CN103205046B - Pe粉末 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种PE粉末，所述PE粉末由成核结晶部分以及高阻隔部分相互混合后制得；所述成核结晶部分以PE树脂、润滑剂、成核剂、颜料及界面改性剂为主要原料，经混合、挤出造粒、磨粉制得；所述高阻隔部分以PE树脂、润滑剂、经氯硅烷表面活化处理的片状填料、颜料及界面改性剂为主要原料，经混合、挤出造粒、磨粉制得。本发明一部分PE用成核结晶，形成高致密结构，其余部分PE用经氯硅烷表面处理后的高阻隔填料填充，形成迷宫效应；本发明部分致密部分高阻隔的结构，不仅具有很好的防腐性和阻隔性，同时具有热稳定性能好、使用寿命长、耐低温性能好等优点。

Description

PE粉末

技术领域

本发明属于化工领域，具体地说涉及一种PE粉末。 

背景技术

聚乙烯英文名称polyethylene，简称PE，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上，也包括乙烯与少量 α-烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能，其最低使用温度可达-70～-100℃，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀，但不耐具有氧化性质的酸，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良。 

聚乙烯依聚合方法、分子量高低、链结构之不同，分高密度聚乙烯、低密度聚乙烯及线性低密度聚乙烯。低密度聚乙烯(Low Density Polyethylene，LDPE)俗称高压聚乙烯，因密度较低，材质最软，主要用在塑胶袋、农业用膜等。高密度聚乙烯(High Density Polyethylene，HDPE)俗称低压聚乙烯，与LDPE及LLDPE相较，有较高之耐温、耐油性、耐蒸汽渗透性及抗环境应力开裂性，此外电绝缘性和抗冲击性及耐寒性能很好，目前主要应用于吹塑、注塑等领域。线型低密度聚乙烯(Linear Low Density Polyethylene，LLDPE)，则是乙烯与少量高级α-烯烃在催化剂存在下聚合而成之共聚物。LLDPE外观与LDPE相似，透明性较差些，惟表面光泽好，具有低温韧性、高模量、抗弯曲和耐应力开裂性，低温下抗冲击强度较佳等优点。 

聚乙烯可用挤出、注射、模塑、吹塑和熔纺等方法成型，广泛应用于工业、农业、包装及日常工业中，在中国应用相当广泛，薄膜是其最大的用户，约消耗低密度聚乙烯77%，高密度聚乙烯的18%，另外，注塑制品、电线电缆、中空制品等都在其消费结构中占有较大的比例，在塑料工业中占有举足轻重的地位。 

聚乙烯本身具有一定的防腐性以及阻隔性，想要进一步提伸其性能，有以下几个方法： 

一是通过结构致密化，使分子间隙缩小，其具体实现方法有：（1）成核，成核后，分子结晶度大，分子间隙致密，小分子腐蚀性物质难以入侵；（2）和高阻隔材料如聚偏二氯乙烯（PVDC）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVOH）、聚对苯二甲酸二乙脂（PET）等共混，PVDC是阻隔性能佳，PVDC加入后，其存在的空间可以阻止小分子物质的入侵腐蚀，进而降低整体涂层的腐蚀速度；（3）添加防腐性好的填料，耐腐蚀填料本身耐腐蚀性很好，加入后，其存在的空间可以完全阻止小分子物质的入侵腐蚀，进而降低整体涂层的腐蚀速度；而且片状结构可以形成迷宫效应，增大了小分子物质的移动距离，使腐蚀寿命提高2～3倍。

二是引入其他基团，可添加含氯、氟、磺酸等强极性基团的物质，如氯化石蜡（C-Wax）、氯化聚乙烯（CPE）、氯磺化聚乙烯（CSM），强极性基团可以阻止腐蚀性物质的侵入，海水腐蚀速度快主要原因是海水中的氯离子穿透能力强，含氯的材料对氯离子阻隔效果好。 

三是用氯的硅烷偶连剂进行改性，如氯丙基三乙氧基硅烷，其含有一定的氯，对氯离子的腐蚀有相当的阻隔性。 

但是，PVDC、C-Wax、CPE、CSM等的热稳定性不好，容易在150～250℃下，源源不断的分解出HCl分子，使涂层的防腐性、阻隔性等性能迅速降低；而仅加入片状填料后具有使涂层变脆的缺点，使寿命、耐低温性降低。 

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种防腐、阻隔性能优的PE粉末。 

一种PE粉末，所述PE粉末由成核结晶部分以及高阻隔部分相互混合后制得； 

所述成核结晶部分以PE树脂、润滑剂、成核剂、颜料及界面改性剂为主要原料，经混合、挤出造粒、磨粉制得；

所述高阻隔部分以PE树脂、润滑剂、经氯硅烷表面活化处理的片状填料、颜料及界面改性剂为主要原料，经混合、挤出造粒、磨粉制得；

成核结晶部分中，各原料用量为：熔指为3～5g/10min的PE树脂100重量份、润滑剂0.5～1重量份、成核剂0.3～1重量份、颜料1～3重量份、界面改性剂5～8重量份；

高阻隔部分中，各原料用量为：熔指为5～8g/10min的PE树脂100重量份、润滑剂0.5～1重量份、经氯硅烷表面活化处理的片状填料10～20重量份、颜料1～3重量份、界面改性剂10～20重量份；

其中，所述润滑剂为芥酸酰胺、油酸酰胺、硬脂酸钙中的任一种；

所述成核剂为HPN-20E、二亚苄基山梨糖醇、硬脂酸钙、聚4-甲氧基- 4'-丙烯酰氧苯甲酸苯酯中的任一种；

所述片状填料为玻璃鳞片、不锈钢鳞片、片状锌粉、片状铝粉中的任一种；

所述颜料为钛白粉、酞菁蓝、色素炭黑中的任一种；

所述界面改性剂为马来酸酐接枝PE、马来酸酐接枝POE、丙烯酸接枝PE中的任一种；

所述氯硅烷为γ-氯丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基甲基二甲氧基硅烷的一种，所述氯硅烷与片状填料的重量比为1～1.5：100。

优选地，所述润滑剂为芥酸酰胺，所述界面改性剂为马来酸酐接枝PE。 

芥酸酰胺的加入，可显著降低树脂的静、动摩擦因数，提高树脂的易加工性和薄膜的开口性，有效防止薄膜间粘连，增加薄膜或成型制品的手感和改善制品表面的光洁度。马来酸酐接枝PE，可以成为增进极性材料与非极性材料粘接性和相容性的桥梁；赋予了聚烯烃极性和可粘接性，只要加入少量马来酸酐接枝PE，就可以大幅度提高聚乙烯与填料之间的粘合力，使改性聚乙烯的抗张强度、弯曲强度、冲击强度明显提高。 

优选地，所述成核结晶部分和高阻隔部分的比例为3～7：7～3。 

优选地，所述成核结晶部分熔指为3～6g/10min，高阻隔部分熔指为4～8 g/10min。 

优选地，所述成核结晶部分与高阻隔部分的熔指差大于1 g/10min且小于1.5 g/10min。如果成核部分的熔指比阻隔部分熔指低1，即成核结晶区的分子量比阻隔区中PE树脂分子量大，在高温流平阶段，阻隔区PE树脂分子量小，黏度低，片状填料可以有一定的翻转可能，另外，两种粉末的混合，要可形成均一的涂层，两者的流动性差异不能太大，否则涂装面易形成橘皮。 

优选地，所述片状填料的粒径为200～300目，其径厚比大于50。 

优选地，所述磨粉后粉末粒径均为30～100目。 

优选地，所述成核结晶部分中，各原料用量为：熔指为3g/10min的PE树脂100重量份、芥酸酰胺0.5重量份、HPN-20E 0.3重量份、钛白粉1重量份及马来酸酐接枝PE 5重量份； 

所述高阻隔部分中，各原料用量为：熔指为5g/10min的PE树脂100重量份、芥酸酰胺0.5重量份、经γ-氯丙基三甲氧基硅烷表面活化处理的玻璃鳞片10重量份、钛白粉1重量份及马来酸酐接枝PE10重量份；其中，所述γ-氯丙基三甲氧基硅烷与玻璃鳞片的重量比为1：100。

优选地，所述成核结晶部分中，各原料用量为：熔指为5g/10min的PE树脂100重量份、芥酸酰胺1重量份、HPN-20E 1重量份、色素炭黑3重量份、马来酸酐接枝PE 8重量份； 

所述高阻隔部分中，各原料用量为：熔指8g/10min的PE树脂100重量份、芥酸酰胺1重量份、经γ-氯丙基三甲氧基硅烷表面活化处理的玻璃鳞片20重量份、色素炭黑3、马来酸酐接枝PE 20重量份；其中，所述γ-氯丙基三甲氧基硅烷与玻璃鳞片的重量比为1.5：100。

本发明所述的PE树脂，选用低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯。 

本发明PE成核结晶部分在熔化成膜时，会结晶，分子排列整齐，并和阻隔部分形成一定应力，使阻隔部分的片状填料受到一定的力，使其有层状排列的动力，在结晶不同步、不同程度的带领下，片状填料层呈层状分布，这种层状分布是迷宫阻隔的重要因数之一。 

片状填料要形成层状分布，而不是随机分布，因为只有层状分布才可形成迷宫效应；另外，片状填料在制粉、磨粉过程中，片状结构不能被破坏，否则没有形成层状结构的基础。 

本发明一部分PE用成核结晶，形成高致密结构，其余部分PE用经氯硅烷表面处理后的高阻隔填料填充，形成迷宫效应；本发明部分致密部分高阻隔的结构，不仅具有很好的防腐性和阻隔性，同时具有热稳定性能好、使用寿命长、耐低温性能好等优点。 

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。 

实施例1 

一种PE粉末，所述PE粉末由成核结晶部分以及高阻隔部分相互混合后制得；所述成核结晶部分以PE树脂、润滑剂、成核剂、颜料及界面改性剂为主要原料，经混合、挤出造粒、磨粉制得；所述高阻隔部分以PE树脂、润滑剂、经氯硅烷表面活化处理的片状填料、颜料及界面改性剂为主要原料，经混合、挤出造粒、磨粉制得。

成核结晶部分A以及高阻隔部分B的各原料用量如表1所示，其中，成核结晶部分A中，PE树脂的熔指为3g/10min，高阻隔部分B中，PE树脂的熔指为5g/10min。 

表1 

其实现过程为：

1. 成核结晶部分的制备：

PE树脂/芥酸酰胺/ HPN-20E /钛白粉/马来酸酐接枝PE→称量→混合→挤出造粒→磨粉→备用A。

设备：磅秤、混合机，双螺杆造粒机，磨盘式磨粉机 

混合时间：2～3分钟

挤出造粒：温度170～230℃，转速250～300转/分

磨粉电流：50～60A，磨腔温度为50～60℃，磨粉速度：50～100 KG/h,下料电流：80～100mA，磨盘齿：2～3mm，煎切磨盘间隙：10～25丝，磨粉后粉末粒径为30～100目。

制备得到的备用A的熔指为3 g/10min。 

2. 高阻隔部分的制备： 

（1）玻璃鳞片→称量→γ-氯丙基三甲氧基硅烷偶连剂表面活化处理→干燥→备用填料。

设备：磅秤、混合机，干燥机 

γ-氯丙基三甲氧基硅烷：玻璃鳞片=1：100

其中，玻璃鳞片的粒径为200目，其径厚比为60。

活化温度：常温 

活化时间：5～10分钟，混合速度：低速

干燥：温度80～120℃，时间0.5～1小时

控制标准：含水率≦1%。

（2）PE树脂/芥酸酰胺/马来酸酐接枝PE /钛白粉/备用填料→称量→混合→挤出造粒→磨粉→备用B。 

设备：磅秤、混合机，干燥机 

混合时间：2～3分钟

挤出造粒：温度170～230℃，转速300～350转/分

磨粉电流：50～60A，磨腔温度为45～55℃，磨粉速度：50～100 KG/h，下料电流：80～100mA，磨盘齿：2～3mm，煎切磨盘间隙：10～25丝，磨粉后粉末粒径为30～100目。

制备得到的备用B的熔指为4.2 g/10min。 

3. PE粉末成品的制备： 

备用A/备用B→称量→混合→PE粉末成品。

设备：磅秤、混合机 

工艺：温度：常温，混合时间：5～15分钟。

4. 将根据上述步骤制得的PE粉末涂料进行涂装使用以得到涂膜： 

工件预热→喷粉→流平→冷却→涂膜产品。

设备：流化床，加热炉 

工件预热：温度200～300℃

流化状态：气压0.2～0.4MPa

                 上浮率20%

流平温度：80～180℃，时间2～10分钟。

根据上述所述制备得到的PE粉末中，成核结晶部分和高阻隔部分的比例为3～7：7～3。 

所制得的PE粉末以及涂膜的各项性能结果如表2所示。 

表2 

实施例2

成核结晶部分A以及高阻隔部分B的各原料用量如表3所示，其中，成核结晶部分A中，PE树脂的熔指为5g/10min，高阻隔部分B中，PE树脂的熔指为8g/10min；γ-氯丙基三甲氧基硅烷：玻璃鳞片=1.5：100。制备得到的备用A的熔指为5g/10min，制备得到的备用B的熔指为6.4g/10min。

表3 

PE粉末以及涂膜的制备过程如实施例1所述，所制得的PE粉末以及涂膜的各项性能结果如表4所示。

表4 

 实施例3

成核结晶部分A以及高阻隔部分B的各原料用量如表5所示，其中，成核结晶部分A中，PE树脂的熔指为4g/10min，高阻隔部分B中，PE树脂的熔指为7g/10min；γ-氯丙基甲基二甲氧基硅烷：玻璃鳞片=1.2：100。制备得到的备用A的熔指为4.5g/10min，制备得到的备用B的熔指为5.8g/10min。

表5 

PE粉末以及涂膜的制备过程如实施例1所述，所制得的PE粉末以及涂膜的各项性能结果如表6所示。

表6 

 将根据实施例1～3制得的涂膜进行剥离时间方面的检测，并与一般PE粉末制备的到的涂膜进行比较，可以得到：

耐冷水23℃（不剥离）时间：

一般粉末为30天，本专利可以达到75～90天；

沸水95～100℃（不剥离）时间：

一般粉末为2小时，本专利可达20～30小时。

Claims (7)

1. 一种PE粉末，其特征在于：所述PE粉末由成核结晶部分以及高阻隔部分相互混合后制得；

所述成核结晶部分以PE树脂、润滑剂、成核剂、颜料及界面改性剂为主要原料，经混合、挤出造粒、磨粉制得；

所述高阻隔部分以PE树脂、润滑剂、经氯硅烷表面活化处理的片状填料、颜料及界面改性剂为主要原料，经混合、挤出造粒、磨粉制得；

成核结晶部分中，各原料用量为：熔指为3～5g/10min的PE树脂100重量份、润滑剂0.5～1重量份、成核剂0.3～1重量份、颜料1～3重量份、界面改性剂5～8重量份；

高阻隔部分中，各原料用量为：熔指为5～8g/10min 的PE树脂100重量份、润滑剂0.5～1重量份、经氯硅烷表面活化处理的片状填料10～20重量份、颜料1～3重量份、界面改性剂10～20重量份；

其中，所述润滑剂为芥酸酰胺、油酸酰胺、硬脂酸钙中的任一种；

所述成核剂为HPN-20E、二亚苄基山梨糖醇、硬脂酸钙、聚4-甲氧基-4'-丙烯酰氧苯甲酸苯酯中的任一种；

所述片状填料为玻璃鳞片、不锈钢鳞片、片状锌粉、片状铝粉中的任一种；

所述颜料为钛白粉、酞菁蓝、色素炭黑中的任一种；

所述界面改性剂为马来酸酐接枝PE、马来酸酐接枝POE、丙烯酸接枝PE中的任一种；

所述氯硅烷为γ-氯丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种，所述氯硅烷与片状填料的重量比为1～1.5：100；

所述成核结晶部分和高阻隔部分的比例为3～7：7～3；

所述成核结晶部分熔指为3～6g/10min，高阻隔部分熔指为4～8g/10min。

2. 根据权利要求1 所述的PE粉末，其特征在于：所述润滑剂为芥酸酰胺，所述界面改性剂为马来酸酐接枝PE。

3. 根据权利要求1所述的PE粉末，其特征在于：所述成核结晶部分与高阻隔部分的熔指差大于1g/10min 且小于1.5g/10min。

4. 根据权利要求1 所述的PE粉末，其特征在于：所述片状填料的粒径为200～300目，其径厚比大于50。

5. 根据权利要求1 所述的PE粉末，其特征在于：所述磨粉后粉末粒径均为30～100目。

6. 根据权利要求1 所述的PE粉末，其特征在于：所述成核结晶部分中，各原料用量为：熔指为3g/10min的PE树脂100重量份、芥酸酰胺0.5重量份、HPN-20E 0.3重量份、钛白粉1重量份及马来酸酐接枝PE 5重量份；

所述高阻隔部分中，各原料用量为：熔指为5g/10min的PE树脂100重量份、芥酸酰胺0.5重量份、经γ-氯丙基三甲氧基硅烷表面活化处理的玻璃鳞片10重量份、钛白粉1重量份及马来酸酐接枝PE10重量份；其中，所述γ-氯丙基三甲氧基硅烷与玻璃鳞片的重量比为1：100。

7. 根据权利要求1 所述的PE粉末，其特征在于：所述成核结晶部分中，各原料用量为：熔指为5g/10min的PE树脂100重量份、芥酸酰胺1重量份、HPN-20E 1重量份、色素炭黑3重量份、马来酸酐接枝PE 8重量份；

所述高阻隔部分中，各原料用量为：熔指8g/10min的PE树脂100重量份、芥酸酰胺1重量份、经γ-氯丙基三甲氧基硅烷表面活化处理的玻璃鳞片20重量份、色素炭黑3、马来酸酐接枝PE 20重量份；其中，所述γ-氯丙基三甲氧基硅烷与玻璃鳞片的重量比为1.5：100。