CN108059763A - 一种高流动性滚塑用聚乙烯混合料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种高流动性滚塑用聚乙烯混合料及其制备方法，其原料由茂金属线性低密度聚乙烯(m‑LLDPE)、茂金属乙烯‑丁烯共聚物(m‑EDC)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、功能母粒、抗静电剂、抗氧剂、偶联剂、增塑剂组成。从而提高熔体流动性，具有易成型复杂尿素箱制品以及抗静电性能高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及塑料箱技术领域，具体地说，是一种适用于制备尿素箱的高流动性滚塑用聚乙烯混合料及其制备方法。
背景技术
滚塑成型又称旋塑、旋转成型、旋转模塑、旋转铸塑、回转成型等。滚塑成型工艺是先将塑料原料加入模具中，然后模具沿两垂直轴不断旋转并使之加热，使模内的塑料原料在重力和热能的作用下，逐渐均匀地涂布、熔融粘附于模腔的整个表面上，成型为所需要的形状，再经冷却定型、脱模，最后获得制品。滚塑成型目前使用的大部分为聚乙烯粉末。
由于滚塑成型过程中没有压力作用，物料熔融后主要依靠重力作用而在模具内部成型，因此物料的高流动性能十分重要，特别是针对一些形状复杂尿素箱制品，普通的滚塑料很难满足要求。
通常情况下聚乙烯具有优良的电绝缘性能，但在某些特殊应用领域，正是由于聚乙烯的高电阻率往往使其在使用过程中容易产生静电积累，从而造成静电吸尘，尿素箱表面容易吸附灰尘，混入尿素液中从而容易导致失效。
目前涉及尿素箱用聚乙烯材料的技术方案，主要有解决尿素箱材料耐环境应力差以及和镶件的结合问题，并未公开制作复杂尿素箱和制品静电吸附灰尘的问题如何解决。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种高流动性滚塑用聚乙烯混合料及其制备方法，针对现有技术的不足，提高熔体流动性，具有易成型复杂尿素箱制品以及抗静电性能高的特点，同时提供该聚乙烯混合料的制备方法。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为一种高流动性滚塑用聚乙烯混合料，其原料由茂金属线性低密度聚乙烯(m-LLDPE)、茂金属乙烯-丁烯共聚物(m-EDC)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、功能母粒、抗静电剂、抗氧剂、偶联剂、增塑剂组成。
优选地，所述高流动性滚塑用聚乙烯混合料的原料成分组成按重量份计为：50-60份茂金属线性低密度聚乙烯(m-LLDPE)、15-20份茂金属乙烯-丁烯共聚物、6-10份线性低密度聚乙烯(LLDPE)、5-8份功能母粒、2-4份抗静电剂、0.5-1份抗氧剂、0.5-0.8份偶联剂、0.3-0.5份增塑剂。
优选地，所述功能母粒的的原料成分按重量份计为：10份的纳米氧化锡粒子、0.5份的钛酸酯偶联剂、90份的茂金属聚乙烯。
优选地，所述茂金属线性低密度聚乙烯，其密度为0.930-0.940g/cm3，熔体流动速率6-10g/10min。
优选地，所述茂金属乙烯-丁烯共聚物，其密度为0.942-0.968g/cm3，熔体流动速率8-12g/10min。
优选地，所述线性低密度聚乙烯熔体流动速率15-20g/10min。
优选地，所述纳米氧化锡粒子的粒径为10nm，所述茂金属聚乙烯的熔体流动速率6.5-12g/10min，密度为0.912-0.932g/cm3。
优选地，所述抗静电剂为山梨醇酐单硬脂酸酯。
优选地，所述抗氧剂为UV531。
优选地，所述偶联剂为十三氟辛基三甲氧基硅烷。
优选地，所述增塑剂为癸二酸二丁酯。
一种高流动性滚塑用聚乙烯混合料的制备方法，其包括步骤：
S100称取相应重量份的茂金属线性低密度聚乙烯(m-LLDPE)、茂金属乙烯-丁烯共聚物(m-EDC)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、功能母粒、抗静电剂、抗氧剂、偶联剂以及增塑剂投入到立式混料机中，在150rpm转速下搅拌10min混合均匀；
S200将混合好的物料加入到同向双螺杆挤出机中造粒，同向双螺杆挤出造粒机的工艺参数为：温度160-200℃，主机转速300-500rpm，喂料转速50-100rpm，熔体压力1.0-3.0MPa；
S300将制好的颗粒在塑料磨粉机中研磨制成粉料获得所述高流动性滚塑用聚乙烯混合料，磨粉机的工艺参数为喂料速度150-250Kg/h，磨盘转速3000-5000rpm，粉体出口温度60-70℃，振动筛为30-40目筛网。
根据本发明的一实施例，所述步骤S100中的功能母粒的制备方法包括步骤：
S110称取相应重量份的纳米氧化锡粒子、钛酸酯偶联剂在110℃下搅拌20min进行表面包覆改性；
S120将表面包覆改性的纳米氧化锡粒子与茂金属聚乙烯进行高速混合，于140℃下在双辊混炼机中混炼15min；
S130然后于140℃下在平板硫化仪上压制成材，经过切割成功能母粒。
本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
(1)通过选用茂金属线性低密度聚乙烯(m-LLDPE)、茂金属乙烯-丁烯共聚物(m-EDC)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、纳米氧化锡改性茂金属聚乙烯为主要原料，具有熔体流动性好，易成型复杂制品等优点。
(2)现有的高流动性聚乙烯树脂以茂金属线性低密度聚乙烯(m-LLDPE)为主，但是单一的茂金属线性低密度聚乙烯(m-LLDPE)加工性能差，分子量分布窄，在成型过程中容易出现熔体破裂现象，因此需要与其他聚合物树脂共混成型，本案中筛选熔体指数相对低的茂金属乙烯-丁烯共聚物(m-EDC)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、纳米氧化锡改性茂金属聚乙烯作为混合料，得以获得高流动性且加工性能好的聚乙烯混合料。同时在混合料中加入功能母粒纳米氧化锡改性茂金属聚乙烯除了改善熔体流动性外，还具有抗静电特性。
(3)选择山梨醇酐单硬脂酸酯为抗静电剂，十三氟辛基三甲氧基硅烷为偶联剂，滚塑制品具有表面抗静电能力强，疏水性高等优点。
(4)山梨醇酐单硬脂酸酯为非离子型界面，具有耐高温、耐碱不离解的特点。由于表面具有醇羟基，可使得制品获得优良的吸湿导电性和防污防尘性，由于导湿性的增加可以减少表面静电，同时该抗静电剂不含有机硅成分，可以与防水剂氟硅烷同时使用。
(5)由于十三氟辛基三甲氧基硅烷偶联剂作为共混挤出的改性剂，使得制品表面具有较强的疏水基团，赋予制品较高的疏水性。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
实施例1
(1)制备功能母粒。称取10份的纳米氧化锡粒子、0.5份的钛酸酯偶联剂在110℃下搅拌20min进行表面包覆改性，然后将表面包覆改性的纳米氧化锡粒子与90份的茂金属聚乙烯进行高速混合，于140℃下在双辊混炼机中混炼15min，然后于140℃下在平板硫化仪上压制成材，然后经过切割成母粒；
(2)一种高流动性滚塑用聚乙烯混合料的制备。将55份的茂金属线性低密度聚乙烯(m-LLDPE)、18份的茂金属乙烯-丁烯共聚物(m-EDC)、8份的线性低密度聚乙烯(LLDPE)、5份的功能母粒、3份的山梨醇酐单硬脂酸酯、0.7份的UV531、0.7份的十三氟辛基三甲氧基硅烷、0.4份的葵二酸二丁酯投入到立式混料机中在150rpm转速下搅拌10min混合均匀；然后将混合好的物料加入到同向双螺杆挤出机中造粒，同向双螺杆挤出造粒机的工艺参数为：温度180℃，主机转速500rpm，喂料转速80rpm，熔体压力2.0MPa；最后将制好的颗粒在塑料磨粉机中研磨制成粉料获得一种抗静电高流动性滚塑用聚乙烯混合料，磨粉机的工艺参数为喂料速度200Kg/h，磨盘转速4000rpm，粉体出口温度70℃，振动筛为40目筛网。
实施例2
(1)制备功能母粒。称取10份的纳米氧化锡粒子、0.5份的钛酸酯偶联剂在110℃下搅拌20min进行表面包覆改性，然后将表面包覆改性的纳米氧化锡粒子与90份的茂金属聚乙烯进行高速混合，于140℃下在双辊混炼机中混炼15min，然后于140℃下在平板硫化仪上压制成材，然后经过切割成母粒；
(2)高流动性滚塑用聚乙烯混合料的制备。称取60份的茂金属线性低密度聚乙烯(m-LLDPE)、15份的茂金属乙烯-丁烯共聚物(m-EDC)、6份的线性低密度聚乙烯(LLDPE)、6份的功能母粒、2份的山梨醇酐单硬脂酸酯、0.5份的UV531、0.5份的十三氟辛基三甲氧基硅烷、0.3份的葵二酸二丁酯投入到立式混料机中在150rpm转速下搅拌10min混合均匀；然后将混合好的物料加入到同向双螺杆挤出机中造粒，同向双螺杆挤出造粒机的工艺参数为：温度200℃，主机转速400rpm，喂料转速90rpm，熔体压力3.0MPa；最后将制好的颗粒在塑料磨粉机中研磨制成粉料获得一种抗静电高流动性滚塑用聚乙烯混合料，磨粉机的工艺参数为喂料速度250Kg/h，磨盘转速5000rpm，粉体出口温度70℃，振动筛为35目筛网。
实施例3
(1)制备功能母粒。称取10份的纳米氧化锡粒子、0.5份的钛酸酯偶联剂在110℃下搅拌20min进行表面包覆改性，然后将表面包覆改性的纳米氧化锡粒子与90份的茂金属聚乙烯进行高速混合，于140℃下在双辊混炼机中混炼15min，然后于140℃下在平板硫化仪上压制成材，然后经过切割成母粒；
(2)高流动性滚塑用聚乙烯混合料的制备。将50份的茂金属线性低密度聚乙烯(m-LLDPE)、20份的茂金属乙烯-丁烯共聚物(m-EDC)、10份的线性低密度聚乙烯(LLDPE)、8份的功能母粒、4份的山梨醇酐单硬脂酸酯、1份的UV531、0.8份的十三氟辛基三甲氧基硅烷、0.5份的葵二酸二丁酯投入到立式混料机中在150rpm转速下搅拌10min混合均匀；然后将混合好的物料加入到同向双螺杆挤出机中造粒，同向双螺杆挤出造粒机的工艺参数为：温度160℃，主机转速300rpm，喂料转速100rpm，熔体压力1.0MPa；最后将制好的颗粒在塑料磨粉机中研磨制成粉料获得一种抗静电高流动性滚塑用聚乙烯混合料，磨粉机的工艺参数为喂料速度150Kg/h，磨盘转速3000rpm，粉体出口温度60℃，振动筛为30目筛网。
实施例4
(1)制备功能母粒。称取10份的纳米氧化锡粒子、0.5份的钛酸酯偶联剂在110℃下搅拌20min进行表面包覆改性，然后将表面包覆改性的纳米氧化锡粒子与90份的茂金属聚乙烯进行高速混合，于140℃下在双辊混炼机中混炼15min，然后于140℃下在平板硫化仪上压制成材，然后经过切割成母粒；
(2)高流动性滚塑用聚乙烯混合料的制备。称取53份的茂金属线性低密度聚乙烯(m-LLDPE)、19份的茂金属乙烯-丁烯共聚物(m-EDC)、9份的线性低密度聚乙烯(LLDPE)、7份的功能母粒、3份的山梨醇酐单硬脂酸酯、0.6份的UV531、0.6份的十三氟辛基三甲氧基硅烷、0.4份的葵二酸二丁酯投入到立式混料机中在150rpm转速下搅拌10min混合均匀；然后将混合好的物料加入到同向双螺杆挤出机中造粒，同向双螺杆挤出造粒机的工艺参数为：温度170℃，主机转速400rpm，喂料转速60rpm，熔体压力2.0MPa；最后将制好的颗粒在塑料磨粉机中研磨制成粉料获得抗静电高流动性滚塑用聚乙烯混合料，磨粉机的工艺参数为喂料速度200Kg/h，磨盘转速4000rpm，粉体出口温度65℃，振动筛为35目筛网。
实施例5
(1)制备功能母粒。称取10份的纳米氧化锡粒子、0.5份的钛酸酯偶联剂在110℃下搅拌20min进行表面包覆改性，然后将表面包覆改性的纳米氧化锡粒子与90份的茂金属聚乙烯进行高速混合，于140℃下在双辊混炼机中混炼15min，然后于140℃下在平板硫化仪上压制成材，然后经过切割成母粒；
(2)抗静电高流动性滚塑用聚乙烯混合料的制备。称取58份的茂金属线性低密度聚乙烯(m-LLDPE)、16份的茂金属乙烯-丁烯共聚物(m-EDC)、7份的线性低密度聚乙烯(LLDPE)、6份的功能母粒、2份的山梨醇酐单硬脂酸酯、0.8份的UV531、0.6份的十三氟辛基三甲氧基硅烷、0.4份的葵二酸二丁酯投入到立式混料机中在150rpm转速下搅拌10min混合均匀；然后将混合好的物料加入到同向双螺杆挤出机中造粒，同向双螺杆挤出造粒机的工艺参数为：温度190℃，主机转速400rpm，喂料转速50rpm，熔体压力2.0MPa；最后将制好的颗粒在塑料磨粉机中研磨制成粉料获得抗静电高流动性滚塑用聚乙烯混合料，磨粉机的工艺参数为喂料速度200Kg/h，磨盘转速4000rpm，粉体出口温度65℃，振动筛为40目筛网。
对比例1
(1)抗静电高流动性滚塑用聚乙烯混合料的制备。称取55份的茂金属线性低密度聚乙烯(m-LLDPE)、18份的茂金属乙烯-丁烯共聚物(m-EDC)、8份的线性低密度聚乙烯(LLDPE)、3份的山梨醇酐单硬脂酸酯、0.7份的UV531、0.7份的十三氟辛基三甲氧基硅烷、0.4份的葵二酸二丁酯投入到立式混料机中在150rpm转速下搅拌10min混合均匀；然后将混合好的物料加入到同向双螺杆挤出机中造粒，同向双螺杆挤出造粒机的工艺参数为：温度180℃，主机转速400rpm，喂料转速80rpm，熔体压力2.0MPa；最后将制好的颗粒在塑料磨粉机中研磨制成粉料获得一种抗静电高流动性滚塑用聚乙烯混合料，磨粉机的工艺参数为喂料速度200Kg/h，磨盘转速5000rpm，粉体出口温度70℃，振动筛为40目筛网。
对比例2
滚塑用聚乙烯混合料的制备同实施例1，不同之处在于，不添加山梨醇酐单硬脂酸酯。
将实施例1～5和对比例制得的材料各5Kg，加入尿素箱的滚塑模具中，在烘箱温度250℃，加热时间20min，主轴转速6rpm，副轴转速3rpm，冷却时间30min的工艺条件下进行滚塑，取出制品进行测试。缺口冲击根据JIS K-7110方法测试，熔融指数根据ASTM D1238-2004方法测试，表面电阻根据ASTM D257-93方法测试。实施例1～5和对比例的产品测试结果见表1。
表1实施例1～5和对比例样品的主要性能指标
实施例6至实施例12
实施例6～12的滚塑用聚乙烯混合料的制备方法同实施例1，不同之处在于功能母粒的含量不同，实施例6～12中的功能母粒含量分别为2份、4份、6份、8份、10份、12份、15份。
实施例13
滚塑用聚乙烯混合料的制备方法同实施例1，不同之处直接用未改性的茂金属聚乙烯代替功能母粒。
再将实施将实施例6～13制得的材料各5Kg，加入尿素箱的滚塑模具中，在烘箱温度250℃，加热时间20min，主轴转速6rpm，副轴转速3rpm，冷却时间30min的工艺条件下进行滚塑，取出制品进行测试。实施例6～13的产品测试结果见表2。
表2实施例6～13样品的主要性能指标
由表2可知，缺口冲击强度越大，刚性越大，而树脂流动性越小，韧性越小。为满足缺口冲击强度和熔融指数，需选取合理含量的功能母粒。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种高流动性滚塑用聚乙烯混合料，其特征在于，其原料由茂金属线性低密度聚乙烯、茂金属乙烯-丁烯共聚物、线性低密度聚乙烯、功能母粒、抗静电剂、抗氧剂、偶联剂、增塑剂组成。
2.根据权利要求1所述的高流动性滚塑用聚乙烯混合料，其特征在于，其原料成分组成按重量份计为：50-60份茂金属线性低密度聚乙烯、15-20份茂金属乙烯-丁烯共聚物、6-10份线性低密度聚乙烯、5-8份功能母粒、2-4份抗静电剂、0.5-1份抗氧剂、0.5-0.8份偶联剂、0.3-0.5份增塑剂。
3.根据权利要求2所述的高流动性滚塑用聚乙烯混合料，其特征在于，所述功能母粒的的原料成分按重量份计为：10份的纳米氧化锡粒子、0.5份的钛酸酯偶联剂、90份的茂金属聚乙烯。
4.根据权利要求3所述的高流动性滚塑用聚乙烯混合料，其特征在于，所述茂金属线性低密度聚乙烯的密度为0.930-0.940g/cm3，熔体流动速率6-10g/10min。
5.根据权利要求4所述的高流动性滚塑用聚乙烯混合料，其特征在于，所述茂金属乙烯-丁烯共聚物的密度为0.942-0.968g/cm3，熔体流动速率8-12g/10min，所述线性低密度聚乙烯熔体流动速率15-20g/10min。
6.根据权利要求5所述的高流动性滚塑用聚乙烯混合料，其特征在于，所述纳米氧化锡粒子的粒径为10nm，所述茂金属聚乙烯的熔体流动速率6.5-12g/10min，密度为0.912-0.932g/cm3。
7.根据权利要求6所述的高流动性滚塑用聚乙烯混合料，其特征在于，所述抗静电剂为山梨醇酐单硬脂酸酯。
8.根据权利要求7所述的高流动性滚塑用聚乙烯混合料，其特征在于，所述抗氧剂为UV531，所述偶联剂为十三氟辛基三甲氧基硅烷，所述增塑剂为癸二酸二丁酯。
9.一种高流动性滚塑用聚乙烯混合料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
S100称取相应重量份的茂金属线性低密度聚乙烯、茂金属乙烯-丁烯共聚物、线性低密度聚乙烯、功能母粒、抗静电剂、抗氧剂、偶联剂以及增塑剂投入到立式混料机中，在150rpm转速下搅拌10min混合均匀；
S200将混合好的物料加入到同向双螺杆挤出机中造粒，同向双螺杆挤出造粒机的工艺参数为：温度160-200℃，主机转速300-500rpm，喂料转速50-100rpm，熔体压力1.0-3.0MPa；
S300将制好的颗粒在塑料磨粉机中研磨制成粉料获得所述高流动性滚塑用聚乙烯混合料，磨粉机的工艺参数为喂料速度150-250Kg/h，磨盘转速3000-5000rpm，粉体出口温度60-70℃，振动筛为30-40目筛网。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S100中的功能母粒的制备方法包括步骤：
S110称取相应重量份的纳米氧化锡粒子、钛酸酯偶联剂在110℃下搅拌20min进行表面包覆改性；
S120将表面包覆改性的纳米氧化锡粒子与茂金属聚乙烯进行高速混合，于140℃下在双辊混炼机中混炼15min；
S130然后于140℃下在平板硫化仪上压制成材，经过切割成功能母粒。
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