本發明屬于高分子材料技術領域，特別是指一種高性能PE復合材料及其制備方法。
背景技術：
聚乙烯(PE)作為常見的熱塑性塑料，應用十分廣泛。但是隨著科技的發展，它在一些物理性能要求高，介電性能高的應用領域里不能滿足要求，這大大限制了PE復合材料在這些特殊領域上的應用。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種高性能PE復合材料及其制備方法，以提高PE復合材料的力學性能及介電常數。
本發明是通過以下技術方案實現的：
一種高性能PE復合材料，由以下重量份的組分制成：
所述PE-g-PS的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取一定量的PE、過氧化苯甲酰、羥基磷酸鈣、十二烷基苯磺酸鈉、聚苯乙烯及水；
(2)將所稱取的物品混合后，在100-120℃的油浴反應6-8h；
(3)反應結束后使用真空泵進行真空抽濾，抽濾后置于60-80℃的真空干燥箱干燥2-4h既得產物PE-g-PS。
所述PE、所述過氧化苯甲酰、所述羥基磷酸鈣、所述十二烷基苯磺酸鈉及聚苯乙烯的質量比為60-80：2-4：1-3：2-6：20-40。
所述PS-TiO2的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取一定量的PS、納米TiO2、過硫酸鉀、NaCl及十二烷基苯磺酸鈉；
(2)將KPS、十二烷基苯磺酸鈉、PS及納米TiO2混合后，在140-180℃的油浴反應8-12h，然后再加入NaCl破乳7-13h，過濾洗滌既得PS-TiO2。
所述納米TiO2直徑為30-70nm。
所述PS、所述納米TiO2、所述過硫酸鉀、所述NaCl及所述十二烷基苯磺酸鈉的質量比為70-90：15-25：2-4：5-9：1-3。
所述抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯中的一種或幾種的混合。
所述潤滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或硬脂酸鉀中的一種或多種。
一種上述任一項的高性能PE復合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取60份-80份的PE、20份-30份PE-g-PS、4份-8份PS-TiO2、0.1份-0.5份抗氧劑、0.1份-0.3份潤滑劑混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PE復合材料。
優選地，所述步驟(2)具體為：將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機的料斗中擠出造粒，其中，所述雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區，一區溫度140～180℃，二區溫度180～220℃，三區溫度180～220℃，四區溫度180～220℃，五區溫度180～220℃，六區溫度180～220℃，機頭溫度180～220℃,螺桿轉速200～280r/min。
本發明的有益效果是：
1、PE-g-PS的作用主要有以下兩點：①它可以作為相容劑，有利于改善PE和PS-TiO2的之間界面，改善PS-TiO2在PE基體的分散作用，提高材料的物理性能。②PE-g-PS的分子鏈段上有苯環側鏈，苯環本身具有儲存電荷的能力，因此PE復合材料的介電常數數值會得到提高。
2、PS-TiO2的作用主要有以下兩點：①本發明合成的PS-TiO2雜化粒子的結構是類似于層包層的，這有利于納米TiO2的PE基體間的分散，提高材料的物理性能。②由于PS-TiO2對PE復合材料能起到異相成核的作用，從而提高PE復合材料的物理性能。③納米TiO2的介電常數本身就比PE高，所以PS-TiO2的添加提高了PE復合材料的介電常數。
3、合成的新PE復合材料不但物理性能優異，介電常數也高，提高了PE復合材料的應用范圍。
具體實施方式
以下通過實施例來詳細說明本發明的技術方案，以下的實施例僅是示例性的，僅能用來解釋和說明本發明的技術方案，而不能解釋為是對本發明技術方案的限制。
本申請提供一種高性能PE復合材料，由以下重量份的組分制成：
PE-g-PS的制備方法如下：
(1)稱取一定量的PE、過氧化苯甲酰(BPO)、羥基磷酸鈣、十二烷基苯磺酸鈉、聚苯乙烯(PS)及水；其中的PE、BPO、羥基磷酸鈣、十二烷基苯磺酸鈉、聚苯乙烯的質量比為(60-80)：(2-4)：(1-3)：(2-6)：(20-40)。
(2)將所稱取的物品投入至三口燒瓶中，在100-120℃的油浴反應6-8h。
(3)反應結束后使用真空泵進行真空抽濾，抽濾后置于60-80℃的真空干燥箱干燥2-4h既得產物PE-g-PS。
PS-TiO2的制備方法如下：
(1)稱取一定量的PS、納米TiO2、過硫酸鉀(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸鈉；納米TiO2直徑為30-70nm；其中的PS、納米TiO2、過硫酸鉀(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸鈉的質量比為(70-90)：(15-25)：(2-4)：(5-9)：(1-3)。
(2)將KPS、十二烷基苯磺酸鈉、PS、納米TiO2投入至三口燒瓶中，在140-180℃的油浴反應8-12h，然后再加入NaCl破乳7-13h，過濾洗滌既得PS-TiO2。
抗氧劑為巴斯夫公司的三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯(簡稱Irganox168)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(簡稱Irganox1010)和1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯(簡稱Irganox1330)中的一種或幾種的混合。
潤滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或硬脂酸鉀中的一種或多種。
一種上述任一項的高性能PE復合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)稱取60份-80份的PE、20份-30份PE-g-PS、4份-8份PS-TiO2、0.1份-0.5份抗氧劑、0.1份-0.3份潤滑劑混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PE復合材料。
優選地，所述步驟(2)具體為：將步驟(1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機的料斗中擠出造粒，即得到PE復合材料，其中，所述雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區，一區溫度140～180℃，二區溫度180～220℃，三區溫度180～220℃，四區溫度180～220℃，五區溫度180～220℃，六區溫度180～220℃，機頭溫度180～220℃,螺桿轉速200～280r/min。
本發明的各實施例中所用的原料如下：
PE(型號0235)，韓國LG；PS(型號SKH-127)，韓國SK；納米TiO2，蕪湖華泰化工；十二烷基苯磺酸鈉，濟南凱信化工；KPS,濟南豐樂化工；BPO,東營市海京化工；羥基磷酸鈣，上海晨鳥化工；NaCl，太倉美達試劑；硬脂酸鈣，湖北中料化工；硬質酸鈉，湖北興銀河化工；硬脂酸鉀，鄭州邦諾化工；抗氧劑(型號Irganox168、Irganox1010、Irganox1330)，瑞士汽巴精化。
本發明所用的測試儀器如下：
ZSK30型雙螺桿擠出機，德國W&P公司；JL-1000型拉力試驗機，廣州市廣才實驗儀器公司生產；HTL900-T-5B型注射成型機，海太塑料機械有限公司生產；XCJ-500型沖擊測試機，承德試驗機廠生產；QT-1196型拉伸測試儀，東莞市高泰檢測儀器有限公司；QD-GJS-B12K型高速攪拌機，北京恒奧德儀器儀表有限公司，日本AET微波介電常數測量儀，北京亞銘科技有限公司。
PE-g-PS的制備
制備例1
PE-g-PS的制備方法如下：
(1)稱取一定量的PE、過氧化苯甲酰(BPO)、羥基磷酸鈣、十二烷基苯磺酸鈉、聚苯乙烯(PS)及水；其中的PE、BPO、羥基磷酸鈣、十二烷基苯磺酸鈉、聚苯乙烯的質量比為60：2：1：2：20。
(2)將所稱取的物品投入至三口燒瓶中，在100-120℃的油浴反應6-8h。
(3)反應結束后使用真空泵進行真空抽濾，抽濾后置于60-80℃的真空干燥箱干燥2-4h既得產物PE-g-PS。
制備例2
PE-g-PS的制備方法如下：
(1)稱取一定量的PE、過氧化苯甲酰(BPO)、羥基磷酸鈣、十二烷基苯磺酸鈉、聚苯乙烯(PS)及水；其中的PE、BPO、羥基磷酸鈣、十二烷基苯磺酸鈉、聚苯乙烯的質量比為60：4：3：6：40。
(2)將所稱取的物品投入至三口燒瓶中，在100-120℃的油浴反應6-8h。
(3)反應結束后使用真空泵進行真空抽濾，抽濾后置于60-80℃的真空干燥箱干燥2-4h既得產物PE-g-PS。
制備例3
PE-g-PS的制備方法如下：
(1)稱取一定量的PE、過氧化苯甲酰(BPO)、羥基磷酸鈣、十二烷基苯磺酸鈉、聚苯乙烯(PS)及水；其中的PE、BPO、羥基磷酸鈣、十二烷基苯磺酸鈉、聚苯乙烯的質量比為80：2：1：2：20。
(2)將所稱取的物品投入至三口燒瓶中，在100-120℃的油浴反應6-8h。
(3)反應結束后使用真空泵進行真空抽濾，抽濾后置于60-80℃的真空干燥箱干燥2-4h既得產物PE-g-PS。
制備例4
PE-g-PS的制備方法如下：
(1)稱取一定量的PE、過氧化苯甲酰(BPO)、羥基磷酸鈣、十二烷基苯磺酸鈉、聚苯乙烯(PS)及水；其中的PE、BPO、羥基磷酸鈣、十二烷基苯磺酸鈉、聚苯乙烯的質量比為80：4：3：6：40。
(2)將所稱取的物品投入至三口燒瓶中，在100-120℃的油浴反應6-8h。
(3)反應結束后使用真空泵進行真空抽濾，抽濾后置于60-80℃的真空干燥箱干燥2-4h既得產物PE-g-PS。
制備例5
PE-g-PS的制備方法如下：
(1)稱取一定量的PE、過氧化苯甲酰(BPO)、羥基磷酸鈣、十二烷基苯磺酸鈉、聚苯乙烯(PS)及水；其中的PE、BPO、羥基磷酸鈣、十二烷基苯磺酸鈉、聚苯乙烯的質量比為70：3：2：5：30。
(2)將所稱取的物品投入至三口燒瓶中，在100-120℃的油浴反應6-8h。
(3)反應結束后使用真空泵進行真空抽濾，抽濾后置于60-80℃的真空干燥箱干燥2-4h既得產物PE-g-PS。
PS-TiO的制備
制備例6
PS-TiO2的制備方法如下：
(1)稱取一定量的PS、納米TiO2、過硫酸鉀(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸鈉；納米TiO2直徑為30-70nm；其中的PS、納米TiO2、過硫酸鉀(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸鈉的質量比為70：15：2：5：1。
(2)將KPS、十二烷基苯磺酸鈉、PS、納米TiO2投入至三口燒瓶中，在140-180℃的油浴反應8-12h，然后再加入NaCl破乳7-13h，過濾洗滌既得PS-TiO2。
制備例7
PS-TiO2的制備方法如下：
(1)稱取一定量的PS、納米TiO2、過硫酸鉀(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸鈉；納米TiO2直徑為30-70nm；其中的PS、納米TiO2、過硫酸鉀(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸鈉的質量比為70：25：4：9：3。
(2)將KPS、十二烷基苯磺酸鈉、PS、納米TiO2投入至三口燒瓶中，在140-180℃的油浴反應8-12h，然后再加入NaCl破乳7-13h，過濾洗滌既得PS-TiO2。
制備例8
PS-TiO2的制備方法如下：
(1)稱取一定量的PS、納米TiO2、過硫酸鉀(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸鈉；納米TiO2直徑為30-70nm；其中的PS、納米TiO2、過硫酸鉀(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸鈉的質量比為90：15：2：5：1。
(2)將KPS、十二烷基苯磺酸鈉、PS、納米TiO2投入至三口燒瓶中，在140-180℃的油浴反應8-12h，然后再加入NaCl破乳7-13h，過濾洗滌既得PS-TiO2。
制備例9
PS-TiO2的制備方法如下：
(1)稱取一定量的PS、納米TiO2、過硫酸鉀(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸鈉；納米TiO2直徑為30-70nm；其中的PS、納米TiO2、過硫酸鉀(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸鈉的質量比為90：25：4：9：3。
(2)將KPS、十二烷基苯磺酸鈉、PS、納米TiO2投入至三口燒瓶中，在140-180℃的油浴反應8-12h，然后再加入NaCl破乳7-13h，過濾洗滌既得PS-TiO2。
制備例10
PS-TiO2的制備方法如下：
(1)稱取一定量的PS、納米TiO2、過硫酸鉀(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸鈉；納米TiO2直徑為30-70nm；其中的PS、納米TiO2、過硫酸鉀(KPS)、NaCl、十二烷基苯磺酸鈉的質量比為80：20：3：7：2。
(2)將KPS、十二烷基苯磺酸鈉、PS、納米TiO2投入至三口燒瓶中，在140-180℃的油浴反應8-12h，然后再加入NaCl破乳7-13h，過濾洗滌既得PS-TiO2。
實施例1
(1)稱取60份PE、20份PE-g-PS、4份PS-TiO2、0.1份Irganox168、0.1份硬脂酸鈣混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PE復合材料P1。
其中雙螺桿擠出機各區溫度及螺桿轉速分別為：一區溫度140℃，二區溫度180℃，三區溫度180℃，四區溫度180℃，五區溫度180℃，六區溫度180℃，機頭溫度180℃；螺桿轉速200r/min。
實施例2
(1)稱取80份PE、30份PE-g-PS、8份PS-TiO2、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1330、0.2份Irganox1010、0.1份硬脂酸鈣、0.1份硬質酸鈉、0.1份硬脂酸鉀混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PE合材料P2。
其中雙螺桿擠出機各區溫度及螺桿轉速分別為：一區溫度180℃，二區溫度220℃，三區溫度220℃，四區溫度220℃，五區溫度220℃，六區溫度220℃，機頭溫度220℃；螺桿轉速280r/min。
實施例3
(1)稱取70份PE、25份PE-g-PS、6份PS-TiO2、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1010、0.1份硬脂酸鉀、0.1份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PE合材料P3。
其中雙螺桿擠出機各區溫度及螺桿轉速分別為：一區溫度160℃，二區溫度200℃，三區溫度200℃，四區溫度200℃，五區溫度200℃，六區溫度200℃，機頭溫度200℃；螺桿轉速240r/min。
實施例4
(1)稱取65份PE、23份PE-g-PS、5份PS-TiO2、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox1330、0.1份硬脂酸鉀、0.1份硬脂酸鈉混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PE復合材料P4。
其中雙螺桿擠出機各區溫度及螺桿轉速分別為：一區溫度175℃，二區溫度210℃，三區溫度210℃，四區溫度210℃，五區溫度210℃，六區溫度210℃，機頭溫度210℃；螺桿轉速230r/min。
實施例5
(1)稱取75份PE、20份PE-g-PS、5份PS-TiO2、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.1份硬脂酸鉀、0.1份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PE復合材料P5。
其中雙螺桿擠出機各區溫度及螺桿轉速分別為：一區溫度170℃，二區溫度205℃，三區溫度205℃，四區溫度205℃，五區溫度205℃，六區溫度205℃，機頭溫度205℃；螺桿轉速250r/min。
對比例1
(1)稱取65份PE、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.1份硬脂酸鉀、0.1份硬脂酸鋅混合并攪拌均勻，得到混合料；
(2)將步驟(1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PE復合材料D1。
其中雙螺桿擠出機各區溫度及螺桿轉速分別為：一區溫度170℃，二區溫度220℃，三區溫度220℃，四區溫度220℃，五區溫度220℃，六區溫度220℃，機頭溫度220℃；螺桿轉速250r/min。
性能測試：
將上述實施例1-5及對比例1制備的PE復合材料用注塑機制成樣條測試，測試數據如下表：
表1各實施例及對比例產品性能測試
從上表可以看出，從表中還可以看出實施例1-5的物理性能、介電常數都要好于對比例1。這大大擴展了PE復合材料的應用領域，具有非常重要的意義。
以上僅是本發明的優選實施方式的描述，應當指出，由于文字表達的有限性，而在客觀上存在無限的具體結構，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。