CN105694175B - 一种高强度耐高低温hdpe料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度耐高低温HDPE料，包括以下重量份组分：HDPE 70份，LLDPE 25份，增韧剂5份。本发明还公开了上述HDPE料的制备方法，将上述重量份原料混合熔融制取。将HDPE、LLDPE以及增韧剂等相混合制得的HDPE料，在低温以及高温条件下仍能具备优异的韧性与机械强度，使其具备更广的应用范围。

Description

一种高强度耐高低温HDPE料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种HDPE料，特别是一种高强度耐高低温HDPE料及其制备方法。

背景技术

HDPE是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。高密度聚乙烯为无毒、无味、无臭的白色颗粒，熔点约为130℃，相对密度为0.941~0.960。高密度聚乙烯通常使用Ziegler-Natta聚合法制造，其特点是分子链上没有支链，因此分子链排布规整，具有较高的密度。该过程在管式或釜式低压反应器中以乙烯为原料，用氧或有机过氧化物为引发剂引发聚合反应。

高密度聚乙烯属环保材质，加热达到熔点，即可回收再利用。塑胶原料可分为两大类：“热塑性塑胶”（Thermoplastic）及“热固性塑胶”（Thermosetting），“热固性塑胶”是加热到一定温度后变成固化状态，即使继续加热也无法改变其状态，因此，有环保问题的产品是“热固性塑胶”的产品（如轮胎），并非是“热塑性塑胶”的产品，而高密度聚乙烯是热塑性塑料，属于环保产品。

高密度聚乙烯具有良好的耐热性与耐寒性，化学稳定性，较高的刚性和韧性，机械强度好，介电性能以及耐环境应力开裂性亦较好，并且在低温条件下，仍能保持一定的韧性。目前，HDPE塑料的需求量越来越大，并且对质量的要求也越来越高，但是现有的HDPE塑料在-70℃甚至更低温度以及80℃甚至更高温度的环境下，其韧性以及机械强度已经难以满足实际需求。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种高强度耐高低温HDPE料，在低温以及高温条件下，仍能具有较好的韧性与机械强度。

为了实现上述目的，本发明所设计的一种高强度耐高低温HDPE料，包括以下重量份组分：HDPE 70份，LLDPE 25份，增韧剂 5份。

还包括以下重量份组分：抗氧剂2~3份，紫外线吸收剂1~2份，相容剂3~5份，填料0.8~1.2份，增强剂 1~2份。

优选的，所述增韧剂为EVA和/或POE。

优选的，所述抗氧剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂168的复配物。

优选的，所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂770和紫外线吸收剂2020的复配物。

优选的，所述相容剂为HDPE-G-MAH。

优选的，所述填料为改性云母粉与纳米钼粉的复配物，其中改性云母粉与纳米钼粉的重量比为3：1。

优选的，所述增强剂为改性钽丝，所述改性钽丝是以纳米钽丝为芯线，外包裹一层玻璃纤维，所述改性钽丝的芯线直径在100~150微米，所述改性钽丝的直径在120~170微米。

本发明的另一目的是提供一种高强度耐高低温HDPE料的制备方法，包括以下步骤：（1）、先将玻璃纤维熔融与纳米钽丝熔融并同步拉丝，然后将玻璃纤维包裹在纳米钽丝外周形成改性钽丝，拉丝过程中，纳米钽丝的直径控制在100~150 微米，包覆后的改性钽丝的直径控制在120~170微米；

（2）、将原料HDPE 、LLDPE 、增韧剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、相容剂、填料混合均匀得到混合物；

（3）、将步骤（2）中的混合物与步骤（1）中的改性钽丝经螺杆挤出机挤出造粒。

该HDPE料在制备过程中可以增加少量的色粉，色粉直接与原料相混合，可以使生产出来的HDPE料具有不同的颜色。

本发明得到的一种高强度耐高低温HDPE料及其制备方法，其技术效果是：将HDPE、LLDPE、增韧剂以及增强剂等相混合制得的HDPE料，在低温以及高温条件下仍能具备优异的韧性与机械强度，使其具备更广的应用范围。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

本发明提供的一种高强度耐高低温HDPE料，包括以下重量份组分：HDPE 70份，LLDPE 25份，增韧剂 5份，抗氧剂2~3份，紫外线吸收剂1~2份，相容剂3~5份，填料0.8~1.2份，增强剂 1~2份。

线性低密度聚乙烯(LLDPE)为无毒、无味、无臭的乳白色颗粒，密度为0.918~0.935g/cm³。除具有一般的聚烯烃树脂的性能外，其抗张强度、抗撕裂强度、耐环境应力开裂性、耐低温性、耐热性以及耐穿刺性尤为优越。

所述增韧剂为EVA和/或POE。当采用EVA与POE的混合物时，EVA与POE的重量份配比可以是任意比。

EVA具有良好的柔软性，橡胶般的弹性，在-50℃下仍能够具有较好的可挠性，透明性和表面光泽性好，化学稳定性良好，抗老化和耐臭氧强度好，无毒性。与填料的掺混性好，着色和成型加工性好。

POE是一种具有窄相对分子质量分布和均匀的短支链分布的热塑性弹性体。具有耐老化、耐臭氧、耐化学介质等优异性能，通过对POE 进行交联，材料的耐热温度被提高，永久变形减小，拉伸强度、撕裂强度等主要力学性能都有很大程度的提高。多用途的POE弹性体能够超过PVC、EVA、SBR、EMA和EPDM，今后POE可能取代传统的EPDM。由于POE的优异性能使其在汽车行业、电线电缆护套、塑料增韧剂等方面里都获得了广泛应用。

所述抗氧剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂168的复配物。所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂770和紫外线吸收剂2020的复配物。本实施例中，其中抗氧化剂1010与抗氧化剂168的重量配比为1：1，紫外线吸收剂770与紫外线吸收剂2020的重量配比亦为1：1。由于HDPE耐老化性能差，加入抗氧剂与紫外线吸收剂可以改善HDPE这方面的不足。

所述相容剂为HDPE-G-MAH。马来酸酐HDPE相容剂赋予了聚烯烃极性和可粘接性，只要加入少量的马来酸酐HDPE相容剂，就可以大幅度提高HDPE与玻纤、滑石粉、云母、木粉等填料的粘合力，使改性HDPE的抗张强度、弯曲强度、冲击强度明显提高。

所述填料为改性云母粉与纳米钼粉的复配物，其中改性云母粉与纳米钼粉的重量比为3：1。所述改性云母粉为1250目，所述纳米钼粉的粒径为30~50纳米。

其中1250目的改性云母粉为市场购买，能改善塑料、橡胶制品的气密性；能改善橡胶、塑料制品的绝缘性能，由于云母具有极高的电阻，本身是高性能的绝缘材料；能改善塑料的物理机械性能，由于橡胶、塑料原料树脂本身的硬度都有限。不少填料（如滑石粉）的机械强度也很低。相反，云母是花岗岩的成分之一，其硬度和机械强度很大。所以橡胶、塑料中加入云母粉作填料，增强效果特别明显。

纳米钼粉是一种重要的填料，不但具备耐候性好，而且具有耐磨损、可提高耐腐蚀与流变性等重要特性。

所述增强剂为改性钽丝，所述改性钽丝是以纳米钽丝为芯线，外包裹一层玻璃纤维，所述改性钽丝的芯线直径在100~150微米，所述改性钽丝的直径在120~170微米。

钽丝以钽粉为原料经轧制、拉拔等塑性加工方法制成的一种丝状钽材，其具有工作温度范围宽（-80~200℃），可靠性高和使用寿命长等优点。

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几个微米，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料。玻璃纤维比有机纤维耐温高，不燃，抗腐，隔热、隔音性好，抗拉强度高，电绝缘性好。但性脆，耐磨性较差。用来制造增强塑料或增强橡胶，作为补强材玻璃纤维具有以下特点：(1)拉伸强度高，伸长小(3%)；(2)弹性系数高，刚性佳；(3)弹性限度内伸长量大且拉伸强度高，故吸收冲击能量大；(4)为无机纤维，具不燃性，耐化学性佳；(5)吸水性小；(6)尺度安定性，耐热性均佳；(7)加工性佳，可作成股、束、毡、织布等不同形态之产品；(8)透明可透过光线；(9)与树脂接着性良好；(10)价格便宜；(11)不易燃烧，高温下可熔成玻璃状小珠。本实施例中，选用无碱玻璃纤维。

本发明还提供了一种上述高强度耐高低温HDPE料的制备方法，包括以下步骤：（1）、先将玻璃纤维熔融与纳米钽丝熔融并同步拉丝，然后将玻璃纤维包裹在纳米钽丝外周形成改性钽丝，拉丝过程中，纳米钽丝的直径控制在100~150 微米，包覆后的改性钽丝的直径控制在120~170微米；

（2）、将原料HDPE 、LLDPE 、增韧剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、相容剂、填料混合均匀得到混合物；

（3）、将步骤（2）中的混合物与步骤（1）中的改性钽丝经螺杆挤出机挤出造粒。

本实施例中，高密度聚乙烯（HDPE）选用市场需求量最大的燕山石化生产的HDPE5200B，按照本实施例中的制备方法进行制备，制得HDPE料性能测试数据如下：

由上表可知，采用本发明的制备方法制得HDPE料具有较好的拉伸强度、弯曲强度以及耐环境应力开裂，并且对本实施例中的HDPE料在23℃、-70℃以及80℃进行测试，发现其在拉伸强度、弯曲强度以及耐环境应力开裂方面并没有区别。

Claims (2)

1.一种高强度耐高低温HDPE料，其特征在于，包括以下重量份组分：HDPE 70份，LLDPE25份，增韧剂 5份；

还包括以下重量份组分：抗氧剂2~3份，紫外线吸收剂1~2份，相容剂3~5份，填料0 .8~1.2份，增强剂 1~2份；

所述增韧剂为EVA和/或POE；

所述抗氧剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂168的复配物；

所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂770和紫外线吸收剂2020的复配物；

所述相容剂为HDPE-GMAH；

所述增强剂为改性钽丝，所述改性钽丝是以纳米钽丝为芯线，外包裹一层玻璃纤维，所述改性钽丝的芯线直径在100~150微米，所述改性钽丝的直径在120~170微米。

2.根据权利要求1所述的一种高强度耐高低温HDPE料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、先将玻璃纤维熔融与纳米钽丝熔融并同步拉丝，然后将玻璃纤维包裹在纳米钽丝外周形成改性钽丝，拉丝过程中，包覆后的改性钽丝的直径控制在120~170微米；

（2）、将原料HDPE 、LLDPE 、增韧剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、相容剂、填料混合均匀得到混合物；

（3）、将步骤（2）中的混合物与步骤（1）中的改性钽丝经螺杆挤出机挤出造粒。