CN109135014A - 一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料。通过利用含氟聚合物助剂母料改善UHMWPE/PE合金的流动性，减少合金挤出加工过程中“鲨鱼皮”现象。本发明的技术方案：以含氟聚合物助剂为添加剂，以不同类型聚乙烯材料为基体树脂，制备一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料。其由以下质量比例的原料加工制成：聚乙烯类树脂95%~99%，含氟聚合物助剂1%~5%。制备方法：(1)干燥；(2)称料；(3)混合；(4)挤出造粒。本发明制得的含氟聚合物助剂母料，具有良好的表面光洁度，可改善UHMWPE/PE类合金的“鲨鱼皮”现象，提高产能，降低能耗，有利于UHMWPE/PE合金管材的成型。

Description

一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料
技术领域
本发明涉及一种加工助剂，具体涉及一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物加工助剂母料及其制备方法。
背景技术
近年来，类似“鲨鱼皮”的熔体流动不稳定、熔体循环性破裂等现象，已经成为热塑性聚合物加工不得不解决的首要难题之一。尤其对于UHMWPE/PE合金而言，熔体破裂不仅限制其挤出加工的效率、产品尺寸稳定性和表面光泽度等，更加严重制约了加工经济的发展。因此，聚合物的高效加工成型取决于有效解决“鲨鱼皮”等熔体破裂问题。为解决这一问题，许多聚合物助剂应运而生。由含氟弹性体和氟塑料改进而来的含氟助剂（PolymerProcessing Additives，简称 PPA）是一种新型的加工助剂，高效、实用、优质，主要被用于高粘度聚烯烃，以消除熔体表面熔融断裂。PPA 的主要作用效果提高产能，改善低融指树脂的加工性，提高产品性能的均匀性，拓宽树脂加工窗口，改善产品表面光泽度和光滑度；降低或减少树脂的使用量，减少熔体破裂，降低熔体压力，减少模口积料，减少熔体凝胶量，缩短产品换色时间，减少生产中待料时间，降低加工温度，减少树脂分解，降低能耗。
PPA 是由 DuPont（杜邦公司）于 1961 年发明并于 80 年代早期投放市场使用。之后，国内外各个公司争相申报大量的有关于 PPA 的专利，各产品组分不尽相同，但主要是由一个或多个氟代烯烃的共聚物或者氟代烯烃与其他烯烃的共聚物，以及其他聚合物复配。如偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯的二元共聚物或三元共聚物，偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯与乙烯或者丙烯的共聚物等。
中国专利CN102399407A公开了一种改性含氟加工助剂的制备方法，通过将改性氟弹性体，再经与聚合物聚合反应得到改性含氟加工助剂；该改性含氟加工助剂有效地增加了氟弹性体与金属的粘结时间，降低了氟弹性体的使用量，增加了含氟弹性体与聚聚合物的相容性，改善了树脂的加工性能，但专利中并没有提及该改性助剂可改善聚合物挤出加工过程中的表面缺陷。
中国专利CN1721470A公开了一种含氟聚合物基母料及其在聚烯烃挤出中的应用，该母料特别用于挤出膜形式的聚烯烃。而本发明制备所得的含氟聚合物助剂母料，特别应用于高性价比UHMWPE/PE合金管材形式的成型加工，改善了合金挤出加工过程中的“鲨鱼皮”现象，提高产能，降低能耗，奠定了UHMWPE/PE合金管材的成型技术基础。
鉴于UHMWPE/PE合金管材挤出过程应用含氟聚合物助剂母料消除表面缺陷的报道尚未见诸，本发明研发了一种含氟聚合物助剂母料，并通过采用添加该母料到UHMWPE/PE合金中，初步探索了挤出过程。此外，含氟聚合物助剂的形态是粉末，粉末助剂直接添加到颗粒状的聚乙烯类材料中，存在难以分散，粉尘污染等问题。因此，将含氟聚合物助剂做成母料的形式，既可实现在树脂基体中的良好分散，又能维持树脂基体的原有力学性能，成为了研究人员关注的焦点。
发明内容
针对上述背景技术的问题，本发明的目的在于提供一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料。利用材质的良好相容性和适量的含氟聚合物助剂，制备了具有含氟聚合物助剂的聚乙烯类母料。本发明制得的含氟聚合物助剂的聚乙烯类母料具有良好的表面光洁度，改善了UHMWPE/PE合金的“鲨鱼皮”现象，提高了产能，有利于UHMWPE/PE合金管材的成型。
本发明的上述效果是通过如下技术方案实现的：
1、一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料，其特征在于：由下述的重量百分比配比的组分制成：
聚乙烯 95~99
含氟聚合物助剂PPA 1~5。
所述的聚乙烯采用高密度聚乙烯HDPE，该原料具备良好的可加工性，其熔体流动速率 21.6 kg为9.5g/10min，适合用于盛装活性较高化学品的容器和非耐压管生产。
所述聚乙烯还可采用LLDPE或LDPE，具有很好的流动性和可成型加工性。
所述的含氟聚合物助剂PPA，是专门针对聚乙烯类材料研发的，选自聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-六氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯-乙烯基醚共聚物以及它们的复配杂化物，极低的添加量（150~600ppm)可改善聚烯烃类树脂，挤出工艺上的加工性能。而且不会影响树脂本身的物理性能，也不会影响制品的粘结、印刷和热封性能。
本发明所述的一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.干燥：将含氟聚合物助剂PPA、聚乙烯在干燥箱中干燥8~12 h；
B.称量：按照重量百分比配比，称取干燥后的含氟聚合物助剂PPA、聚乙烯；
C.共混：将称取后的各组分置于高速捏合机中高速混合3~8 min，所述高速混合机的转速为 300~3000 rpm；
D.挤出造粒：将上述充分混合均匀的原料投入到螺杆挤出机，经过130~180 ℃的高温加热，在高温螺杆熔腔内熔融塑化并以转速为30~300 rpm挤出原料；从螺杆挤出的原料经冷却送入切粒机中切割成颗粒。
所述的一种具有含氟聚合物助剂的聚乙烯类母料的制备方法，其特征在于，所述的挤出机为单螺杆挤出机、同向双螺杆挤出机、三螺杆挤出机中的一种。
本发明所述的一种具有含氟聚合物助剂的聚乙烯类母料的制备方法或者所述一种具有含氟聚合物助剂的聚乙烯类母料能应用于高性能化UHMWPE/PE合金管材的成型加工领域。
本发明的有益效果：本发明通过以含氟聚合物助剂为添加剂，以不同类型聚乙烯材料为基体树脂，制备了一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料。通过将含氟聚合物助剂母料添加到UHMWPE/PE合金中，改善了UHMWPE/PE合金的流动性，减少了合金挤出加工过程中“鲨鱼皮”现象。且制得的含氟聚合物助剂母料，具有良好的表面光洁度，可改善UHMWPE/PE合金的“鲨鱼皮”现象，提高产能，降低能耗，有利于UHMWPE/PE合金管材的成型。
具体实施方式
下面结合具体实施例子对本发明做进一步详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下实例。
本发明实施例所用的HDPE 或LLDPE或LDPE，为现有技术产品，可由上海赛科石油化工有限责任公司生产提供。HDPE具备良好的可加工性，其熔体流动速率 (21.6 kg)为9.5g/10min，适合用于盛装活性较高化学品的容器和非耐压管生产。
本发明实施例所用的含氟聚合物助剂PPA，是专门针对聚乙烯类材料研发的，选自聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-六氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯-乙烯基醚共聚物以及它们的复配杂化物，极低的添加量（150~600 ppm)可改善聚烯烃类树脂，挤出工艺上的加工性能。而且不会影响树脂本身的物理性能，也不会影响制品的粘结、印刷和热封性能。
实施例1
一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料，采用以下方法：
1、一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料，其特征在于：按照重量百分比配方：
HDPE 98
偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物 2。
2、一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料的制备方法，包括如下步骤：
A.干燥：将偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、HDPE在干燥箱中干燥8 h；
B.称量：按照重量百分比配比，称取干燥后的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、HDPE；
C.共混：将称取后的各组分置于高速捏合机中高速混合5 min，所述高速混合机的转速为 2500 rpm；
D.挤出造粒：将上述充分混合均匀的原料投入到螺杆挤出机，经过150 ℃的高温加热，在高温螺杆熔腔内熔融塑化并以转速为225 rpm挤出原料；从螺杆挤出的原料经冷却送入切粒机中切割成颗粒。
实施例2
一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料，采用以下方法：
1、一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料，其特征在于：按照重量百分比配方：
LLDPE 98
偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物 2。
2、一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料的制备方法，包括如下步骤：
A.干燥：将偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、LLDPE在干燥箱中干燥8 h；
B.称量：按照重量百分比配比，称取干燥后的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、LLDPE；
C.共混：将称取后的各组分置于高速捏合机中高速混合5 min，所述高速混合机的转速为 2500rpm；
D.挤出造粒：将上述充分混合均匀的原料投入到螺杆挤出机，经过120 ℃的高温加热，在高温螺杆熔腔内熔融塑化并以转速为225 rpm挤出原料；从螺杆挤出的原料经冷却送入切粒机中切割成颗粒。
实施例3
一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料，采用以下方法：
1、一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料，其特征在于：按照重量百分比配方：
LDPE 98
偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物 2。
2、一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料制备方法，包括如下步骤：
A干燥：.将偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、LDPE在干燥箱中干燥8 h；
B.称量：按照重量百分比配比，称取干燥后的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、LDPE；
C.共混：将称取后的各组分置于高速捏合机中高速混合5 min，所述高速混合机的转速为2500 rpm；
D.挤出造粒：将上述充分混合均匀的原料投入到螺杆挤出机，经过110 ℃的高温加热，在高温螺杆熔腔内熔融塑化并以转速为225 rpm挤出原料；从螺杆挤出的原料经冷却送入切粒机中切割成颗粒。
实施例4
一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料，采用以下方法：
1、一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料，其特征在于：按照重量百分比配方：
HDPE 96
四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物 4。
2、一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料的制备方法，包括如下步骤：
A.干燥：将四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物、HDPE在干燥箱中干燥8 h；
B.称量：按照重量百分比配比，称取干燥后的四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物、HDPE；
C.共混：将称取后的各组分置于高速捏合机中高速混合5 min，所述高速混合机的转速为 2500 rpm；
D.挤出造粒：将上述充分混合均匀的原料投入到螺杆挤出机，经过170 ℃的高温加热，在高温螺杆熔腔内熔融塑化并以转速为225 rpm挤出原料；从螺杆挤出的原料经冷却送入切粒机中切割成颗粒。
实施例5
一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料，采用以下方法：
1、一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料，其特征在于：按照重量百分比配方：
LLDPE 96
四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物 4。
2、一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料的制备方法，包括如下步骤：
A.干燥：将四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物、LLDPE在干燥箱中干燥8 h；
B.称量：按照重量百分比配比，称取干燥后的四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物、LLDPE；
C.共混：将称取后的各组分置于高速捏合机中高速混合5 min，所述高速混合机的转速为 2500 rpm；
D.挤出造粒：将上述充分混合均匀的原料投入到螺杆挤出机，经过120 ℃的高温加热，在高温螺杆熔腔内熔融塑化并以转速为225 rpm挤出原料；从螺杆挤出的原料经冷却送入切粒机中切割成颗粒。
实施例6
一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料，采用以下方法：
1、一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料，其特征在于：按照重量百分比配方：
LDPE 96
四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物 4。
2、一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料的制备方法，包括如下步骤：
A.干燥：将四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物、LDPE在干燥箱中干燥8 h；
B.称量：按照重量百分比配比，称取干燥后的四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物、LDPE；
C.共混：将称取后的各组分置于高速捏合机中高速混合5 min，所述高速混合机的转速为 2500 rpm；
D.挤出造粒：将上述充分混合均匀的原料投入到螺杆挤出机，经过130 ℃的高温加热，在高温螺杆熔腔内熔融塑化并以转速为225 rpm挤出原料；从螺杆挤出的原料经冷却送入切粒机中切割成颗粒。

Claims (7)

1.一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料，其特征在于，由下述的重量百分比配比的组分制成：
聚乙烯 95~99
含氟聚合物助剂PPA 1~5。
2.根据权利要求1所述的一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料，其特征在于，所述聚乙烯采用HDPE，其具备良好的可加工性，其熔体流动速率21.6 kg为9.5g/10min，适合用于盛装活性较高化学品的容器和非耐压管生产。
3.根据权利要求1所述的一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料，其特征在于，所述聚乙烯采用LLDPE或LDPE。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料，其特征在于，所述的含氟聚合物助剂PPA，是专门针对聚乙烯类材料研发的，选自聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-六氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯-乙烯基醚共聚物以及它们的复配杂化物，极低的添加量150~600 ppm，可改善聚烯烃类树脂，挤出工艺上的加工性能，而且不会影响树脂本身的物理性能，也不会影响制品的粘结、印刷和热封性能。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料，其特征在于，可直接添加到了UHMWPE/PE合金中，消除UHMWPE/PE合金材料挤出加工中的熔体破裂和熔接痕等缺陷，制备优异表面光洁度的UHMWPE/PE合金管材。
6.权利要求 1至5任一所述的一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.干燥：将含氟聚合物助剂PPA、聚乙烯在干燥箱中干燥8~12 h；
B.称量：按照重量百分比配比，称取干燥后的含氟聚合物助剂PPA、聚乙烯；
C.共混：将称取后的各组分置于高速捏合机中高速混合3~8 min，所述高速混合机的转速为 300~3000 rpm；
D.挤出造粒：将上述充分混合均匀的原料投入到螺杆挤出机，经过130~180 ℃的高温加热，在高温螺杆熔腔内熔融塑化并以转速为30~300 rpm挤出原料；从螺杆挤出的原料经冷却送入切粒机中切割成颗粒。
7.根据权利要求6所述的一种具有消除熔体破裂效果的含氟聚合物助剂母料的制备方法，其特征在于，所述的螺杆挤出机为单螺杆挤出机、同向双螺杆挤出机、三螺杆挤出机中的一种。
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