CN102485781A - 大型容器内衬用聚乙烯组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大型容器内衬用聚乙烯组合物，包括聚乙烯、改性剂、抗氧剂，与现有技术相比，本发明采用多种改性剂，结合传统的抗氧剂，协同改善聚乙烯的性能，通过增加聚乙烯树脂的极性，增加金属骨架和聚乙烯内衬的结合力来提高制品寿命，从源头上解决塑料内衬和金属骨架之间结合较差的问题。

Description

大型容器内衬用聚乙烯组合物

 

一、技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚乙烯组合物。该组合物可用于生产各种大型的钢衬塑中空制品，如化工储罐、化工设备等等。

二、技术背景

在化工行业中，大型容器是运输、储藏原料和产品不可缺少的设施，如用于运输的槽车罐和用于存放的贮罐，容器的腐蚀问题历来是设备管理的一个重要课题。一般碳钢容器会产生铁离子污染，达不到贮存要求。而全不锈钢罐体价格过于昂贵。为满足储藏品保质或贮罐本身防腐蚀需要，近年来通常采用衬塑的方法，用碳钢罐体加耐腐蚀塑料内衬，代替不锈钢材料，使容器的内部达到耐腐蚀的目的，可以大大节约成本。衬塑容器解决了全塑容器机械性能不高，不锈钢容器耐腐蚀性差、寿命短、成本高的缺点，衬塑容器逐步应用于化工、冶金、电力、医药、纺织等领域，也可用于民用储水箱等装置。（该原料不适合长期高温使用的容器）

聚乙烯是我国通用合成树脂中产量最大、应用最广泛的品种，由于聚乙烯具有优异的电绝缘性、良好的耐化学性、很低的吸水性和突出的耐寒性，无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70～-100℃)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良，因此，目前绝大多数钢衬塑容器采用聚乙烯内衬。聚乙烯钢衬塑容器既具有金属的机械强度，又具有优良的耐腐蚀性和致密性，具有重量轻、耐冲击、强韧、耐磨、防腐蚀、防静电、不龟裂、不起层、无毒、卫生并能承受负压(-720mmHg)，对工件没有外型要求等特点。

由于聚乙烯为非极性材料，金属为极性材料，两者的粘结性较差。针对这个问题，衬塑生产厂往往通过工艺和设备来进行调整，通常的做法是在衬塑层内引入金属网，采用金属龟甲网及拉筋压焊在钢壳体内表面上，形成龟甲衬里骨架，从表面上看，聚乙烯内衬与龟甲网和金属拉筋交织为一体，牢固地结合在被村设备的内表面上，在一定程度上消除了缺陷，延长了设备的使用寿命。但是没有从根本上改变聚乙烯内衬和金属壳体的粘结性，随着金属网壳体和聚乙烯接触面的增加，聚乙烯和金属的界面面积增加，两者的界面粘结存在缺陷，影响了容器的使用寿命。

目前，尚未见到文献中有大型容器内衬用聚乙烯的报道。本发明通过添加多种改性剂和助剂对聚乙烯原料进行改性，增加聚乙烯和金属的接触面和接触力，从而有效地改善钢衬塑容器的耐久性，延长容器使用寿命，且工作机理简单，适用性广泛，使用效果显著。

目前大型容器衬塑生产厂仅限于对工艺和设备的调整来提高制品性能、延长制品的使用寿命，但是没有从根本上改变聚乙烯内衬和金属壳体的粘结性，随着金属网壳体和聚乙烯接触面的增加，聚乙烯和金属的界面面积增加，界面缺陷增加，一定程度上影响了容器的使用寿命。

三、发明内容

本发明目的是提供一种大型容器内衬用聚乙烯组合物，尤其是大型容器内衬用聚乙烯组合物；本发明目的是通过添加多种改性剂和助剂对聚乙烯原料进行改性，增加聚乙烯和金属的接触面和接触力，克服现有技术的不足，提供一种综合性能优异的聚乙烯组合物。

本发明提供的大型容器内衬用聚乙烯组合物，包括以下组分：

聚乙烯                                 100重量份

第一、第二改性剂                  2-15重量份

抗氧剂                                0.01-0.05重量份

其中，所述的聚乙烯，其密度为0.910～0.935g/10cm3，熔体流动速率为2～10g/10min。所述的第一改性剂是指聚乙二醇己二酸磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、二月桂基磷酸酯钠盐、十八烷基甲苯磺酸钠、亚乙基双硬酯酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基二苯醚磺酸盐、山梨糖醇酐单月桂酸酯、单硬脂酸甘油酯、二乙酰单甘油酯、聚氧乙烯单硬脂酸甘油酯或脂肪酸聚氧乙烯酯；第二改性剂为丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物、马来酸-丙烯酸共聚物、马来酸-丙烯酸甲酯共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯、EVA、EEA或EMMA等聚乙烯官能化产物中的一种、二种或三种。所述第二改性剂之一为MAA-g-PE、马来酸-丙烯酸共聚物或马来酸-丙烯酸甲酯共聚物，2~3重量份；所述第二改性剂之二为EEA、EVA或EMMA，5重量份；所述的抗氧化剂无特别制定，现有技术的抗氧剂均适用本发明，比如常用的抗氧剂1010、168等。

本发明的有益效果是：目前国内大型容器衬塑生产厂仅限于对工艺和设备的调整，但是没有从根本上改变聚乙烯内衬和金属壳体的粘结性，本发明的大型容器衬塑用聚乙烯组合物，在协调其物理机械性能的前提下，树脂极性增加，与水的接触角降低，低于50°，其生产的内衬具有与金属壳体永久的亲和性，进一步增加了金属骨架和聚乙烯内衬的结合力。本发明采用多种改性剂，结合传统的抗氧剂，协同改善聚乙烯的性能，通过增加聚乙烯树脂的极性，增加金属骨架和聚乙烯内衬的结合力来提高制品寿命，从源头上解决塑料内衬和金属骨架之间结合较差的问题，从而进一步保证危化品的储存和运输安全，也保证金属内衬塑料器物的使用安全性和耐久性。

与现有技术相比，由本发明提供的聚乙烯组合物，从源头上解决塑料内衬和金属骨架之间结合较差的问题，从而进一步保证了危化品的储存和运输安全、延长了制品的使用寿命。

具体实施方式

以下实例中，EVA中文名称为乙烯-醋酸乙烯共聚物；

            EEA中文名称乙烯-丙烯酸共聚物

            EMMA中文名称乙烯-甲基丙烯酸共聚物

            MMA-g-PE中文名称甲基丙烯酸甲酯接枝聚乙烯

拉伸强度——采用GB/T 1040.2-2006规定进行测试。

Izod缺口冲击强度——采用GB/T 1843-2008规定进行测试。

弯曲强度——采用GB/T 9341-2008规定进行测试。

耐环境应力开裂——采用GB/T 1842-2008规定进行测试。

接触角——采用承德试验机有限公司的JY-82接触角测定仪进行测量。

实施例1：

聚乙烯（PE，典型是LLDPE牌号DFDA7042）100份（均为重量份，下同）

MAA-g-PE                       3份

二乙酰单甘油酯               3份

EMMA                             5份

1010                         0.05份

实施例2：

聚乙烯（PE，LLDPE 牌号YLF-1802）100份

EVA                                                     2份

MAH-g-PE（聚乙烯接枝马来酸酐）      1份

丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物                     2份

脂肪酸聚氧乙烯酯                                  3份

168                                                   0.01份

实施例3：

聚乙烯（PE，LLDPE 牌号DFDA7042）       100份

十八烷基甲苯磺酸钠                                         3份

MAH-g-PE                                                         1份

亚乙基双硬酯酰胺                                            2份

168                                                              0.02份

实施例4：

聚乙烯（PE，LLDPE牌号DFDA7042）      100份

聚氧乙烯单硬脂酸甘油酯                             4份

脂肪醇聚氧乙烯醚                                        2份

GMA-g-PE                                                     3份

1010                                                       0.01份

实施例5：

聚乙烯（PE，LLDPE牌号DFDA7042）   100份

十二烷基二苯醚磺酸盐                                3份

单硬脂酸甘油酯                                          3份

EA-g-PE                                                      1份

168                                                     0.01份

实施例6

聚乙烯（PE，LLDPE 牌号YLF-1802）      100份

EEA                                                              1份

脂肪酸聚氧乙烯酯                                       1份 

1010                                                      0.01份

实施例7：

聚乙烯（PE，LLDPE 牌号YLF-1802）   100份

EAA                                                            2份

二乙酰单甘油酯                                         1份

丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物                         2份

1010                                                     0.05份

实施例8：

聚乙烯（PE，LLDPE牌号DFDA7042）    100份

十八烷基甲苯磺酸钠                               3份

脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯                      1份

AA-g-PE                                                 2份

168                                                 0.02份

实施例9：

聚乙烯（PE，LLDPE 牌号YLF-1802） 100份

聚氧乙烯单硬脂酸甘油酯                    1份

EVA                                                       2份 

MAH-g-PE                                            2份

单硬脂酸甘油酯                                    1份

1010                                             0.01份

实施例10：

聚乙烯（PE，LLDPE牌号DFDA7042）   100份

EMMA                                                         5份

MAA-g-PE                                                  6份

二乙酰单甘油酯                                          2份

聚乙二醇己二酸磷酸酯                               2份

168                                                    0.05份 

各实施例数据

	拉伸强度MA	缺口冲击强度（kJ/m2  23 ℃）	弯曲强度MA	耐环境应力开裂	与水接触角 °
						例1	12.6	41.9	395	＞500	46
例2	12.7	42	399	＞500	48
						例3	12.3	41.7	385	＞500	43
例4	12.9	41.9	387	＞500	45
						例5	12.6	42.5	379	＞500	40
例6	13	42	378	＞500	49
						例10	12.3	39	391	＞500	47
对比例	12.8	42.1	383	＞500	95

注：表中对比例中比较的树脂为目前大型容器衬塑生产厂家所采用的聚乙烯树脂。

例1中采用马来酸-丙烯酸共聚物或马来酸-丙烯酸甲酯共聚物代替MAA-g-PE均可以达到同样效果。EEA、EVA取代 EMMA有同样的效果。

采用亚乙基双硬酯酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基二苯醚磺酸盐、山梨糖醇酐单月桂酸酯、单硬脂酸甘油酯、聚氧乙烯单硬脂酸甘油酯或脂肪酸聚氧乙烯酯取代二乙酰单甘油酯亦有同样效果。

    例2中采用EEA、EMMA取代 EVA有同样的效果。MAH-g-PE（聚乙烯接枝马来酸酐）添加到3份，丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物添加到3份，得到的树脂的表面性能更好。

例3中，十二烷基二苯醚磺酸盐取代十八烷基甲苯磺酸钠，山梨糖醇酐单月桂酸酯、单硬脂酸甘油酯或二乙酰单甘油酯取代亚乙基双硬酯酰胺取得同样效果。

例4中采用脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、山梨糖醇酐单月桂酸酯、单硬脂酸甘油酯、二乙酰单甘油酯取代聚氧乙烯单硬脂酸甘油酯，丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物取代GMA-g-PE取得同样效果。

例5中，二月桂基磷酸酯钠盐、十八烷基甲苯磺酸钠取代十二烷基二苯醚磺酸盐，二乙酰单甘油酯、聚氧乙烯单硬脂酸甘油酯取代单硬脂酸甘油酯取得同样效果。

表中数据表明，本发明的大型容器衬塑用聚乙烯组合物，在协调其物理机械性能的前提下，树脂极性增加，与水的接触角降低，低于50°，其生产的内衬具有与金属壳体永久的亲和性，进一步增加了金属骨架和聚乙烯内衬的结合力。

Claims (3)

1.大型容器内衬用聚乙烯组合物，其特征是包括以下组分：

聚乙烯                                100重量份

第一、第二改性剂                  2～15重量份

抗氧剂                               0.01～0.05重量份

其中，所述的聚乙烯，其密度为0.910～0.935g/10cm³，熔体流动速率为2～10g/10min；所述的第一改性剂是指聚乙二醇己二酸磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、二月桂基磷酸酯钠盐、十八烷基甲苯磺酸钠、亚乙基双硬酯酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基二苯醚磺酸盐、山梨糖醇酐单月桂酸酯、单硬脂酸甘油酯、二乙酰单甘油酯、聚氧乙烯单硬脂酸甘油酯或脂肪酸聚氧乙烯酯；

第二改性剂为丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物、马来酸-丙烯酸共聚物、马来酸-丙烯酸甲酯共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯、EVA、EEA或EMMA等聚乙烯官能化产物中的一种、二种或三种；

所述的抗氧化剂是168或1010。

2.根据权利要求1所述的大型容器内衬用聚乙烯组合物，其特征是：

聚乙烯                               100重量份

第一改性剂                            1～6重量份

第二改性剂                            1～9重量份

168或1010                              0.01重量份。

3.根据权利要求1所述的大型容器内衬用聚乙烯组合物，其特征是：

所述第一改性剂为亚乙基双硬酯酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基二苯醚磺酸盐、山梨糖醇酐单月桂酸酯、单硬脂酸甘油酯、聚氧乙烯单硬脂酸甘油酯或脂肪酸聚氧乙烯酯或二乙酰单甘油酯：                                                           2重量份；

所述第二改性剂之一为MAA-g-PE、马来酸-丙烯酸共聚物或马来酸-丙烯酸甲酯共聚物： 2～3重量份；

所述第二改性剂之二为EEA、EVA或EMMA           5重量份；

168或1010                                                                    0.05重量份。