CN104530554A - 一种碳酸钙填充改性的线性低密度聚乙烯薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉一种碳酸钙填充改性的线性低密度聚乙烯薄膜，由以下组分制成：线性低密度聚乙烯55-80份，滑石粉25-35份，碳酸钙45-55份，硬脂酸钙3-5份，偶联剂1.1-1.6份，硼酸0.7-2.5份，改性剂0.7-1份，抗氧剂0.7-1.5份；该薄膜具有拉伸强度高、横向断裂伸长率高、直角撕裂强度好等优点。

Description

一种碳酸钙填充改性的线性低密度聚乙烯薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种改性聚乙烯及其制备方法，尤其涉及一种采用无机填料来改性的线性低密度聚乙烯薄膜及其制备方法。
背景技术
聚乙烯(PE)是一种通用塑料，品质优良且价格相对便宜。它用途十分广泛，可用于制造薄膜、容器、管道、单丝、电线电缆、日用品等，并可用作电视、雷达等的高频绝缘材料。但PE属非极性聚合物，功能性较差，采用改性可提高其耐热老化性、高速加工性、冲击强度、粘结性、生物相容性等性质。无机填充改性是PE的一种改性方式，常见的无机填料有木粉、淀粉、废纸粉、滑石粉、碳酸钙(CaCO3)等。无机填充改性一方面可以降低成本达到增重的目的，另一方面可提高PE的功能性，如电性能、阻燃性能等。但同时对复合材料的力学性能和加工性能带来一定程度的影响。
CaCO3由于其原料易得、价格低廉、毒性低、污染小、色泽白，并易着色、化学性能稳定、填充量大及混炼加工好等优点，己成为塑料加工中用量最大的浅色填料之一，广泛用于所有的热塑性和热固性塑料。例如：董建萍等将CaCO3粉体经过活化、造粒处理填充到PE薄膜，可使填充制品成本降低。但随着填料的增加,其加工性能逐渐变差。Zhang等利用600目和2500目两种不同尺寸的CaCO3颗粒填充低密度聚乙烯(LDPE)，采用转矩流变仪测试了所得复合材料的扭矩，发现LDPE在填充两种粒径的CaCO3混合物时，其扭矩数值比其填充单一粒径CaCO3时下降显著。当600目CaCO3占CaCO3总量的40-60wt％时，获得的复合材料LDPE/CaCO3具有最低的扭转数值。
对于微米级填料而言，一般随着填料含量的增加，复合材料的拉伸强度等力学性能会下降，但对于纳米级填料来说，情况有所不同。例如：解磊等研究表明，纳米CaCO3的添加可以提高聚丙烯(PP)/聚烯烃弹性体(POE)/纳米CaCO3复合材料的弯曲模量，在增韧的同时提高材料的刚性。徐伟平等研究了纳米CaCO3填充高密度聚乙烯(HDPE)复合材料的力学性能和流变性能，认为纳米CaCO3即使不经表面活化处理，对HDPE也有一定的增韧作用。经过适当的表面处理可使复合材料的冲击强度、断裂伸长率显著提高。在其质量分数为25％时，冲击强度达到最大值。CN104059272A公开了一种高密度聚乙烯改性材料，由以下重量份的原料组成：HDPE 50～70份，聚乙烯辛烯共弹性体1～4份，聚氨酯树脂0.01～0.5份，碳酸钙10～25份，茂金属改性聚乙烯10～20份，分散剂2～8份，紫外光吸收剂0.1～5份，氢氧化镁0.5～3份。CN103694542A公开了一种高填充高回弹软质发泡聚乙烯材料，包括下重量份数的原料：聚乙烯15-20份、弹性体5-20份、改性碳酸钙60-80份、化学发泡剂1-10份、交联剂0.5-1.5份和物理发泡剂1-5份。
但是现有的填充材料主要是针对聚丙烯开发的，而专门针对聚乙烯的填充材料较少涉及，尤其是针对线性低密度聚乙烯开发的填充材料更少。
发明内容
针对现有技术中缺少改性的线性低密度聚乙烯的问题，本发明提出一种采用碳酸钙填充改性的线性低密度聚乙烯薄膜及其制备方法，本发明制得的聚乙烯薄膜具有拉伸强度高、横向断裂伸长率高、直角撕裂强度好等优点。
一种填充改性的线性低密度聚乙烯薄膜，由以下组分制成：
其中所述的碳酸钙为纳米碳酸钙；
其中所述的线性低密度聚乙烯为扬子7042线性低密度聚乙烯；
其中所述的抗氧剂为抗氧剂1010；
其中所述的偶联剂为铝酸酯偶联剂与钛酸酯偶联剂混合物，二者质量比为2:3-5；
其中所述的改性剂为全氟丁基磺酸钾与苯二甲酸二辛酯的混合物，二者重量比为0.2-0.9：1，优选重量比为0.7:1。
一种填充改性的线性低密度聚乙烯薄膜的制备方法，其步骤如下把上述原料加入到50-60℃高速搅拌机中混合10分钟；然后依次经过130-160℃塑化、150-180℃口模成型，再经历管坯、吹胀、冷却、牵引、电晕处理、切割、卷取处理，最后得到产品；其中所述的吹胀比为1.2-1.5，所述的牵引在6-8kw功率下进行。
聚丙烯与聚乙烯虽然同属于高分子聚合物，但是二者之间性质也有较大差异，由此导致对其处理的方式以及用途等均有较大差别。聚丙烯(PP)是一种高密度、无侧链、高结晶必的线性聚合物，具有优良的综合性能。未着色时呈白色半透明，蜡状；比聚乙烯轻。透明度也较聚乙烯好，比聚乙烯刚硬。物料性能密度小，强度刚度，硬度耐热性均优于低压聚乙烯，可在100度左右使用。具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响，但低温时变脆，不耐模易老化。适于制作一般机械零件，耐腐蚀零件和绝缘零件。同时吸湿性小，易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解。而聚乙烯耐腐蚀性，电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良，可以氯化，辐照改性，可用玻璃纤维增强。低压聚乙烯的熔点，刚性，硬度和强度较高，吸水性小，有良好的电性能和耐辐射性；高压聚乙烯的柔软性，伸长率，冲击强度和渗透性较好；超高分子量聚乙烯冲击强度高，耐疲劳，耐磨。低压聚乙烯适于制作耐腐蚀零件和绝缘零件；高压聚乙烯适于制作薄膜等；超高分子量聚乙烯适于制作减震，耐磨及传动零件。吸湿小，不须充分干燥，流动性极好流动性对压力敏感，成型时宜用高压注射，料温均匀，填充速度快，保压充分。收缩范围和收缩值大，方向性明显，易变形翘曲。冷却速度宜慢，不宜与有机溶剂接触。
而线性低密度聚乙烯又是聚乙烯中的一类，它与LDPE相比，具有较高的软化温度和熔融温度，有强度大、韧性好、刚性大、耐热、耐寒性好等优点，还具有良好的耐环境应力开裂性，耐冲击强度、耐撕裂强度等性能。并可耐酸、碱、有机溶剂等。由此可见，把对聚丙烯改性的方法直接移植到线性低密度聚乙烯上有较大困难，存在较大的技术跨度。
本发明与现有技术相比，具有如下积极效果：(1)本发明通过对现有技术很少涉及的线性低密度聚乙烯进行改性，扩展了线性低密度聚乙烯的适用范围；(2)本发明利用常用填料进行组合，通过对各组分和含量进行调整，使其产生协同作用，对线性低密度聚乙烯的改性效果显著，在拉伸强度、横向断裂伸长率、直角撕裂强度三方面都取得良好效果。
具体实施方式
下面将结合本申请的具体实施方式，对本申请的技术方案进行详细的说明，但如下实施例仅是用以理解本发明，而不能限制本申请，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，本申请可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
线性低密度聚乙烯55重量份，滑石粉25重量份，碳酸钙45重量份，硬脂酸钙3重量份，偶联剂1.1重量份，硼酸0.7重量份，改性剂0.7重量份，抗氧剂0.7重量份；其中所述的碳酸钙为纳米碳酸钙；其中所述的线性低密度聚乙烯为扬子7042线性低密度聚乙烯；其中所述的抗氧剂为抗氧剂1010；其中所述的偶联剂为铝酸酯偶联剂与钛酸酯偶联剂混合物，二者质量比为2:3；其中所述的改性剂为全氟丁基磺酸钾与苯二甲酸二辛酯的混合物，二者重量比为0.2：1。
把上述原料加入到50℃高速搅拌机中混合10分钟；然后依次经过130℃塑化、150℃口模成型，再经历管坯、吹胀、冷却、牵引、电晕处理、切割、卷取处理，最后得到产品。其中所述的吹胀比为1.2，所述的牵引在6kw功率下进行。
实施例2
线性低密度聚乙烯60重量份，滑石粉28重量份，碳酸钙50重量份，硬脂酸钙4重量份，偶联剂1.5重量份，硼酸1.5重量份，改性剂0.8重量份，抗氧剂1重量份；其中所述的碳酸钙为纳米碳酸钙；其中所述的线性低密度聚乙烯为扬子7042线性低密度聚乙烯；其中所述的抗氧剂为抗氧剂1010；其中所述的偶联剂为铝酸酯偶联剂与钛酸酯偶联剂混合物，二者质量比为2:4；其中所述的改性剂为全氟丁基磺酸钾与苯二甲酸二辛酯的混合物，二者重量比为0.6：1。
把上述原料加入到60℃高速搅拌机中混合10分钟；然后依次经过160℃塑化、180℃口模成型，再经历管坯、吹胀、冷却、牵引、电晕处理、切割、卷取处理，最后得到产品。其中所述的吹胀比为1.5，所述的牵引在8kw功率下进行。
实施例3
线性低密度聚乙烯80重量份，滑石粉35重量份，碳酸钙55重量份，硬脂酸钙5重量份，偶联剂1.6重量份，硼酸2.5重量份，改性剂1重量份，抗氧剂1.5重量份；其中所述的碳酸钙为纳米碳酸钙；其中所述的线性低密度聚乙烯为扬子7042线性低密度聚乙烯；其中所述的抗氧剂为抗氧剂1010；其中所述的偶联剂为铝酸酯偶联剂与钛酸酯偶联剂混合物，二者质量比为2:5；其中所述的改性剂为全氟丁基磺酸钾与苯二甲酸二辛酯的混合物，二者重量比为0.9：1。
把上述原料加入到50℃高速搅拌机中混合10分钟；然后依次经过130℃塑化、150℃口模成型，再经历管坯、吹胀、冷却、牵引、电晕处理、切割、卷取处理，最后得到产品。其中所述的吹胀比为1.2，所述的牵引在6kw功率下进行。
实施例4
其中所述的改性剂为全氟丁基磺酸钾与苯二甲酸二辛酯的混合物，二者重量比为0.7：1，其余条件与实施例2相同。
对比例1
其中所述的偶联剂为铝酸酯偶联剂与钛酸酯偶联剂混合物，二者质量比为1:3，其余条件与实施例2相同。
对比例2
其中所述的偶联剂为铝酸酯偶联剂与钛酸酯偶联剂混合物，二者质量比为1:1，其余条件与实施例2相同。
对比例3
其中所述的改性剂为全氟丁基磺酸钾与苯二甲酸二辛酯的混合物，二者重量比为0.2：1，其余条件与实施例2相同。
对比例4
其中所述的改性剂为全氟丁基磺酸钾与苯二甲酸二辛酯的混合物，二者重量比为1：1，其余条件与实施例2相同。
对比例5
没有添加碳酸钙，其余条件与实施例1相同。
对比例6
没有添加改性剂，其余条件与实施例1相同。
性能测试
对实施例1-4和对比例1-6所得PE薄膜的拉伸强度、断裂伸长率、直角撕裂强度分别利用拉力试验机、薄膜撕裂度测定仪等仪器设备按Q/HNDP48-2011标准进行测试。其中测试所采用的仪器如下：SLY-S1型薄膜撕裂度测定仪，济南兰光机电技术有限公司；XLW型数显式拉力试验机，济南兰光机电技术有限公司。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种更改和变换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种采用碳酸钙填充改性的线性低密度聚乙烯薄膜，其特征在于，所述薄膜由以下组分制成：
2.根据权利要求1所述的聚乙烯薄膜，其特征在于，所述的碳酸钙为纳米碳酸钙。
3.根据权利要求1所述的聚乙烯薄膜，其特征在于，所述的线性低密度聚乙烯为扬子7042线性低密度聚乙烯。
4.根据权利要求1所述的聚乙烯薄膜，其特征在于，所述的抗氧剂为抗氧剂1010。
5.根据权利要求1所述的聚乙烯薄膜，其特征在于，所述的偶联剂为铝酸酯偶联剂与钛酸酯偶联剂混合物，二者质量比为2:3-5。
6.根据权利要求1所述的聚乙烯薄膜，其特征在于，所述的改性剂为全氟丁基磺酸钾与苯二甲酸二辛酯的混合物，二者重量比为0.2-0.9：1，优选重量比为0.7:1。
7.一种制备权利要求1-6其中之一的聚乙烯薄膜的方法，其特征在于，所述步骤为上述原料加入到50-60℃高速搅拌机中混合10分钟；然后依次经过130-160℃塑化、150-180℃口模成型，再经历管坯、吹胀、冷却、牵引、电晕处理、切割、卷取处理，最后得到产品；其中所述的吹胀比为1.2-1.5，所述的牵引在6-8kw功率下进行。
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