CN103788446A - 一种用作土工膜专用料的聚乙烯树脂组合物及其制备方法 - Google Patents

一种用作土工膜专用料的聚乙烯树脂组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用作土工膜专用料的聚乙烯树脂组合物及其制备方法。所述聚乙烯组合物包含有共混的线性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯，线性低密度聚乙烯为10~50wt%，高密度聚乙烯为50~90wt%；其中还共混有用量为高密度聚乙烯重量1~5wt%的抗氧剂。所述的线性低密度聚为线性双峰低密度聚乙烯；所述的高密度聚乙烯为单峰高密度聚乙烯。将包含所述线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯在内的组分按所述含量熔融共混制得所述的聚乙烯树脂组合物。本发明的聚乙烯树脂组合物可以达到中高密度聚乙烯土工膜专用料树脂的各项性能要求，但与传统中高密度聚乙烯土工膜专用料相比成本大大降低，非常适合于制备中高密度聚乙烯土工膜。

Description

一种用作土工膜专用料的聚乙烯树脂组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域的聚乙烯树脂组合物，进一步地说，是涉及用作土工膜专用料的聚乙烯树脂组合物及其制备方法。
背景技术
中高密度聚乙烯土工膜是在工程中用于防水、具有极低渗透性的一类高档薄膜材料。与传统的防水材料相比，中高密度聚乙烯土工膜具有渗透系数低、柔性好、变形适应性强、强度高、易整体连接施工等优点，目前已广泛用于垃圾填埋场、水利、矿山的尾矿处理、石化罐区、高速铁路、市政建设等领域。据不完全统计，目前我国各类工程项目年消耗土工膜专用聚乙烯树脂约10万吨。同时，随着国家环保政策的逐步严格，中高密度聚乙烯土工膜应用领域的和用量的也将更加快速的扩大和提高。
目前国内外的中高密度聚乙烯土工膜生产厂家都使用中高密度聚乙烯土工膜专用树脂进行生产，以保证产品的质量。但是，由于众多条件的限制，世界上能生产中高密度聚乙烯土工膜专用树脂的石化企业并不多，而且产量有限，国内也只有上海金菲和中海壳牌两家石化企业生产，且数量远远满足不了国内需求。很多土工膜生产厂家只能使用昂贵的进口树脂，但也很难得到稳定的供货保证。
美国专利US 6649698提供了一种满足土工膜专用料使用要求的聚乙烯共混物，专利中采用的共混物组分为双峰高分子量高密度聚乙烯与线性低密度聚乙烯，生产成本和原料要求较高，而且原料来源不够广泛。
因此，利用市场上已有牌号且价格较低的聚乙烯树脂，通过共混的方法开发一种能够满足中高密度聚乙烯土工膜性能要求的配方，具有重要的经济价值和现实意义。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种用作土工膜专用料的聚乙烯树脂组合物。采用普通单峰高密度聚乙烯与线性双峰低迷粗聚乙烯共混，可替换现有的中高密度聚乙烯制备性能达标的土工膜，而且成本更低，原料要求更低，来源更广泛。
本发明的再一目的在于提供这种聚乙烯树脂组合物的制备方法。
本发明的用作土工膜专用料的聚乙烯树脂组合物，包含共混的聚乙烯树脂和抗氧剂，所述聚乙烯树脂由以下两种聚乙烯组分构成：
线性低密度聚乙烯    10~50wt%
高密度聚乙烯        50~90wt%；
其中，线性低密度聚乙烯的优选用量为20~40wt%，高密度聚乙烯的优选用量为60~80wt%。
以上所述的线性低密度聚乙烯为线性双峰低密度聚乙烯。所述线性双峰低密度聚乙烯的密度为0.910~0.930g/cm3。以上所述的高密度聚乙烯为单峰高密度聚乙烯。所述单峰高密度聚乙烯的密度为0.940~0.960g/cm3。
所述抗氧剂的用量为高密度聚乙烯重量的1~5wt%，优选为1~2wt%。
所述抗氧剂可以采用现有技术中聚乙烯领域常用的抗氧剂，用量也采用常规用量。优选为受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的混合物，或市售的受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的复配抗氧剂，比如巴斯夫股份公司的抗氧剂B225；
当抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的混合物时，受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的重量比优选为1:（1~3），更优选为1:（1.5~2.5）。
所述受阻酚类抗氧剂更优选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸中的至少一种；所述磷酸酯类抗氧剂更优选自三（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯、双（2,4-二叔丁基苯酚）季戊四醇二亚磷酸酯中的至少一种。
本发明采用两种特定的聚乙烯在所述用量范围内共混，可以使共混物的密度保持在中高密度聚乙烯土工膜专用料密度的范围内。普通低密度聚乙烯与高密度聚乙烯共混后，土工膜专用料要求的拉伸性能和耐环境应力性能可能会有所降低，但是采用线性双峰低密度聚乙烯与高密度聚乙烯共混后，由于有较宽的分子量分布，共混物的性能仍然能够满足中高密度土工膜专用料的要求，而由于低密度聚乙烯土工膜的使用，作为专用料使用的成本大大降低，具有较大的市场竞争优势。
本发明的用作土工膜专用料的聚乙烯树脂组合物的制备方法，包括将包含所述线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯在内的组分按所述含量熔融共混制得所述的聚乙烯树脂组合物。
具体地，该方法包括以下步骤：
1）将线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯及抗氧剂按所述用量放入混合设备中混合均匀得到预混料；
2）将步骤1）得到的预混料用熔融挤出设备进行熔融共混挤出造粒，得到所述的用作土工膜专用料的聚乙烯树脂组合物。
此外，在本发明聚乙烯树脂组合物的加工过程中，可根据具体加工的需要，在共混物料中加入聚乙烯树脂薄膜加工中常用的加工助剂，例如：润滑剂、抗静电剂、分散剂、颜料等，其用量均为常规用量，或根据实际情况的要求进行调整。
在本发明所述的聚乙烯树脂组合物的加工过程中，物料熔融共混温度即为通常聚乙烯加工中所用的共混温度，应该在既保证基体树脂完全熔融又不会使其分解的范围内选择，一般为180~200℃。
在上述本发明的制备方法中物料的混合设备可采用现有技术中所用的各种混料设备，如搅拌机、捏和机等。本发明的上述方法中所使用的熔融共混设备为橡塑加工业中的通用共混设备，可以是双螺杆挤出机、BUSS混炼机组等。优选双螺杆挤出机，其转速一般为200~450rpm。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明提供的聚乙烯树脂组合物能够达到土工膜专用料的性能要求；
2.本发明提供的聚乙烯树脂组合物的制备工艺简单，生产效率高；
3.本发明提供的聚乙烯树脂组合物作为土工膜专用料使用可以有效地降低生产成本。
具体实施方式:
下面结合实施例，进一步说明本发明。
实施例中使用的原料：
线性低密度聚乙烯：线性双峰低密度聚乙烯，型号FB2230，密度为0.923g/cm3，，北欧化工公司生产；
高密度聚乙烯：单峰高密度聚乙烯，型号2480，密度为0.943~0.947g/cm3，中国石化齐鲁石油化工公司生产；
抗氧剂：巴斯夫股份公司的抗氧剂B225，为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯的复配物。
性能测试标准及所用仪器：
拉伸屈服强度：按CJ/T 234-2006标准测试，测试仪器为德国Zwick公司Z020型拉伸试验机；
拉伸断裂强度：按CJ/T 234-2006标准测试，测试仪器为德国Zwick公司Z020型拉伸试验机；
拉伸屈服伸长率：按CJ/T 234-2006标准测试，测试仪器为德国Zwick公司Z020型拉伸试验机；
断裂伸长率：按CJ/T 234-2006标准测试，测试仪器为德国Zwick公司Z020型拉伸试验机；
耐环境应力开裂：按CJ/T 234-2006标准测试，测试仪器为日本东京理化器械株式会社HBS-1200型恒温水箱。
实施例1
1）将线性低密度聚乙烯，高密度聚乙烯与抗氧剂按照重量比10:89:1的重量比称重，放入高混机中混合3分钟；
2）将步骤1）得到的混合原料用双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，螺杆转速为200转/分，挤出温度在180~200℃之间，得到本发明的聚乙烯树脂组合物；
3）将制得的聚乙烯树脂组合物经过压塑、冲裁制作成标准样条，按照上述测试条件进行各项性能测试。
实施例2
1）将线性低密度聚乙烯，高密度聚乙烯与抗氧剂按照重量比49:50:1的重量比称重，放入高混机中混合3分钟；
2）将步骤1）得到的混合原料用双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，螺杆转速为200转/分，挤出温度在180~200℃之间，得到本发明的聚乙烯树脂组合物；
3）将制得的聚乙烯树脂组合物经过压塑、冲裁制作成标准样条，按照上述测试条件进行各项性能测试。
实施例3
1）将线性低密度聚乙烯，高密度聚乙烯与抗氧剂按照重量比30:69:1的重量比称重，放入高混机中混合3分钟；
2）将步骤1）得到的混合原料用双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，螺杆转速为200转/分，挤出温度在180~200℃之间，得到本发明的聚乙烯树脂组合物；
3）将制得的聚乙烯树脂组合物经过压塑、冲裁制作成标准样条，按照上述测试条件进行各项性能测试。
将CJ/T 234-2006标准中的指标要求及以上三个实施例中测得的数据列于表1中。
表1标准指标要求及实施例的测试结果
Figure BDA00002340278800061
从上面实施例的各项性能测试结果与CJ/T234-2006指标要求的对比中可以看出本发明的聚乙烯树脂组合物的各项性能满足中高密度聚乙烯土工膜的使用要求，可以作为中高密度土工膜专用料使用。
本发明提供了一种性能良好、成本低廉、制备工艺简单的新型中高密度聚乙烯土工膜专用料的聚乙烯树脂组合物及其制备方法，与传统中高密度聚乙烯土工膜专用料相比成本大大降低，具有较大的市场竞争优势，值得推广应用。

Claims (10)

1.一种用作土工膜专用料的聚乙烯树脂组合物，包含共混的聚乙烯树脂和抗氧剂，所述聚乙烯树脂由以下两种聚乙烯组分构成：
线性低密度聚乙烯            10~50wt%
高密度聚乙烯                50~90wt%；
所述抗氧剂的用量为高密度聚乙烯重量的1~5wt%；
所述的线性低密度聚乙烯为线性双峰低密度聚乙烯；
所述的高密度聚乙烯为单峰高密度聚乙烯。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯树脂组合物，其特征在于：
所述聚乙烯树脂由以下两种聚乙烯组分构成：
线性低密度聚乙烯        20~40wt%
高密度聚乙烯            60~80wt%。
3.根据权利要求1所述聚乙烯树脂组合物，其特征在于：
所述抗氧剂的用量为高密度聚乙烯重量的1~2wt%。
4.根据权利要求1所述聚乙烯树脂组合物，其特征在于：
所述线性双峰低密度聚乙烯的密度为0.910~0.930g/cm3。
5.根据权利要求1所述聚乙烯树脂组合物，其特征在于：
所述单峰高密度聚乙烯的密度为0.940~0.960g/cm3。
6.根据权利要求1~5之一所述聚乙烯树脂组合物，其特征在于：
所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的混合物。
7.根据权利要求6所述聚乙烯树脂组合物，其特征在于：
所述受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的重量比为1:（1~3）。
8.根据权利要求7所述的聚乙烯树脂组合物，其特征在于：
所述受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的重量比为1:（1.5~2.5）。
9.根据权利要求6所述的聚乙烯树脂组合物，其特征在于：
所述受阻酚类抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸中的至少一种；所述磷酸酯类抗氧剂选自三（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯、双（2,4-二叔丁基苯酚）季戊四醇二亚磷酸酯中的至少一种。
10.根据权利要求1~9之任一项的用作土工膜专用料的聚乙烯树脂组合物的制备方法，包括将包含所述线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯在内的组分按所述含量熔融共混制得所述的聚乙烯树脂组合物。
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