继续搅拌15min，制得第二混合料；步骤s3：将第一混合料和第二混合料，在转速为1200r/min，温度为190℃的条件下，进行熔融搅拌40min制得熔融料；步骤s4：将熔融料加入三段双螺杆挤出机中，在三段温度分别为180℃、200℃、230℃的条件下，进行挤出并冷却切粒，制得高密度耐磨塑料。所述的耐磨填料由如下步骤制成：步骤a1：将仲钼酸铵、去离子水、氨水加入反应釜中，在转速为150r/min，温度为50℃的条件下，进行搅拌至仲钼酸铵完全溶解后，加入硫磺铵溶液，升温至温度为70℃，进行反应1.5h后，降温至室温并过滤，去除滤液，将滤饼用去离子水进行洗涤3次后，用乙醇进行重结晶，将结晶体、铜粉、石墨混合均匀后，在压力为400mpa，温度为900℃的条件下，进行保温1.5h后，在压强为600mpa的条件下，进行压制成块，并进行粉碎过15nm筛网，制得填料粉；步骤a2：将碳化硅在温度为900℃的条件下，进行保温6h后，浸泡在混酸中，在频率为5mhz的条件下，进行超声处理30min后，过滤去除滤液，将滤饼用去离子水进行洗涤5次后，烘干制得改性碳化硅，将改性碳化硅加入硝酸铜溶液中，进行浸泡1.5h后，过滤去除滤液，将滤饼进行烘干，并在温度为120℃的条件下，进行保温40min后，升温至温度为205℃，继续保温1.5h后，升温至温度为310℃，继续保温1.5h，制得增强碳化硅；步骤a3：将碳纳米管浸泡在混酸中，在频率为5mhz的条件下，进行超声处理30min后，过滤去除滤液，将酸化后的碳纳米管、多巴胺、去离子水加入反应釜中，在频率为8mhz的条件下，进行超声分散30min后，调节反应液ph值为8.5后，在转速为500r/min，室温的条件下，进行搅拌25h后，过滤并干燥，制得改性碳纳米管；步骤a4：将多巴胺和去离子水加入反应釜中，在转速为500r/min的条件下，进行搅拌至多巴胺完全溶解后，制得多巴胺溶液，将步骤a1制得的填料粉和一半量的多巴胺溶解进行混合并搅拌25h，制得第一分散液，将步骤a2制得的增强碳化硅和另一半量的多巴胺溶解进行混合并搅拌25h，制得第二分散液，将第一分散液和第二分散液混合并加入步骤a3制得的改性碳纳米管，在转速为800r/min的条件下，进行搅拌5h后，过滤去除滤液，将滤饼进行干燥，制得耐磨填料。对比例1本对比例与实施例1相比将耐磨填料更改为石墨烯，具体步骤如下步骤s1：将高密度聚乙烯和硬脂酸镉在转速为300r/min的条件下，进行搅拌10min，制得第一混合料；步骤s2：将石墨烯和三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯在转速为500r/min的条件下，进行搅拌3min后，加入癸二酸二辛酯，继续搅拌10min，制得第二混合料；步骤s3：将第一混合料和第二混合料，在转速为1000r/min，温度为170℃的条件下，进行熔融搅拌30min制得熔融料；步骤s4：将熔融料加入三段双螺杆挤出机中，在三段温度分别为180℃、200℃、230℃的条件下，进行挤出并冷却切粒，制得高密度耐磨塑料。对比例2本对比为市场一种常见的高密度塑料。对实施例1-4和对比例1-2制得的高密度塑料进行性能测试，测试结果如下表1所示；采用mmw-1a组态控制万能摩擦磨损试验机进行耐磨检测；表1实施例1实施例2实施例3实施例4对比例1对比例2磨损量g0.2310.2330.2320.2310.6820.975由上表1可知实施例1-4制得的高密度塑料的磨损量为0.231-0.233g，对比例1制得的高密度塑料的磨损量为0.682g，对比例1制得的高密度塑料的磨损量为0.975g，表面本发明具有很好的耐摩擦性。以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本
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