CN103087267B - 一种用于改进高密度聚乙烯escr性能的配方及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于改进高密度聚乙烯ESCR性能的配方及其制备方法，属于高分子材料技术领域，它由如下重量组份高密度聚乙烯100份、不饱和硅烷0.5-1.25份、引发剂0.01-0.05份，三者经混合、双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，干燥4小时后真空包装得到。本发明通过采用上述技术，将硅烷基团引入到聚乙烯分子链中并实现聚乙烯大分子链自由基的扩链，增大聚乙烯分子链之间的相互作用力，从而使熔体流动指数MI显著下降，有利于提高树脂在成型中的熔体强度，生产出性能更优异的产品；另一方面也会使晶片间的系带分子浓度增大，提高ESCR性能达到1000h以上，其构思新颖、工艺合理、操作方便、投资小，能实现工业化大批量生产的要求。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种采用硅烷接枝技术，实现了高结晶度聚乙烯的硅烷接枝，使其ESCR性能得到显著提升的用于改进高密度聚乙烯ESCR性能的方法。
背景技术
众所周知，要想保证高密度聚乙烯较高的拉伸屈服强度，其耐环境应力开裂（ESCR）性能必然有所下降。特别是对于一些中空料来说，由于较差的ESCR性能，严重限制了其应用范围。如今，可通过提高聚乙烯分子量或双峰技术来同时达到较高的拉伸屈服强度和ESCR性能，但往往由于成本较高、聚合工艺复杂，同样限制了其应用范围。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于在不牺牲高密度聚乙烯树脂拉伸屈服强度的前提下，提升树脂的ESCR性能，扩大其应用范围的用于改进高密度聚乙烯ESCR性能的方法。
所述的一种用于改进高密度聚乙烯ESCR性能的配方，其特征在于包括如下重量组份及份数：
高密度聚乙烯100份
不饱和硅烷 0.5-1.25份
引发剂 0.01-0.05份。
所述的一种用于改进高密度聚乙烯ESCR性能的配方，其特征在于包括如下重量组份及份数：
高密度聚乙烯100份
不饱和硅烷 0.5-1.2份
引发剂 0.01-0.04份。
所述的一种用于改进高密度聚乙烯ESCR性能的配方，其特征在于包括如下重量组份及份数：
高密度聚乙烯100份
不饱和硅烷 0.8-1.0份
引发剂 0.02-0.03份。
所述的一种用于改进高密度聚乙烯ESCR性能的配方，其特征在于包括如下重量组份及份数：
高密度聚乙烯100份 不饱和硅烷 0.82份 引发剂0.02份。
所述的一种用于改进高密度聚乙烯ESCR性能的配方，其特征在于所述的不饱和硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷。
所述的一种用于改进高密度聚乙烯ESCR性能的配方，其特征在于所述的引发剂为2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷。
所述的一种用于改进高密度聚乙烯ESCR性能的配方，其特征在于所述的高密度聚乙烯为用于生产25L以下的小中空料，其密度为0.950-0.964g/cm3、熔融指数为0.5-4.0g/10min、分子量为50000-150000g/mol。
所述的一种用于改进高密度聚乙烯ESCR性能配方的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将高密度聚乙烯进行熔体流动指数的检测，设定熔体流动指数MI为0.5～4.0；
2）按重量称取高密度聚乙烯100份投入混合机中，再将不饱和硅烷0.5～1.25份和引发剂0.01～0.05份混合均匀后一起喷入该混合机内，在常温下混合5～8分钟，停机；
3）将上述混合好的混合物用双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，加工温度为180℃，双螺杆转速为250～300转/分；
4）将造粒好的硅烷接枝高密度聚乙烯母粒在80℃下干燥4小时后真空包装，备用。
所述的一种用于改进高密度聚乙烯ESCR性能配方的制备方法，其特征在于：
1）所述熔体流动指数为0.5≤MI＜1.0时，按如下重量份数投料：高密度聚乙烯100份、不饱和硅烷0.50～0.65份、引发剂0.01～0.015份；
2）所述熔体流动指数1.0≤MI＜1.5时，按如下重量份数投料：高密度聚乙烯100份、不饱和硅烷0.65～0.90份、引发剂0.015～0.025份；
3）所述熔体流动指数1.5≤MI＜2.0时，按如下重量份数投料：高密度聚乙烯100份、不饱和硅烷0.90～1.05份、引发剂0.025～0.035份；
4）所述熔体流动指数2.0≤MI＜3.0时，按如下重量份数投料：高密度聚乙烯100份、不饱和硅烷1.05～1.15份、引发剂0.035～0.045份；
5）当所述熔体流动指数3.0≤MI≤4.0时，按如下重量份数投料：高密度聚乙烯100份、不饱和硅烷1.15～1.25份、引发剂0.045～0.045份。
所述的一种用于改进高密度聚乙烯ESCR性能配方的制备方法，其特征在于所述的不饱和硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷，引发剂为2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷，高密度聚乙烯为用于生产25L以下的小中空料，其密度为0.950-0.964g/cm3、熔融指数为0.5-4.0g/10min、分子量为50000-150000g/mol。
通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1）本发明采用2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷为引发剂，引发效率高，可使高密度聚乙烯的接枝率达到0.15%～0.35%，非但不影响高密度聚乙烯中空料的结晶度，保持其优异的力学性能，反而由于聚乙烯大分子链的相互耦合而达到扩链的作用，进一步提高树脂的各项性能指标；
2）通过采用本发明的配方和制备方法，有效地提高高密度聚乙烯中空料的物化性能，降低熔体流动指数，大大提高了ESCR性能，本发明中所要求的硅烷接枝率只需达到0.10%到0.25%，实现即使有微量水份的存在，在产物中也不发生预交联，保持其良好的结晶度和结晶结构，从而不影响树脂的拉伸屈服强度，同时，由于不饱和硅烷中的硅烷基团的引入以及大分子自由基的扩链，使得聚乙烯分子链之间的作用力增大，从而使熔体流动指数MI显著下降，有利于提高树脂在成型中的熔体强度，生产出性能更优异的产品；另一方面也会使晶片间的系带分子浓度增大，显著提高ESCR性能，使ESCR达到1000h以上；
3）本发明构思新颖、工艺合理、操作方便、投资小，可以实现工业化大批量生产的要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案及效果作进一步的描述。但是，所使用的具体方法、配方和说明并不是对本发明的限制。
本发明的用于改进高密度聚乙烯ESCR性能的配方，包括如下重量组份及份数：
高密度聚乙烯100份，不饱和硅烷0.5-1.25份，引发剂0.01-0.05份。
优选重量组份及份数：
高密度聚乙烯100份，不饱和硅烷0.5-1.2份，引发剂0.01-0.04份。
更优重量组份及份数：
高密度聚乙烯100份，不饱和硅烷0.8-1.0份，引发剂0.02-0.03份。
最优重量组份及份数：
高密度聚乙烯100份 不饱和硅烷 0.82份 引发剂0.02份。
上述中，不饱和硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷；引发剂为2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷；高密度聚乙烯为用于生产25L以下的小中空料，其密度为0.950-0.964g/cm3、熔融指数为0.5-4.0g/10min、分子量为50000-150000g/mol。
上述配方的具体制备方法，包括以下步骤：
1）将高密度聚乙烯进行熔体流动指数的检测，设定熔体流动指数MI为0.5～4.0；
2）按重量称取高密度聚乙烯100份投入混合机中，再将不饱和硅烷0.5～1.25份和引发剂0.01～0.05份混合均匀后一起喷入该混合机内，在常温下混合5～8分钟，停机；
3）将上述混合好的混合物用双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，加工温度为180℃，双螺杆转速为250～300转/分；
4）将造粒好的硅烷接枝高密度聚乙烯母粒在80℃下干燥4小时后真空包装，备用。
本发明为了提高ESCR性能，对熔体流动指数及对应的配方份数作了研究，将不同范围的熔体流动指数所需的份数作了区别，具体如下：
1）所述熔体流动指数为0.5≤MI＜1.0时，按如下重量份数投料：高密度聚乙烯100份、乙烯基三甲氧基硅烷0.50～0.65份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.01～0.015份，优选重量份数为高密度聚乙烯100份、乙烯基三甲氧基硅烷0.5份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.01份，但不包括端值乙烯基三甲氧基硅烷0.65份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.015份；
2）所述熔体流动指数1.0≤MI＜1.5时，按如下重量份数投料：高密度聚乙烯100份、乙烯基三甲氧基硅烷0.65～0.90份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.015～0.025份；优选重量份数为高密度聚乙烯100份、乙烯基三甲氧基硅烷0.8份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.02份；不包括端值乙烯基三甲氧基硅烷0.90份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.025份；
3）所述熔体流动指数1.5≤MI＜2.0时，按如下重量份数投料：高密度聚乙烯100份、乙烯基三甲氧基硅烷0.90～1.05份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.025～0.035份；优选重量份数为高密度聚乙烯100份、乙烯基三甲氧基硅烷0.95份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.03份，不包括端值乙烯基三甲氧基硅烷1.05份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.035份；
4）所述熔体流动指数2.0≤MI＜3.0时，按如下重量份数投料：高密度聚乙烯100份、乙烯基三甲氧基硅烷1.05～1.15份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.035～0.045份，优选重量份数为高密度聚乙烯100份、乙烯基三甲氧基硅烷1.1份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.04份，不包括端值乙烯基三甲氧基硅烷1.15份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.045份；
5）当所述熔体流动指数3.0≤MI≤4.0时，按如下重量份数投料：高密度聚乙烯100份、乙烯基三甲氧基硅烷1.15～1.25份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.045～0.05份，优选重量份数为高密度聚乙烯100份、乙烯基三甲氧基硅烷1.2份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.045份，包括端值乙烯基三甲氧基硅烷1.25份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.05份。
实施例1：本发明所述的改性方法由下列组份及重量份配制：当检测高密度聚乙烯的熔体流动指数MI=0.5～1.0时，则取高密度聚乙烯100份、乙烯基三甲氧基硅烷0.5份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.01份，备用；其使用方法如下，先将上述的100份高密度聚乙烯置于混合机内，再将上述0.5份乙烯基三甲氧基硅烷和0.01份2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷混合均匀后喷入混合机内，在常温下开机搅拌5～8分钟。再用双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，加工温度为180℃，双螺杆转速为250～300转/分；将造粒好的硅烷接枝高密度聚乙烯母粒在80℃下干燥4小时后真空包装，即可用于样品制备，进行力学性能和ESCR性能的测试，结果列于表1。
实施例2：本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：当所述的高密度聚乙烯的熔体流动指数MI=1.0～1.5时，则取高密度聚乙烯100份、乙烯基三甲氧基硅烷0.8份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.02份。
实施例3：本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：当所述的高密度聚乙烯的熔体流动指数MI=1.5～2.0时，则取高密度聚乙烯100份、乙烯基三甲氧基硅烷0.95份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.03份。
实施例4：本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：当所述的高密度聚乙烯的熔体流动指数MI=2.0～3.0时，则取高密度聚乙烯100份、乙烯基三甲氧基硅烷1.1份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.04份。
实施例5：本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：当所述的高密度聚乙烯的熔体流动指数MI=3.0～4.0时，则取高密度聚乙烯100份、乙烯基三甲氧基硅烷1.2份、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷0.045份。
表1 为实施例1-5的配方性能指标
| 实施例 | 拉伸屈服强度(MPa) | 断裂伸长率(%) | ESCR，F50(h) | 熔体流动指数MI(g/10min) | 硅烷接枝率(%) |
| 纯中空料 | ≥26 | ≥800 | 30～400 | 0.5～4.0 | — |
| 1 | 28.5±0.3 | 790±54 | ≥1000 | 0.11 | 0.25 |
| 2 | 27.4±0.6 | 810±61 | ≥1000 | 0.13 | 0.21 |
| 3 | 27.7±0.5 | 822±68 | ≥1000 | 0.14 | 0.18 |
| 4 | 26.9±0.4 | 835±46 | ≥1000 | 0.14 | 0.15 |
| 5 | 25.9±0.6 | 865±70 | ≥1000 | 0.16 | 0.10 |
从表1中可看出，本发明中所要求的硅烷接枝率只需达到0.10%到0.25%，从而实现即使有微量水份的存在，在产物中也不发生预交联，保持其良好的结晶度和结晶结构，从而不影响树脂的拉伸屈服强度。同时，由于硅烷基团的引入以及大分子自由基的扩链，使得聚乙烯分子链之间的作用力增大，从而使熔体流动指数MI显著下降，有利于提高树脂在成型中具有一定的熔体强度，生产出性能更优异的产品；另一方面也会使晶片间的系带分子浓度增大，显著提高ESCR性能达1000h以上。
Claims (1)
1.一种用于改进高密度聚乙烯ESCR性能的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将高密度聚乙烯进行熔体流动指数的检测，设定熔体流动指数MI为0.5～4.0 g/10min，
a所述熔体流动指数为0.5 g/10min≤MI＜1.0 g/10min时，按如下重量份数投料：高密度聚乙烯100份、不饱和硅烷0.50～0.65份、引发剂0.01～0.015份；
b所述熔体流动指数1.0 g/10min≤MI＜1.5 g/10min时，按如下重量份数投料：高密度聚乙烯100份、不饱和硅烷0.65～0.90份、引发剂0.015～0.025份；
c所述熔体流动指数1.5 g/10min≤MI＜2.0 g/10min时，按如下重量份数投料：高密度聚乙烯100份、不饱和硅烷0.90～1.05份、引发剂0.025～0.035份；
d所述熔体流动指数2.0 g/10min≤MI＜3.0 g/10min时，按如下重量份数投料：高密度聚乙烯100份、不饱和硅烷1.05～1.15份、引发剂0.035～0.045份；
e当所述熔体流动指数3.0 g/10min≤MI≤4.0 g/10min时，按如下重量份数投料：高密度聚乙烯100份、不饱和硅烷1.15～1.25份、引发剂0.045～0.05份；
2）按重量称取高密度聚乙烯100份投入混合机中，再将不饱和硅烷和引发剂混合均匀后一起喷入该混合机内，在常温下混合5～8分钟，停机；
3）将上述混合好的混合物用双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，加工温度为180℃，双螺杆转速为250～300转/分；
4）将造粒好的硅烷接枝高密度聚乙烯母粒在80℃下干燥4小时后真空包装，备用，所述的不饱和硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷，引发剂为2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷，高密度聚乙烯为用于生产25L以下的小中空料，其密度为0.950-0.964g/cm3、分子量为50000-150000g/mol。
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| CN102702436A (zh) * | 2012-06-11 | 2012-10-03 | 上海清远管业科技有限公司 | 埋地塑料排水管道专用料及其制造方法 |
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| CN103087267A (zh) | 2013-05-08 |
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