抗藻型增強漁排踏板用聚乙烯復合材料及制備方法與流程
1.本發明屬于海洋養殖裝備材料技術領域，具體涉及一種抗藻型增強漁排踏板用聚乙烯復合材料。
背景技術：
2.縱觀國內外海洋養殖業的發展，養殖裝備已開始從傳統竹木材質裝備向塑料材質裝備發展，其中聚乙烯材質裝備占主要部分，聚乙烯材質的海洋養殖裝備耐候性好，耐腐蝕性佳，并且憑借聚乙烯優異的柔韌性（斷裂伸長率通?！?50%），使得裝備在海浪來襲時可以吸收更多波浪能而不產生脆性破壞，具有良好的使用壽命。
3.聚乙烯斷裂伸長率高，但也意味著強度低，過大的波浪沖擊力造成踏板永久變形是不利于踏板的使用及整個系統框架的使用，研究并開發增強聚乙烯材料是改善踏板及整個框架使用效果的重要任務。
4.聚乙烯材料的增強通常使用玻纖、碳纖維、鋼絲網等居多，通過高模量的無機或金屬材料填充，可以大幅度提升聚乙烯的強度，但材料內部相界面的均一性問題難以得到較好地解決，導致此類增強型聚乙烯材料柔性也大打折扣，尋求增強效果佳且聚乙烯基體性能保留較好的增強型聚乙烯復合材料可以有效提高踏板及整個框架的抗風浪性能，減少設備損失，提高經濟效益。
5.棕櫚纖維是一種天然纖維，斷裂強度高，彈性和韌性均較強，主要來源于棕櫚樹和棕櫚果殼，來源廣，產量大，價格低廉，若將棕櫚纖維應用于塑料制品中，資源循環利用的同時還降低了材料成本。根據棕櫚纖維的電子顯微鏡圖，棕櫚纖維長度長，表面具有大量羥基，其親水性導致其與疏水性基體（如聚乙烯、聚丙烯等）間的界面相容性差，通常需要將棕櫚纖維進行表面改性來增強纖維與基體間的界面性能，若未處理棕櫚纖維直接添加共混或棕櫚纖維表面處理不當均會影響復合效果，纖維吸濕后會出現界面結構的變化，復合效果極差，并且，海上使用的塑料制品，使用1～3個月就會出現較多的藻類及菌類附著，附著物新陳代謝會產生各種復雜的分泌物，加速塑料制品的老化。
技術實現要素：
6.為了克服上述現有技術的缺陷，本發明所要解決的技術問題是：如何提升棕櫚纖維在聚乙烯材料中的相容性及其復合材料的強度和抗藻性。
7.為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為，抗藻型增強漁排踏板用聚乙烯復合材料，按重量份計，包括：高密度聚乙烯
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100 份復合改性棕櫚纖維
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10～25份功能填料
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5～8份潤滑劑
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0.5～1份母
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3～4份。
8.所述復合改性棕櫚纖維為氯化聚乙烯復合改性棕櫚纖維。
9.所述功能填料為山梨酸改性硅灰石。
10.所述潤滑劑為硬脂酸鋅。
11.所述母為藍母、紅母、黃母、橙母中的一種及黑母。
12.優選的，所述高密度聚乙烯的熔融指數（mfr,190℃/5kg）=1.9～2.1（g/10min）。
13.進一步的，復合改性棕櫚纖維的制備方法如下。
14.s1：將10份～25份的棕櫚纖維粉末在室溫下用球磨機研磨10min～15min，使用質量分數為6%～8%的碳酸鈉溶液浸泡5h處理研磨后的棕櫚纖維粉末，然后過濾出堿處理的棕櫚纖維，烘干備用。
15.s2：將s1中堿處理的棕櫚纖維與氯化度為10%～20%的2份～5份氯化聚乙烯在體積比為1:5無水乙醇和甲苯混合液中60℃～80℃條件下加熱回流6h～10h，然后抽濾，去離子水反復洗滌至中性，60℃烘干，獲得復合改性棕櫚纖維。
16.天然的棕櫚纖維拉伸強度高，韌性好，產量大，價格低廉，添加于配方中，可以降低用料成本，保護環境，資源重復利用；先將棕櫚纖維粉末研磨，可以通過機械能將纖維內的自氫鍵打開，提高纖維粉末的松散程度，提高粉末比表面積，從而促進堿處理的程度；使用堿性較弱的堿處理的好處在于可以大幅度減少強堿處理棕櫚纖維而導致的纖維斷裂；棕櫚纖維中的羥基經堿處理，氫原子被鈉取代生成醇鈉類物質，醇鈉與氯化聚乙烯中氯原子發生親核取代反應，生成醚鍵，形成復合改性棕櫚纖維，低氯化度氯化聚乙烯與聚乙烯具有一定的相容性，使用氯化聚乙烯作為橋梁，提高棕櫚纖維在非極性基體中的相容性。
17.進一步的，氯化聚乙烯的分子量為15萬～30萬。
18.進一步的，功能填料中硅灰石的粒度分別為300目和2000目。
19.進一步的，功能填料的制備方法如下。
20.s1：將1份～1.5份粒度為300目的硅灰石和4份～6.5份的2000目的硅灰石置于同一容器中，往容器中加入水并攪拌5min～8min形成硅灰石濁液，靜置直至沉降完全，瀝去上層溶液，將沉降物70℃烘干至恒重，即得表面疏松的硅灰石。
21.s2：將表面疏松的硅灰石置于容器中，加入等量的聚乙二醇和無水乙醇，在60r/min～80r/min的攪拌速度下攪拌2h～3h，過濾后用80℃的熱水洗滌2次～3次，然后置于烘箱中120℃條件下烘干至恒重，得到聚乙二醇表面包覆硅灰石。
22.s3：將聚乙二醇表面包覆硅灰石置于容器中，加入10份～12份的山梨酸和0.01份～0.02份的濃硫酸，在50℃下攪拌1h～2h，取出過濾，用80℃熱水洗滌2次～3次，即得山梨酸改性硅灰石。
23.使用粒度小的硅灰石分散于粒度大的硅灰石表面，提高硅灰石表面的疏松程度，有利于增加硅灰石的比表面積，從而提高包覆吸附效果；使用聚乙二醇作為包覆劑，聚乙二醇表面的羥基可以與山梨酸的羧基在酸性條件下發生酯化反應；將山梨酸接枝于聚乙二醇的表面，賦予硅灰石抗菌抗藻性能；并且，在硅灰石的表面進行了有機化的改性，提高了硅灰石的親油性，使硅灰石在疏水基體中的分散性得到增強，減少團聚現象，硅灰石作為核結構，也起到了增強作用。
24.進一步的，本發明還提供了抗藻型增強漁排踏板用聚乙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟。
25.s1：將50%重量份的高密度聚乙烯、復合改性棕櫚纖維、功能填料、潤滑劑和母投入高速混合機中，在110℃的溫度及600r/min攪拌速度下攪拌10min，得到混料1。
26.s2：將混料1通過擠出造粒設備得到粒料1。
27.s3：將剩余的50%重量份的高密度聚乙烯、粒料1通過混合機在常溫下200r/min條件下混合10min，投入擠出造粒設備中得到粒料2，粒料2即為抗藻型增強漁排踏板用聚乙烯復合材料。
28.優選的，s1和s3中擠出造粒設備的機筒溫度在170℃～190℃，切割轉速為40r/min～80r/min。
29.由于配方中為粉料和粒料的混合，如果將粉、粒料直接混合擠出造粒，會導致材料分散不均勻的現象，通過s1中預制造粒的方式，可以減少粉、粒料混合不均的現象，提高材料的均一性。
30.進一步的，抗藻型增強漁排踏板可采用抗藻型增強漁排踏板用聚乙烯復合材料直接投入雙層共擠擠出設備中，共擠花紋層和主體層，兩層的配方配比相同，其中花紋層可采用藍母、紅母、黃母、橙母中的一種，主體層采用黑母。
具體實施方式
31.下面將對本發明的實施例中的內容進行詳細且完整的闡述，當本發明的具體實施方式不限于此。
32.表1為實施例及對比例中所采用的原料，如未經特殊說明的試劑及原料，均為本領域常規試劑及原料。
33.表1。
34.。
35.進一步的，復合改性棕櫚纖維的制備方法如下。
36.s1：將10份～25份的棕櫚纖維粉末在室溫下用球磨機研磨10min～15min，使用質量分數為6%～8%的碳酸鈉溶液浸泡5h處理研磨后的棕櫚纖維粉末，然后過濾出堿處理的棕櫚纖維，烘干備用。
37.s2：將s1中堿處理的棕櫚纖維與氯化度為10%～20%的2份～5份氯化聚乙烯在體積比為1:5無水乙醇和甲苯混合液中75℃條件下加熱回流10h，然后抽濾，去離子水反復洗滌至中性，60℃烘干，獲得復合改性棕櫚纖維。
38.進一步的，氯化聚乙烯的分子量為15萬～30萬。
39.進一步的，功能填料中硅灰石的粒度分別為300目和2000目。
40.進一步的，功能填料的制備方法如下。
41.s1：將1份粒度為300目的硅灰石和5份的2000目的硅灰石置于同一容器中，往容器
中加入水并攪拌5min形成硅灰石濁液，靜置直至沉降完全，瀝去上層溶液，將沉降物70℃烘干至恒重，即得表面疏松的硅灰石。
42.s2：將表面疏松的硅灰石置于容器中，加入等量的聚乙二醇和無水乙醇，在60r/min的攪拌速度下攪拌3h，過濾后用80℃的熱水洗滌3次，然后置于烘箱中120℃條件下烘干至恒重，得到聚乙二醇表面包覆硅灰石。
43.s3：將聚乙二醇表面包覆硅灰石置于容器中，加入12份的山梨酸和0.01份的濃硫酸，在50℃下攪拌1h，取出過濾，用80℃熱水洗滌3次，即得山梨酸改性硅灰石。
44.實施例與對比例中抗藻型增強漁排用聚乙烯復合材料的制備方法如下。
45.s1：將50%重量份的高密度聚乙烯、復合改性棕櫚纖維、功能填料、潤滑劑和母投入高速混合機中，在110℃的溫度及600r/min攪拌速度下攪拌10min，得到混料1。
46.s2：將混料1通過擠出造粒設備得到粒料1。
47.s3：將剩余的50%重量份的高密度聚乙烯和粒料1通過混合機在常溫下200r/min條件下混合10min，投入擠出造粒設備中得到粒料2，粒料2即為抗藻型增強漁排踏板用聚乙烯復合材料。
48.進一步的，采用sj120/30單螺桿擠出造粒設備，其參數如下表2所述。
49.表2。
50.。
51.實施例1～4和對比例1～4如下表3所述。
52.表3（單位：kg）。
53.。
54.其中未改性硅灰石為300目和2000目硅灰石的沉降分散混合物，比例同功能填料中的兩種粒度硅灰石的比例。
55.對比例4為現有市售高密度聚乙烯踏板所使用的配方。
56.將實施例1～4和對比例1～4經上述制備步驟所制備的粒料，通過注塑設備（型號：s80g-2a）注塑試驗樣條，注塑參數如下表4所述。
57.表4。
58.。
59.注塑樣條性能測試結果如下表5所述。
60.表5。
61.。
62.進一步的，對實施例1～4和對比例1～4進行在養殖海域實地進行抗藻性能測試，采用xlb-d350
×
350
×
2平板硫化儀模壓成型制備實施例1～4和對比例1～4的樣品板材各3塊，模壓成型參數如下表6所述。
63.表6。
64.。
65.將成型后的樣品板材均切割成長
×
寬
×
高=100mm
×
100mm
×
2mm的規格，指定上下面（100mm
×
100mm）為測試面，每個面均用記號筆劃分為100個小格，每個小格的面積為10mm
×
10mm，將樣板分成3組，各組分別放置養殖海域海水中浸泡30天、90天和180天，試驗結束后，計算樣板測試面藻類附著面積及附著質量。
66.其中附著面積采用格點法計算，附著率=附著面積/上（下）板面積。
67.附著質量的計算方法為將各個樣品上下板面的藻類生物刮除至表面皿中，烘干至
含水量低于5%后稱量。
68.結果見表7～表9所示。
69.表7。
70.。
71.表8。
72.。
73.表9。
74.。
75.通過上述實驗可知，復合改性棕櫚纖維的加入，提高了材料的強度，功能填料的不僅具有一定的增強作用，同時賦予了材料一定的抗藻性能，減少了材料在海上使用時藻類附著量，方法簡單，用料成本低，使得使用該復合材料成型加工的系列海上產品能夠抵御更復雜的海域情況，延長使用壽命，提高海上經濟效益。
76.以上所述的實施例，并非限制本發明的專利范圍，凡利用本發明說明書內容所作的等同替換，均屬于本發明的保護范圍。
技術特征：
1.抗藻型增強漁排踏板用聚乙烯復合材料，其特征在于，按重量份計，包括以下原料：高密度聚乙烯
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100 份復合改性棕櫚纖維
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10～25份功能填料
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5～8份潤滑劑
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0.5～1份母
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3～4份所述復合改性棕櫚纖維為氯化聚乙烯復合改性棕櫚纖維；所述功能填料為山梨酸改性硅灰石。2.根據權利要求1 所述的抗藻型增強漁排踏板用聚乙烯復合材料，其特征在于，所述的高密度聚乙烯的熔融指數（mfr，190℃/5kg）=1.9～2.1（g/10min）。3.根據權利要求1所述的抗藻型增強漁排踏板用聚乙烯復合材料，其特征在于，所述的氯化聚乙烯復合改性棕櫚纖維中，氯化聚乙烯的分子量為15萬～30萬。4.根據權利要求1所述的抗藻型增強漁排踏板用聚乙烯復合材料，其特征在于，所述的潤滑劑為硬脂酸鋅。5.根據權利要求1所述的抗藻型增強漁排踏板用聚乙烯復合材料，其特征在于，所述的母為藍母、紅母、黃母、橙母中的一種及黑母。6.根據權利要求1所述的抗藻型增強漁排踏板用聚乙烯復合材料，其特征在于，所述的復合改性棕櫚纖維包括以下制備方法：s1：將10份～25份的棕櫚纖維粉末在室溫下用球磨機研磨10min～15min，使用質量分數為6%～8%的碳酸鈉溶液浸泡5h處理研磨后的棕櫚纖維粉末，然后過濾出堿處理的棕櫚纖維，烘干后裝袋密封備用；s2：將s1中堿處理的棕櫚纖維與氯化度為10%～20%的2份～5份氯化聚乙烯在體積比為1:5無水乙醇和甲苯混合液中60℃～80℃條件下加熱回流6h～10h，然后抽濾，去離子水反復洗滌至中性，60℃烘干，獲得復合改性棕櫚纖維。7.根據權利要求1所述的抗藻型增強漁排踏板用聚乙烯復合材料，其特征在于，所述的功能填料中，硅灰石的粒度分別為300目和2000目。8.根據權利要求1所述的抗藻型增強漁排踏板用聚乙烯復合材料，其特征在于，所述的功能填料的制備方法如下：s1：將1份～1.5份粒度為300目的硅灰石和4份～6.5份的2000目的硅灰石置于同一容器中，往容器中加入水并攪拌5min～8min形成硅灰石濁液，靜置直至沉降完全，瀝去上層溶液，將沉降物70℃烘干至恒重，即得表面疏松的硅灰石；s2：將表面疏松的硅灰石置于容器中，加入等量的聚乙二醇和無水乙醇，在60r/min～80r/min的攪拌速度下攪拌2h～3h，過濾后用80℃的熱水洗滌2次～3次，然后置于烘箱中120℃條件下烘干至恒重，得到聚乙二醇表面包覆硅灰石；s3：將聚乙二醇表面包覆硅灰石置于容器中，加入10份～12份的山梨酸和0.01份～0.02份的濃硫酸，在50℃下攪拌1h～2h，取出過濾，用80℃熱水洗滌2次～3次，即得山梨酸改性硅灰石。9.根據權利要求1所述的抗藻型增強漁排踏板用聚乙烯復合材料，其特征在于，還包括其制備方法，如下：
s1：將50%重量份的高密度聚乙烯、復合改性棕櫚纖維、功能填料、潤滑劑和母投入高速混合機中，在110℃的溫度及600r/min攪拌速度下攪拌10min，得到混料1；s2：將混料1通過擠出造粒設備得到粒料1；s3：將剩余的50%重量份的高密度聚乙烯、粒料1通過混合機在常溫下200r/min條件下混合10min，投入擠出造粒設備中得到粒料2，粒料2即為抗藻型增強漁排踏板用聚乙烯復合材料；其中s1和s3中擠出造粒設備的機筒溫度在170℃～190℃，切割轉速為40r/min～80r/min。
技術總結
本發明屬于海洋養殖裝備材料技術領域，具體涉及一種抗藻型增強漁排踏板用聚乙烯復合材料，包括高密度聚乙烯、復合改性棕櫚纖維、功能填料、潤滑劑和母。將棕櫚纖維進行相容性的復合改性以及制備具有抗藻性的功能填料，結合棕櫚纖維斷裂強度高的優異性能，同時功能填料也具有一定的增強性，利用以上原料共混增強聚乙烯材料，制備方法簡單，實用性強，提高材料的使用壽命，一定程度上促進海洋經濟。一定程度上促進海洋經濟。
