CN108610531A - 聚乙烯管材复合助剂包及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种聚乙烯管材复合助剂包，包括如下组分：抗酸剂、复合热稳定剂、氟弹性体加工助剂、PE100改性剂、成核剂HPN‑210M。将各组分原料混合后，放入高速混合机中，在10℃～25℃条件下，以搅拌速度500r/min～800r/min搅拌30s～60s；然后取搅拌均匀后的各组分投进挤压造粒机中，进行造粒，其中挤压造粒机的温度为55℃～60℃，机头段的温度为60℃～65℃，将通过机头挤出得到的条料进行风冷，利用振动筛使其断裂，得到成品颗粒；最后将得到的颗粒过筛，颗粒的孔径为4mm以上的为成品，颗粒小于4mm的回收利用。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域，具体涉及一种聚乙烯管材复合助剂包及其制备方法。
背景技术
复合助剂包是将几种具有同样功能或不同功能的塑料添加剂及辅助添加剂按一定比例配合而成。复合助剂包优点包括：助剂配方保密性强，不易技术扩散；可以用廉价的产品取代价格较高的产品；可以提高单一产品某一方面的性能；组分间产生协同效应，从而达到单一品种所不能达到的效果。通过各种助剂的相互配合，使各种助剂能更好地分散、相互配合，高效地发挥功能，从而减少助剂的用量，降低助剂使用的成本。例如专利CN103819802A，该专利制备的复合助剂由抗氧剂、成核剂、吸酸剂和防静电剂组成，通过各个助剂之间的协同效应，有效降低了总的添加使用量，降低了产品黄色指数、提高断裂应变等优点。
近些年来，随着国内外高密度聚乙烯管材产品应用领域的增广和性能提升，对其添加剂的抗氧化性能、加工性能和和其他物性性能要求也越来越严格。一般厂家往往都是根据不同的物性指标，单独添加各种添加剂达到性能指标，这样就造成了添加剂之间的协同效应破坏，添加量不准确、产品质量不稳定，同时由于单独添加，造成粉尘污染，危害身体健康，容易发生粉尘静电危害带来的危险因素。
为了避免以上的种种弊端，国内市场急需一种协同效应好，性能优良，添加量小的无粉尘助剂来稳定和提高管材产品质量，实现无尘化，有利于环境保护和生产安全。
发明内容
本发明提供一种可用于生产PE100级聚乙烯管材的复合助剂包。该复合助剂包含有抗酸剂、热稳定剂、氟弹性体加工助剂、PE100改性剂和成核剂。将上述助剂通过高速混合机混合均匀后，在双螺杆挤出机中进行挤压造粒、断裂，就能够得到性能优异的复合助剂包。
本发明的另一个目的是提供所述聚乙烯管材复合助剂包的制备方法，工艺简单，操作容易，适合于工业应用。
本发明提供一种聚乙烯管材复合助剂包，包括如下组分：
抗酸剂、复合热稳定剂、氟弹性体加工助剂、PE100改性剂、成核剂HPN-210M。
本发明所述的聚乙烯管材复合助剂包，其中，以重量份数计，各组份的含量优选为：抗酸剂20份～25份、复合热稳定剂60份～65份、氟弹性体加工助剂4份～8份、PE100改性剂3份～6份、成核剂HPN-210M 3份～6份。
本发明所述的聚乙烯管材复合助剂包，其中，所述PE100改性剂优选为A89。
本发明所述的聚乙烯管材复合助剂包，其中，所述抗酸剂优选为硬脂酸钙和硬脂酸锌。
本发明所述的聚乙烯管材复合助剂包，其中，所述硬脂酸钙与硬脂酸锌的重量比优选为1:2～2:1。
本发明所述的聚乙烯管材复合助剂包，其中，所述复合热稳定剂优选为主抗氧剂和辅助抗氧剂；
所述主抗氧剂为四[β-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述辅助抗氧剂为双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯。
本发明所述的聚乙烯管材复合助剂包，其中，所述主抗氧剂与辅助抗氧剂重量比为1:1～1:2。
本发明所述的聚乙烯管材复合助剂包，其中，所述复合热稳定剂优选为硫代受阻酚抗氧剂4,4’-硫代双(6-叔丁基-2-甲基苯酚)或4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)。
本发明所述的聚乙烯管材复合助剂包，其中，所述氟弹性体加工助剂优选为碳氟高聚物；
所述碳氟高聚物优选为碳氟共聚物和/或均聚物；
所述共聚物和/或均聚物优选为四氟乙烯、六氟乙烯、偏氟乙烯中的至少一种或几种单体的共聚物或均聚物。
本发明还提供一种聚乙烯管材复合助剂包的制备方法，其是上述聚乙烯管材复合助剂包的制备方法，包括如下步骤：
将各组分原料混合后，放入高速混合机中，在10℃～25℃条件下，以搅拌速度500r/min～800r/min搅拌30s～60s；
然后取搅拌均匀后的各组分投进挤压造粒机中，进行造粒，其中挤压造粒机的温度为55℃～60℃，机头段的温度为60℃～65℃，将通过机头挤出得到的条料进行风冷，利用振动筛使其断裂，得到成品颗粒；
最后将得到的颗粒过筛，颗粒的孔径为4mm以上的为成品，颗粒小于4mm的回收利用。
本发明有益效果：
本发明技术方案中通过各个组分之间的协同效益，能使PE100管材的氧化诱导期时间远大于20min，改善了管材的加工性能，降低能耗，提高了管材成品的外观光泽度和使用温度，同时提高了管材的短期静液压强度和耐慢速裂纹增长性能等优点。此外，该复合助剂包在制备过程中不含粉尘污染、一次添加取代传统作业在聚乙烯装置中各个添加、保护单剂的良好性能。
具体实施方式
以下对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。
本发明所述的一种聚乙烯管材复合助剂包，包含以下组分：a.抗酸剂、b.热稳定剂、c.氟弹性体加工助剂、d.PE100改性剂、e.成核剂。各组份的质量份数依次为20份～25份、60份～65份、4份～8份、3份～6份、3份～6份。
所述的抗酸剂为硬脂酸钙和硬脂酸锌，两者重量比为1:2～2:1之间。
所述的热稳定剂为四[β-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)，双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂626)，其中主抗氧剂1010与辅助抗氧剂626复配使用，主抗氧剂与辅助抗氧剂重量比为1:1～1:2之间；也可以单独使用硫代受阻酚抗氧剂4,4’-硫代双(6-叔丁基-2-甲基苯酚)(抗氧剂736)或4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)(抗氧剂300)。抗氧剂的加入，使PE100管材料具有良好的耐热老化性能，能够满足氧化诱导期大于20min的要求。
所述的氟弹性体加工助剂为碳氟高聚物，包括碳氟共聚物和均聚物，为四氟乙烯、六氟乙烯、偏氟乙烯中的至少一种或几种单体的共聚物或均聚物。在生产混配料过程中，碳氟高聚物既可以改善PE100树脂的加工性能，又可以提高管材制品的表面光泽度。
所述的PE100改性剂为A89。
所述的成核剂为HPN-210M。
上述的聚乙烯管材复合助剂包的制备方法，步骤如下：
首先将各组分原料混合后，放入高速混合机中，在10℃～25℃条件下，以500r/min～800r/min的搅拌速度搅拌30s～60s。然后将搅拌均匀的混合物投进双螺杆挤压造粒机中，进行造粒，其中挤压造粒机的温度为55℃～60℃，机头段的温度为60℃～65℃，将通过机头挤出得到的条料进行风冷，利用振动筛使其断裂，得到成品颗粒。
实施例1
将2.5kg硬脂酸钙、2.5kg硬脂酸锌、6.5kg抗氧剂1010、6.5kg抗氧剂626、0.8kg氟弹性体加工助剂FreeFlowTMZ200和0.6kgPE100改性剂A89、0.6kg成核剂HPN-210M按照比重大小，由轻到重投入高速混料机中，在10℃～25℃条件下，以800r/min的搅拌速度搅拌30s。然后将搅拌均匀的混合物投进双螺杆挤压造粒机中，进行造粒，其中挤压造粒机的温度为55℃，机头段的温度为60℃，将通过机头挤出得到的条料进行风冷，利用振动筛使其断裂，得到成品颗粒。
将上述复合助剂包与JHMG100S粉料按照质量分数1:250进行共混均匀，利用双螺杆挤出机中进行熔融挤出，切粒和干燥，其中螺杆转数为150r/min，挤出机温度分别为200℃。将得到的产品进行管材加工，管材规格为DN110mm/SDR11，测试管材性能，具体性能如表1所示。
实施例2
将2.0kg硬脂酸钙、4.0kg硬脂酸锌、6.0kg抗氧剂1010、12.0kg抗氧剂626、2.4kg氟弹性体加工助剂FreeFlowTMZ200和1.8kgPE100改性剂A89、1.8kg成核剂HPN-210M按照比重大小，由轻到重投入高速混料机中，在10℃～25℃条件下，以500r/min的搅拌速度搅拌60s。然后将搅拌均匀的混合物投进双螺杆挤压造粒机中，进行造粒，其中挤压造粒机的温度为60℃，机头段的温度为65℃，将通过机头挤出得到的条料进行风冷，利用振动筛使其断裂，得到成品颗粒。
将上述复合助剂包与JHMG100S粉料按照质量分数1:250进行共混均匀，利用双螺杆挤出机中进行熔融挤出，切粒和干燥，其中螺杆转数为150r/min，挤出机温度分别为200℃。将得到的产品进行管材加工，管材规格为DN110mm/SDR11，测试管材性能，具体性能如表1所示。
实施例3
将2.5kg硬脂酸钙、2.5kg硬脂酸锌、6.0kg抗氧剂1010、6.6kg抗氧剂626、1.2kg氟弹性体加工助剂FreeFlowTMZ200和0.8kgPE100改性剂A89、0.4kg成核剂HPN-210M按照比重大小，由轻到重投入高速混料机中，在10℃～25℃条件下，以750r/min的搅拌速度搅拌45s。然后将搅拌均匀的混合物投进双螺杆挤压造粒机中，进行造粒，其中挤压造粒机的温度为60℃，机头段的温度为65℃，将通过机头挤出得到的条料进行风冷，利用振动筛使其断裂，得到成品颗粒。
将上述复合助剂包与JHMG100S粉料按照质量分数1:250进行共混均匀，利用双螺杆挤出机中进行熔融挤出，切粒和干燥，其中螺杆转数为150r/min，挤出机温度分别为200℃。将得到的产品进行管材加工，管材规格为DN110mm/SDR11，测试管材性能，具体性能如表1所示。
实施例4
将4.2kg硬脂酸钙、2.1kg硬脂酸锌、18kg抗氧剂736、2.1kg氟弹性体加工助剂FreeFlowTMZ200和1.8kgPE100改性剂A89、1.8kg成核剂HPN-210M按照比重大小，由轻到重投入高速混料机中，在10℃～25℃条件下，以750r/min的搅拌速度搅拌45s。然后将搅拌均匀的混合物投进双螺杆挤压造粒机中，进行造粒，其中挤压造粒机的温度为57℃，机头段的温度为62℃，将通过机头挤出得到的条料进行风冷，利用振动筛使其断裂，得到成品颗粒。
将上述复合助剂包与JHMG100S粉料按照质量分数1:250进行共混均匀，利用双螺杆挤出机中进行熔融挤出，切粒和干燥，其中螺杆转数为150r/min，挤出机温度分别为200℃。将得到的产品进行管材加工，管材规格为DN110mm/SDR11，测试管材性能，具体性能如表1所示。
实施例5
将4.2kg硬脂酸钙、2.1kg硬脂酸锌、18kg抗氧剂300、2.1kg氟弹性体加工助剂FreeFlowTMZ200和1.8kgPE100改性剂A89、1.8kg成核剂HPN-210M按照比重大小，由轻到重投入高速混料机中，在10℃～25℃条件下，以750r/min的搅拌速度搅拌45s。然后将搅拌均匀的混合物投进双螺杆挤压造粒机中，进行造粒，其中挤压造粒机的温度为57℃，机头段的温度为62℃，将通过机头挤出得到的条料进行风冷，利用振动筛使其断裂，得到成品颗粒。
将上述复合助剂包与JHMG100S粉料按照质量分数1:250进行共混均匀，利用双螺杆挤出机中进行熔融挤出，切粒和干燥，其中螺杆转数为150r/min，挤出机温度分别为200℃。将得到的产品进行管材加工，管材规格为DN110mm/SDR11，测试管材性能，具体性能如表1所示。
表1 管材性能测试结果
| 性能 | JHMGC100S | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 密度，kg/m3 | 0.948 | 0.949 | 0.948 | 0.949 | 0.949 | 0.950 |
| 熔融指数g/10min(5kg,190℃) | 0.25 | 0.24 | 0.23 | 0.24 | 0.25 | 0.23 |
| 氧化诱导期(200℃)，min | ＞20 | ＞20 | ＞20 | ＞20 | ＞20 | ＞20 |
| 静液压强度(20℃，12.4MPa)，h | 100％ | ＞300％ | ＞300％ | ＞300％ | ＞300％ | ＞300％ |
| 耐慢速裂纹增长(20℃，12.4MPa)，h | 100％ | ＞300％ | ＞300％ | ＞300％ | ＞300％ | ＞300％ |
| 热变形温度(℃) | 74.0 | 76.2 | 76.5 | 76.1 | 76.9 | 76.3 |
说明：短期静液压强度和耐慢速裂纹增长性能以JHMGC100S为基数按照100％来计算。
Claims (10)
1.一种聚乙烯管材复合助剂包，包括如下组分：
抗酸剂、复合热稳定剂、氟弹性体加工助剂、PE100改性剂、成核剂HPN-210M。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯管材复合助剂包，其特征在于，以重量份数计，各组份的含量为：抗酸剂20份～25份、复合热稳定剂60份～65份、氟弹性体加工助剂4份～8份、PE100改性剂3份～6份、成核剂HPN-210M 3份～6份。
3.根据权利要求1或2所述的聚乙烯管材复合助剂包，其特征在于，所述PE100改性剂为A89。
4.根据权利要求1或2所述的聚乙烯管材复合助剂包，其特征在于，所述抗酸剂为硬脂酸钙和硬脂酸锌。
5.根据权利要求4所述的聚乙烯管材复合助剂包，其特征在于，所述硬脂酸钙与硬脂酸锌的重量比为1:2～2:1。
6.根据权利要求1或2所述的聚乙烯管材复合助剂包，其特征在于，所述复合热稳定剂为主抗氧剂和辅助抗氧剂；
所述主抗氧剂为四[β-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述辅助抗氧剂为双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯。
7.根据权利要求6所述的聚乙烯管材复合助剂包，其特征在于，所述主抗氧剂与辅助抗氧剂重量比为1:1～1:2。
8.根据权利要求1或2所述的聚乙烯管材复合助剂包，其特征在于，所述复合热稳定剂为硫代受阻酚抗氧剂4,4’-硫代双(6-叔丁基-2-甲基苯酚)或4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)。
9.根据权利要求1或2所述的聚乙烯管材复合助剂包，其特征在于，所述氟弹性体加工助剂为碳氟高聚物；
所述碳氟高聚物为碳氟共聚物和/或均聚物；
所述共聚物和/或均聚物为四氟乙烯、六氟乙烯、偏氟乙烯中的至少一种或几种单体的共聚物或均聚物。
10.一种聚乙烯管材复合助剂包的制备方法，其是权利要求1～9任一项所述的聚乙烯管材复合助剂包的制备方法，包括如下步骤：
将各组分原料混合后，放入高速混合机中，在10℃～25℃条件下，以搅拌速度500r/min～800r/min搅拌30s～60s；
然后取搅拌均匀后的各组分投进挤压造粒机中，进行造粒，其中挤压造粒机的温度为55℃～60℃，机头段的温度为60℃～65℃，将通过机头挤出得到的条料进行风冷，利用振动筛使其断裂，得到成品颗粒；
最后将得到的颗粒过筛，颗粒的孔径为4mm以上的为成品，颗粒小于4mm的回收利用。
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