CN104194129B - 一种涂覆用涂塑合金添加剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种涂覆用涂塑合金添加剂的制备方法，它涉及一种合金添加剂的制备方法。本发明的目的是要解决现有现有添加剂制备的塑料编织袋存在耐破度差、撕裂度差、拉伸强度差的问题。制备方法：一、称量；二、无机填料活化；三、动态硫；四、将合金材料加入双螺杆挤出机中进行挤出，然后依次经冷却成型和切割，即得到涂覆用涂塑合金添加剂。优点：采用本发明涂覆用涂塑合金添加剂制备的塑料编织袋在保持塑料的主要性能如断裂伸长率达到200％、熔体流动速率达到了80g/10min、拉伸强度使达到30MPa以上、剥离强度提高了37N。本发明主要用于制备涂覆用涂塑合金添加剂。

Description

一种涂覆用涂塑合金添加剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种合金添加剂的制备方法。
背景技术
目前市场上生产塑料编织袋，大多采用传统的聚丙烯材料为底布，用流动性好的聚丙烯粉为原料制成的涂膜料为主料，添加适当的高压聚乙烯材料，提高涂覆膜的涂覆粘度。采用本方式生产原料生产塑料编织袋，虽然在一定程度上满足使用性能，但是会使材料的拉伸强度、流动性、耐老化性、高温、制品的表面及使用性能影响很大，常常因为老化的问题导致产品出现产品在承重(拉伸强度)、剥离强度、流动性、制品的表面光泽下降等方面的不足、因此在使用方面限制了一定的使用范围。
聚乙烯无毒、无臭，具有优良的耐低温性能，低温使用温度可达70～100℃，化学稳定性好，常温下不溶于一般溶剂，聚丙烯有较好的耐热性，长期使用温度可超过100℃，当没有外界压力时，甚至在150℃下应用也不变形损伤，热变形温度为90～105℃。由于聚乙烯、聚丙烯、树脂具有上述优异的性能使其在塑料编织袋中被广泛应用。但是PP、PE分子属于半结晶塑料，因此结晶速度较快，添加剂加多将导致材料变脆，刚性较大、冲击强度与拉伸强度低，成型收缩率大，对于环境应力特别敏感耐老化性不好，随结晶度及相对分子质量提高，耐蠕变性较差，一定程度上限制了该产品在包装行业上的应用，因此现有生产编织袋的添加剂制备存在融指低、冲击强度及拉伸强度低的问题，一定条件下限制了其产品的使用。
发明内容
本发明的目的是要解决现有添加剂制备的塑料编织袋存在耐破度差、撕裂度差、拉伸强度差的问题，而提供一种涂覆用涂塑合金添加剂的制备方法。
一种涂覆用涂塑合金添加剂的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
一、称量：按重量份数称取22～30份低密度聚乙烯、5～40份乙烯-丙烯共聚物、50～60份无机填料、1～2份润滑剂、1～2份偶联剂、1～2份热稳定剂、0.25～0.31份交联剂、0.2～1份抗氧剂和0.2～1份光稳定剂；
二、无机填料活化：将步骤一称取的50～60份无机填料、1～2份热稳定剂和1～2份偶联剂加入高混机中，在温度为100℃～120℃混合活化10min～20min，得到活化无机填料；
三、动态硫化：将步骤一称取的5～40份乙烯-丙烯共聚物、0.25～0.31份交联剂、1～2份润滑剂、22～30份低密度聚乙烯、0.2～1份抗氧剂、0.2～1份光稳定剂和步骤二得到的活化无机填料加入高混机中，在温度为100℃～120℃混合10min～20min，得到合金材料；
四、烘干：将合金材料以120kg/min的加料速度加入双螺杆挤出机中进行挤出，然后依次经冷却成型和切割制备成粒径为1～2mm、长度为2～3mm的颗粒，即得到涂覆用涂塑合金添加剂。
本发明优点：一、本发明在使用乙烯-丙烯共聚物改性低密度聚乙烯，采用挤出双阶的生产工艺，改变分子结构形态，在交联剂(过氧化二异丙苯(DCP)或四甘醇二丙烯酸酯)作用下，通过充分的产品层状结构的设计，采用本发明涂覆用涂塑合金添加剂制备的塑料编织袋在保持塑料的拉伸强度达到30MPa以上；
二、本发明通过动态硫化使产品具有高流动性、高韧性，其共混物的形态和结构更加稳定，采用本发明涂覆用涂塑合金添加剂制备的塑料编织袋在保持塑料的断裂伸长率达到了200％。
三、本发明通过动态硫化能强化乙烯-丙烯共聚物与低密度聚乙烯的相容性，达到二者结合后的高粘度，又提高其高流动性，采用本发明涂覆用涂塑合金添加剂制备的塑料编织袋在保持塑料的熔体流动速率提高了80g/10min。
四、本发明产品通过引入无机填料，采用偶联剂和热稳定剂对无机填料表面的处理，增加材料两相之间的亲和力，有效改善其与材料的界面作用力，最终提高涂覆用涂塑合金添加剂的热稳定性，显著提高塑料编织袋的刚性，尺寸稳定性，防止高温蠕变，从而提高塑料编织袋的剥离强度。
五、本发明在低密度聚乙烯(LDPE)材料中加入了乙烯-丙烯体系共聚物，引入无机填料，消除了LDPE与无机填料中材料两项材料中没有亲和力造成的不良影响，采用本发明涂覆用涂塑合金添加剂制备的塑料编织袋在保持塑料编织袋原有性能的基础上，使塑料编织袋的主要性能如断裂伸长率达到200％、熔体流动速率达到了80g/10min、拉伸强度使达到30MPa以上、剥离强度提高了37N。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种涂覆用涂塑合金添加剂的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
一、称量：按重量份数称取22～30份低密度聚乙烯、5～40份乙烯-丙烯共聚物、50～60份无机填料、1～2份润滑剂、1～2份偶联剂、1～2份热稳定剂、0.25～0.31份交联剂、0.2～1份抗氧剂和0.2～1份光稳定剂；
二、无机填料活化：将步骤一称取的50～60份无机填料、1～2份热稳定剂和1～2份偶联剂加入高混机中，在温度为100℃～120℃混合活化10min～20min，得到活化无机填料；
三、动态硫化：将步骤一称取的5～40份乙烯-丙烯共聚物、0.25～0.31份交联剂、1～2份润滑剂、22～30份低密度聚乙烯、0.2～1份抗氧剂、0.2～1份光稳定剂和步骤二得到的活化无机填料加入高混机中，在温度为100℃～120℃混合10min～20min，得到合金材料；
四、烘干：将合金材料以120kg/min的加料速度加入双螺杆挤出机中进行挤出，然后依次经冷却成型和切割制备成粒径为1～2mm、长度为2～3mm的颗粒，即得到涂覆用涂塑合金添加剂。
本实施方式步骤三得到的合金材料熔体流动速率为10g/10min～80g/10min、剥离强度为15N～37N。
本实施方式在使用乙烯-丙烯共聚物改性低密度聚乙烯，采用挤出双阶的生产工艺，改变分子结构形态，在交联剂(过氧化二异丙苯(DCP)或四甘醇二丙烯酸酯)作用下，通过充分的产品层状结构的设计，采用本实施方式涂覆用涂塑合金添加剂制备的塑料编织袋在保持塑料的拉伸强度达到30MPa以上；
本实施方式通过动态硫化使产品具有高流动性、高韧性，其共混物的形态和结构更加稳定，采用本实施方式涂覆用涂塑合金添加剂制备的塑料编织袋在保持塑料的断裂伸长率达到了200％。
本实施方式通过动态硫化能强化乙烯-丙烯共聚物与低密度聚乙烯的相容性，达到二者结合后的高粘度，又提高其高流动性，采用本实施方式涂覆用涂塑合金添加剂制备的塑料编织袋在保持塑料的熔体流动速率提高了80g/10min。
本实施方式产品通过引入无机填料，采用偶联剂和热稳定剂对无机填料表面的处理，增加材料两相之间的亲和力，有效改善其与材料的界面作用力，最终提高涂覆用涂塑合金添加剂的热稳定性，显著提高塑料编织袋的刚性，尺寸稳定性，防止高温蠕变，从而提高塑料编织袋的剥离强度。
本实施方式在低密度聚乙烯(LDPE)材料中加入了乙烯-丙烯体系共聚物，引入无机填料，消除了LDPE与无机填料中材料两项材料中没有亲和力造成的不良影响，采用本发明涂覆用涂塑合金添加剂制备的塑料编织袋在保持塑料编织袋原有性能的基础上，使塑料编织袋的主要性能如断裂伸长率达到200％、熔体流动速率达到了80g/10min、拉伸强度使达到30MPa以上、剥离强度提高了37N。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤一中所述的低密度聚乙烯的分子量为10万至30万。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤一中所述的乙烯-丙烯共聚物的熔体流动速率为120g/10min。其他与具体实施方式一或二相同。
本实施方式所述的乙烯-丙烯共聚物以乙烯单体和丙烯单体为原料，以茂金属催化剂为催化剂，按乙烯单体与丙烯单体的摩尔比为1∶1制备而成。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤一中所述的无机填料为粒度为1250目的方解石粉。其他与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤一中所述的润滑剂为低分子聚乙烯蜡。其他与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤一中所述的偶联剂为稀土铝酸酯。其他与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤一中所述的热稳定剂为硬脂酸。其他与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：步骤一中所述的交联剂为过氧化二异丙苯或四甘醇二丙烯酸酯。其他与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：步骤一中所述的抗氧剂为3-(3,5-二叔丁基-4-羟基)丙酸十八酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯或三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。其他与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：步骤一中所述的光稳定剂为水杨酸对-叔丁基苯酯、双水杨酸双酚A酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、杨酸对辛基苯酯或2-羟基-4-正十二烷氧基二苯甲酮。其他与具体实施方式一至九相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：步骤二中双螺杆挤出机工艺参数如下：双螺杆挤出机的机筒分为1区、2区、3区、4区、5区和6区，1区温度为200℃～210℃、2区温度为210℃～220℃、3区温度为220℃～225℃、4区温度为225℃～230℃、5区温度为230℃～240℃、6区温度为250℃～260℃，熔融共混的转速为240～300转/min，熔融共混的熔体压力为4MPa～10MPa。其他与具体实施方式一至十相同。
采用下述试验验证本发明效果：
试验一：一种涂覆用涂塑合金添加剂的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
一、称量：按重量份数称取30份低密度聚乙烯、13份乙烯-丙烯共聚物、50份无机填料、1.5份润滑剂、2份偶联剂、2份热稳定剂、0.3份交联剂、0.2份抗氧剂和1份光稳定剂；
二、无机填料活化：将步骤一称取的50份无机填料、2份热稳定剂和2份偶联剂加入高混机中，在温度为110℃混合活化15min，得到活化无机填料；
三、动态硫化：将步骤一称取的13份乙烯-丙烯共聚物、0.3份交联剂、1.5份润滑剂、30份低密度聚乙烯、0.2份抗氧剂、1份光稳定剂和步骤二得到的活化无机填料加入高混机中，在温度为110℃混合15min，得到合金材料；
四、烘干：将合金材料以120kg/min的加料速度加入双螺杆挤出机中进行挤出，然后依次经冷却成型和切割制备成粒径为1～2mm、长度为2～3mm的颗粒，即得到涂覆用涂塑合金添加剂；双螺杆挤出机工艺参数如下：双螺杆挤出机的机筒分为1区、2区、3区、4区、5区和6区，1区温度为205℃、2区温度为215℃、3区温度为225℃、4区温度为230℃、5区温度为235℃、6区温度为255℃，熔融共混的转速为280转/min，熔融共混的熔体压力为8MPa。
本实验步骤一中所述的低密度聚乙烯选自分子量为10万到30万的聚乙烯；本实验步骤一中所述的乙烯-丙烯体系共聚物为埃克森美孚公司最新生产的熔指在120(MFR)乙烯-丙烯共聚物；本实验步骤一中所述的无机填料为1250目的超细方解石粉；本实验步骤一中所述的润滑剂为低分子聚乙烯蜡；本实验步骤一中所述的偶联剂为稀土铝酸酯；本实验步骤一中所述的热稳定剂为硬脂酸钙；本实验步骤一中所述的交联剂是过氧化二异丙苯)；本实验步骤一中所述的抗氧剂为1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯；本实验步骤一中所述的光稳定剂为双水杨酸双酚A酯(BAD)。
本实验所述的涂覆用涂塑合金添加剂的性能如下：熔体流动速为80g/min、拉伸强度为30MPa、断裂伸长率为200％、剥离强度为37MPa，冲击强度35kJ/cm2，纤度2000旦、拉扯力100nmm。
试验二：一种塑料编织袋的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
一：将涂覆用涂塑合金添加剂、LLDPE树脂、PP树脂抗氧化剂和紫外线吸收剂依次加入混合机中，在温度为80℃下进行混合均匀，得到混合物；步骤一中所述的涂覆用涂塑合金添加剂与LLDPE树脂的质量比为100:2.5；步骤一中所述的涂覆用涂塑合金添加剂与PP树脂抗氧化剂的质量比为100:2.5；步骤一中所述的涂覆用涂塑合金添加剂与紫外线吸收剂的质量比为100:0.025；
二：将混合物以125kg/min的加料速度加入到挤出机中进行挤出，然后冷却成型，即得到生产编织袋的涂覆编织布；挤出机的生产条件如下：熔融共混的熔体压力为8MPa，挤出机的螺杆直径90mm，主电机电流为90～95A，长径比为(L/D)24，压缩比为3.7，吹胀比为2，圆形口模间隙为0.8mm，机头连接器的温度为215℃，口模的温度为220℃，冷却水的温度为20℃，螺杆转速为48rpm，助剂电流为90～95A，拉伸倍率为7.2，挤出机机筒温度为四个区：一区195℃、二区205℃、三区210℃、四区210℃；
三：首先将预热辊筒的温度预热至70℃，冷却棍的温度调至40℃，然后以口膜至生产编织袋的涂覆编织布间隙为110mm将步骤二得到的生产编织袋的涂覆编织布放入螺杆挤出机中进行挤出，得到编织袋涂覆布的扁丝；螺杆挤出机的条件如下：螺杆为直径为65mm，主电机功率为25kW，长径比为32，采用螺旋膜头，连接器为205℃，机头为205℃，螺杆转速为65rpm，牵引速度为120m/min，螺杆挤出机机筒的温度分别为三个区：一区180℃、二区为195℃、三区为205℃；
四：利用圆筒编织机采用平模方法将步骤三得到的编织袋涂覆布的扁丝进行编织，然后依次经过切割、裁断和缝纫，即得到塑料编织袋；圆筒编织机的条件如下：机头温度为245℃，吹账比为1.2、螺杆转速为40rpm，牵引速度为80m/min，热拉伸温度为105℃，停留时间为1.4s，拉伸倍数为5倍，圆筒编织机机筒的温度分别为三个区：一区170℃、二区温度为225℃、三区的温度为240℃。
本实验步骤一中所述的涂覆用涂塑合金添加剂是试验一制备的。
检测试验二制备的塑料编织袋的性能，如表1所示，表1中标准是指塑料编织袋性能标准，即达到该标准才算合格的塑料编织袋，表1中“LLDPE”是指单独以LLDPE树脂为原料制备的塑料编织袋；表1中“PP”是指单独以PP树脂为原料制备的塑料编织袋；表1中“LLDPE/PP+涂覆用涂塑合金添加剂”是指试验二制备的塑料编织袋；通过表1可知试验二制备的塑料编织袋各项标准都达到塑料编织袋性能标准，且试验二制备的塑料编织袋的径向拉伸强度、纬向拉伸强度和缝向拉伸强度都有显著的提高。
表1
检测试验二制备的塑料编织袋的性能，如表2所示，表2中“LLDPE”是指单独以LLDPE树脂为原料制备的塑料编织袋；表2中“PP”是指单独以PP树脂为原料制备的塑料编织袋；表2中“LLDPE/PP+涂覆用涂塑合金添加剂”是指试验二制备的塑料编织袋；与单独以LLDPE树脂和PP树脂为原料制备的塑料编织袋相比，试验二制备的塑料编织袋的径向张力和纬向张力都有显著的提高。
表2
检测试验二制备的塑料编织袋单丝的性能，如表3所示，表3中标准是指塑料编织袋单丝的性能标准，即达到该单丝的性能标准才算合格的塑料编织袋，表3中“LLDPE”是指单独以LLDPE树脂为原料制备的塑料编织袋；表3中“PP”是指单独以PP树脂为原料制备的塑料编织袋；表3中“LLDPE/PP+涂覆用涂塑合金添加剂”是指试验二制备的塑料编织袋；与单独以LLDPE树脂和PP树脂为原料制备的塑料编织袋相比，试验二制备的塑料编织袋的强度和伸长率都有显著的提高。
表3
项目 标准 LLDPE PP LLDPE/PP+涂覆用涂塑合金添加剂
纤维旦 1000 1064 1000 1100
强度g/旦 3.5 4.07 3.83 37.5
伸长率％ 10-30 18.1 17.5 100～200

Claims (2)

1.一种涂覆用涂塑合金添加剂的制备方法，其特征在于一种涂覆用涂塑合金添加剂的制备方法是按以下步骤完成的：
一、称量：按重量份数称取22～30份低密度聚乙烯、5～40份乙烯-丙烯共聚物、50～60份无机填料、1～2份润滑剂、1～2份偶联剂、1～2份热稳定剂、0.25～0.31份交联剂、0.2～1份抗氧剂和0.2～1份光稳定剂；
二、无机填料活化：将步骤一称取的50～60份无机填料、1～2份热稳定剂和1～2份偶联剂加入高混机中，在温度为100℃～120℃混合活化10min～20min，得到活化无机填料；
三、动态硫化：将步骤一称取的5～40份乙烯-丙烯共聚物、0.25～0.31份交联剂、1～2份润滑剂、22～30份低密度聚乙烯、0.2～1份抗氧剂、0.2～1份光稳定剂和步骤二得到的活化无机填料加入高混机中，在温度为100℃～120℃混合10min～20min，得到合金材料；
四、烘干：将合金材料以120kg/min的加料速度加入双螺杆挤出机中进行挤出，然后依次经冷却成型和切割制备成粒径为1～2mm、长度为2～3mm的颗粒，即得到涂覆用涂塑合金添加剂；
步骤一中所述的低密度聚乙烯的分子量为10万至30万；
步骤一中所述的乙烯-丙烯共聚物的熔体流动速率为120g/10min，所述的乙烯-丙烯共聚物以乙烯单体和丙烯单体为原料，以茂金属催化剂为催化剂，按乙烯单体与丙烯单体的摩尔比为1:1制备而成；
步骤一中所述的无机填料为粒度为1250目的方解石粉；
步骤一中所述的交联剂为过氧化二异丙苯；
步骤一中所述的抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯或三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯；
步骤一中所述的光稳定剂为水杨酸对-叔丁基苯酯、双水杨酸双酚A酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-羟基-4-正十二烷氧基二苯甲酮；
步骤一中所述的偶联剂为稀土铝酸酯；
步骤一中所述的热稳定剂为硬脂酸；
步骤四中双螺杆挤出机工艺参数如下：双螺杆挤出机的机筒分为1区、2区、3区、4区、5区和6区，1区温度为200℃～210℃、2区温度为210℃～220℃、3区温度为220℃～225℃、4区温度为225℃～230℃、5区温度为230℃～240℃、6区温度为250℃～260℃，熔融共混的转速为240～300转/min，熔融共混的熔体压力为4MPa～10MPa。
2.根据权利要求1所述的一种涂覆用涂塑合金添加剂的制备方法，其特征在于步骤一中所述的润滑剂为低分子聚乙烯蜡。
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