CN104558783A - 滚塑聚烯烃组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种滚塑聚烯烃组合物及其制备方法，属于塑料加工技术领域。本发明所述的滚塑聚烯烃组合物组分包括两种线型低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、抗氧剂、抗紫外剂、成核剂、辅助成核剂、增强剂。本发明制备的聚烯烃组合物力学强度得到了提高，制备同等强度的滚塑制品，减少了原料的用量，有效地实现了制备制品薄壁化，缩短了加工时间。

Description

滚塑聚烯烃组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料加工技术领域，具体涉及一种满足滚塑要求的聚乙烯组合物及其制备方法。
背景技术
滚塑加工的塑料制品，具有很多的优点，如可制作形状复杂及大型的制品，与吹塑工艺相比无接缝，一体成型，制品无熔合线，故而备受关注。线型低密度聚乙烯塑料具有易加工、流动性好、外观平滑顺畅，常用于滚塑加工。
滚塑加工时，与模具接触的外层物料首先熔化，随着温度提高及时间延长，内层也逐渐熔化成型。通常，厚度对制品的性能及加工影响很大。滚塑成型中壁厚有两个要求，第一要满足产品的使用功能，第二要满足加工工艺要求。壁厚减薄可以节省原材料，减少成型周期。通常，希望制品在满足力学性能要求的前提下，壁厚越薄越好。
滚塑加工大型制品时，要求制品的强度较高，高的强度通常通过增加壁厚实现，但需延长滚塑加热时间，增加成型周期，受热时间长，高温对物料性能影响很大，极易使其发生热降解，影响制品的性能。目前滚塑制品最佳壁厚及工艺是通过多次逐渐的摸索实验，费时、费力、费料，还不一定达到最佳。
专利CN200810023368公开了一种高强高韧高流动性滚塑专用料及其制备方法，用线型低密度聚乙烯60～90%为基础料，添加9.5～19.2%的经过辐照的高密度聚乙烯、0.5～20%的150目的蒙脱土、0～0.8%的成核剂经混合制得的专用料。该专利缺点是山梨醇类成核剂与较多的蒙脱土一同加入到高密度聚乙烯中，难以均匀的分散于线型低密度聚乙烯中，成核效果不佳；辐照高密度聚乙烯工艺较为复杂，需要对粉料进行连续的翻动，操作处理难度较大，效果不易保证；150目的蒙脱土以高密度聚乙烯为载体制成母料，就此专利而言无机组分含量较大，研磨时易对研磨机有损害；另外由于高密度聚乙烯的结晶度高，蒙脱土分散不佳，增韧效果不易保证。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高制品性能的滚塑加工用组合物，同时提供了其简单、适合大规模生产的制备方法。
本发明所述的滚塑聚烯烃组合物，采用线型低密度聚乙烯为基础树脂，与高密度聚乙烯、超高分子量的聚乙烯进行共混改性，包含如下重量份数的原料：
优选配方如下（重量份数）：
其中：
所述的线型低密度聚乙烯1，密度为0.931～0.936g/cm3，熔体质量流动速率为2～4g/10min；
所述的线型低密度聚乙烯2，密度为0.936～0.939g/cm3，熔体质量流动速率为6～10g/10min；
所述的高密度聚乙烯密度为0.941～0.959g/cm3，熔体质量流动速率为2～12g/10min；
所述的超高分子量聚乙烯密度为0.932～0.940g/cm3，白色粉体，粒径100～200um，分子量100万～200万；
所述的抗氧剂为酚类抗氧剂，优选抗氧剂1010，可以保证加工过程中聚乙烯体的热稳定，防止发生热降解；
所述的抗紫外剂优选UV531，可吸收阳光的紫外线部分，保证塑料制品在户外使用性能；
所述的成核剂为HPN-20E，是一种用于改善聚乙烯结晶性能的成核剂，加入聚乙烯体系中，可以提高聚乙烯结晶度，细化晶粒。本发明利用了它的突出的结晶成核能力，以加强共混体的结晶能力；
所述的辅助成核剂为纳米级二氧化硅，粒径7-80纳米。纳米级二氧化硅均匀分散于塑料基体中，配合成核剂，加强聚乙烯的结晶效果，改善塑料制品的致密性、光洁度；
所述的增强剂为碳酸钙晶须，为白色蓬松状的单晶纤维材料，与树脂复合时有良好的分散性，可以改善塑料制品的表面光泽、耐酸碱性、尺寸稳定性，耐热性能等。
本发明所述的滚塑聚烯烃组合物制备方法包括以下步骤：
（1）将线型低密度聚乙烯1、超高分子量聚乙烯、成核剂、辅助成核剂、抗氧剂和抗紫外剂混合造粒；方法为：先将线型低密度聚乙烯1和超高分子量聚乙烯在高搅中混合2～5分钟，再依次加入成核剂、辅助成核剂、抗氧剂和抗紫外剂分别低速搅拌2～5分钟后，在双螺杆挤出机中造粒。
（2）将线型低密度聚乙烯2、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、增强剂、抗氧剂和抗紫外剂混合造粒；方法为：先将线型低密度聚乙烯2、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、抗氧剂和抗紫外剂在高速混合机中混合2～5分钟，再加入增强剂低速混合2～5分钟，在双螺杆挤出机中造粒。
（3）将以上两步骤制得的粒料高速混合3～5分钟后，烘干，研磨，得到40目滚塑聚烯烃组合物粉料。
步骤（1）中线型低密度聚乙烯1、超高分子量聚乙烯、成核剂、辅助成核剂、抗氧剂和抗紫外剂的质量比为20～50∶5～10∶0.1～0.2∶1.0～4.0∶0.5～1∶0.5～1；
步骤（2）中线型低密度聚乙烯2、高密度聚乙烯、超高密度聚乙烯、增强剂、抗氧剂和抗紫外剂的质量比为20～30∶15～25∶5～10∶2.0～5.0∶0.5～1∶0.5～1。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明制备的聚乙烯组合物力学强度得到了提高，制备同等强度的滚塑制品，减少了原料的用量，有效地实现了制备制品薄壁化，缩短了加工时间。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
试验所用原料：
线型低密度聚乙烯1：LLDPE1，熔体质量流动速率为4.7g/10min，密度0.939g/cm3；
线型低密度聚乙烯2：LLDPE2，熔体质量流动速率为6.6g/10min，密度0.938g/cm3；
超高分子量聚乙烯：分子量150万，密度0.936g/cm3；
高密度聚乙烯：HDPE1，熔体质量流动速率为2g/10min，密度0.941g/cm3；
高密度聚乙烯：HDPE2，熔体质量流动速率为5g/10min，密度0.950g/cm3；
高密度聚乙烯：HDPE3，熔体质量流动速率为11g/10min，密度0.959g/cm3；
成核剂：HPN-20E，美丽肯公司；
辅助成核剂：二氧化硅，密度为0.12g/cm3，粒径小于20nm，市售；
增强剂：碳酸钙晶须，长度20～30nm，长径比大于10，密度为2.86g/cm3,水分含量小于1%，比表面积6.6g/m2，吸油值56ml/g；
抗氧剂：1010，市售；
抗紫外剂：UV531，市售。
按本发明所述的方法，将下列实施例中标出质量份数的原料制备得到的滚塑聚烯烃组合物粉料，加入模具中，加温到270℃，保温25分钟，喷水雾冷却降温，待稳定后由制品上相同部位取样，测试比较性能。
实施例1
实施例2
实施例3
实施例4
实施例5
实施例6
组合物对比例制备工艺：
按下列对比例的配方将线型低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、抗氧剂、抗紫外剂、成核剂、辅助成核剂、增强剂等（按质量份数计算）分别加入高速混合机中低速混合10分钟，出料、准备造粒。
双螺杆挤出机温度设定190℃、螺杆转速150转/分钟、产量50公斤/小时。粒料磨成40目粉料，滚塑加工工艺同实施例。
对比例1
对比例2
对比例3
对比例4
对比例5（5.6是相关专利与本发明对比）
对比例6
对比例7（共同混合工艺对比实施5）
表1实施例性能
表2对比例性能
表1和表2试验数据为在滚塑制品上取样测试，实施例中滚塑制品的壁厚约3.2mm，用料9公斤，对比例中滚塑制品的壁厚约4.5mm，用料12公斤，对比例中制品的壁厚较厚，原料用量较大，但是力学性能比实施例中的差。由此可见，本发明的组合物很好的实现了制品减薄，节省原料的目的。

Claims (10)

1.一种滚塑聚烯烃组合物，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：
2.根据权利要求1所述的滚塑聚烯烃组合物，其特征在于，所述的线型低密度聚乙烯1密度为0.931～0.936g/cm3，熔体质量流动速率为2～4g/10min。
3.根据权利要求1所述的滚塑聚烯烃组合物，其特征在于，所述的线型低密度聚乙烯2，密度为0.936～0.939g/cm3，熔体质量流动速率为6～10g/10min。
4.根据权利要求1所述的滚塑聚烯烃组合物，其特征在于，所述的超高分子量聚乙烯密度为0.932～0.940g/cm3，白色粉体，粒径100～200um，分子量100万～200万。
5.根据权利要求1所述的滚塑聚烯烃组合物，其特征在于，所述的高密度聚乙烯密度为0.941～0.959g/cm3，熔体质量流动速率为2～12g/10min。
6.根据权利要求1所述的滚塑聚烯烃组合物，其特征在于，所述的成核剂为HPN-20E。
7.根据权利要求1所述的滚塑聚烯烃组合物，其特征在于，所述的辅助成核剂为纳米级二氧化硅，粒径7～80纳米。
8.根据权利要求1所述的滚塑聚烯烃组合物，其特征在于，所述的增强剂为碳酸钙晶须。
9.一种权利要求1-8任一所述的滚塑聚烯烃组合物制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将线型低密度聚乙烯1、超高分子量聚乙烯搅拌混合，依次加入成核剂、辅助成核剂、抗氧剂和抗紫外线剂，均匀混合，造粒；
（2）将线型低密度聚乙烯2、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、抗氧剂和抗紫外剂，混合，加入增强剂，均匀混合，造粒；
（3）将以上两个步骤制得的粒料混合均匀，烘干，磨成粉料。
10.根据权利要求9所述的滚塑聚烯烃组合物制备方法，其特征在于，步骤（1）中线型低密度聚乙烯1、超高分子量聚乙烯、成核剂、辅助成核剂、抗氧剂和抗紫外剂的质量比为20～50∶5～10∶0.1～0.2∶1.0～4.0∶0.5～1∶0.5～1；
步骤（2）中线型低密度聚乙烯2、高密度聚乙烯、超高密度聚乙烯、增强剂、抗氧剂和抗紫外剂的质量比为20～30∶15～25∶5～10∶2.0～5.0∶0.5～1∶0.5～1。
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