CN109401031A - 一种能提高聚氨酯发泡层与制品间结合强度的滚塑专用料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能提高聚氨酯发泡层与制品间结合强度的滚塑专用料。按质量百分比计由以下组分混合制成：第一组LLDPE 49‑69%，第二组LLDPE 15‑25%，乙烯基聚合物10‑35%，加工助剂0.6‑1.0%。本发明同时也公开了一种制备上述滚塑专用料的方法。本发明的滚塑专用料，设计独特，制备过程简单易操作，所得制品力学性能优异，与聚氨酯发泡层结合强度高，解决了制品与发泡层间易剥离的问题。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，特别是一种能提高聚氨酯发泡层与制品间结合强度的滚塑专用料及其制备方法。
背景技术
滚塑成型又称旋转模塑或回转成型，是将事先配比好的一定量的塑料粉末加入模具，模具随机器的转臂做空间球面运动并进行加热，塑料粉末在重力和热传导、热辐射的作用下逐渐熔化并贴覆于模具的成型表面，然后经过冷却，脱模得到制品。
滚塑工艺能够成型表面积大、厚度均匀，内外表面平滑的中空塑料制品，如大型储罐、保温箱、儿童滑梯、游艇等。聚乙烯具有良好的热稳定性和冲击强度，可以在250℃左右长时间加热且不发生降解，因而成为世界上最主要的滚塑用树脂。聚氨酯发泡材料相对密度小，比强度高，导热系数低，在中空制品中填充聚氨酯发泡材料可以提高制品的抗冲击性能和隔热性能。但聚乙烯为非极性聚合物，而聚氨酯为极性聚合物，两者间的界面结合性差，且滚塑制品的内壁光滑，发泡层与塑制品外壳间易发生剥离。
为避免脱层现象的产生，滚塑制品生产厂家通常在制品滚塑成型后且未完全冷却时，在制品内部吹入高密度聚乙烯粗粉来提高制品内壁的粗糙度，从而提高聚氨酯发泡层与滚塑制品间的结合强度。但该方法需要二次加料，增加了制品的成型周期。且加入粗粉时制品内部的温度难以控制，温度过低，粗粉未融化，不能有效地固定在制品内部；温度过高，粗粉完全融化，制品内部粗糙度不够，不能提高其与发泡层间的结合强度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能提高聚氨酯发泡层与制品间结合强度的滚塑专用料及其制备方法，该滚塑专用料制备方法简单，无需复杂设备，易实现工业化操作，并且力学性能优异，制品与聚氨酯发泡层之间的结合强度明显提高。
为了克服上述现有技术中的缺点，本发明公开了一种能提高聚氨酯发泡层与制品间结合强度的滚塑专用料，按质量百分比计由以下组分混合制成：第一组LLDPE 49-69%，第二组LLDPE 15-25%，乙烯基聚合物10-35%，加工助剂0.6-1.0%。
其中，第一组LLDPE的熔融指数≥5g/10min，拉伸屈服强度≥14MPa，简支梁缺口冲击强度≥60kJ/m2；第二组LLDPE的熔融指数≥20g/10min，拉伸屈服强度≥9MPa，简支梁缺口冲击强度≥60kJ/m2。
其中，乙烯基聚合物为乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-丙烯酸盐共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯或甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯。
其中，加工助剂由抗氧剂1010、抗氧剂168 和润滑剂按1:2:3的重量比例混合而成。
其中，润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或其组合。
本发明还公开了一种能提高聚氨酯发泡层与制品间结合强度的滚塑专用料的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1）：将第一组LLDPE、第二组LLDPE、乙烯基聚合物和加工助剂按配比在高速混合机中混合均匀，再投入双螺杆挤出机中挤出、冷却、切粒、所得粒子干燥备用；
步骤（2）：在氮气的保护下，使用磨粉机将步骤（1）所得粒子磨成40目左右的粉末，即得该滚塑专用料；
其中，高速混合机混合的工艺参数为：转速10-50rpm，混合时间3-8min。
其中，双螺杆造粒机的工艺参数为：温度170-210℃，转速400-500rpm，熔体压力≤10MPa。
其中，塑料磨粉机的工艺参数为磨粉电流60-90A，磨盘转速2000-4000rpm，出口粉料温度≤70℃。
本发明具有以下有益效果：
本发明的滚塑专用料制备方法简单，无需复杂设备，易实现工业化操作。采用本发明提供的技术方案，制备的滚塑专用料熔融指数为≥5.5g/10min，拉伸强度为13.7～17MPa，简支梁缺口冲击强度为43～67kJ/m2。通过加入与基体树脂相容性良好的乙烯基聚合物，避免了相分离导致的材料性能的下降；同时乙烯基聚合物中的极性基团与聚氨酯的极性基团间的物理相互作用或化学反应，可以增加材料与聚氨酯之间的粘结力，进而提高聚氨酯发泡层与滚塑制品间的结合强度。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
本发明公开了一种能提高聚氨酯发泡层与制品间结合强度的滚塑专用料及其制备方法，按质量百分比计由以下组分混合制成：第一组LLDPE 49%，第二组LLDPE 15%，乙烯基聚合物35%，加工助剂1%。
其中，第一组LLDPE的熔融指数≥5g/10min，拉伸屈服强度≥14MPa，简支梁缺口冲击强度≥60kJ/m2；第二组LLDPE的熔融指数≥20g/10min，拉伸屈服强度≥9MPa，简支梁缺口冲击强度≥60kJ/m2。
其中，乙烯基聚合物为乙烯-丙烯酸共聚物。
其中，加工助剂由抗氧剂1010、抗氧剂168和润滑剂按1:2:3的重量比例混合而成。
其中，润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。
制备方法：
（1）将第一组LLDPE、第二组LLDPE、乙烯-丙烯酸共聚物和加工助剂按配比投入高速混合机中，在转速30rpm条件下，混合5min；再投入双螺杆挤出机中挤出、冷却、切粒、所得粒子干燥备用，挤出机工艺参数为温度170-200℃，转速400rpm，熔体压力≤10MPa。
（2）在氮气的保护下，使用磨粉机将步骤(1)所得粒子磨成40目左右的粉末，即得该滚塑专用料，塑料磨粉机的工艺参数为磨粉电流70A，磨盘转速3000rpm，出口粉料温度≤70℃。
实施例2
本发明公开了一种能提高聚氨酯发泡层与制品间结合强度的滚塑专用料及其制备方法，按质量百分比计由以下组分混合制成：第一组LLDPE 54.4%，第二组LLDPE 20%，乙烯基聚合物25%，加工助剂0.6%。
其中，第一组LLDPE的熔融指数≥5g/10min，拉伸屈服强度≥14MPa，简支梁缺口冲击强度≥60kJ/m2；第二组LLDPE的熔融指数≥20g/10min，拉伸屈服强度≥9MPa，简支梁缺口冲击强度≥60kJ/m2。
其中，乙烯基聚合物为乙烯-丙烯酸共聚物。
其中，加工助剂由抗氧剂1010、抗氧剂168和润滑剂按1:2:3的重量比例混合而成。
其中，润滑剂为硬脂酸钙。
制备方法：
（1）将第一组LLDPE、第二组LLDPE、乙烯-丙烯酸共聚物和加工助剂按配比投入高速混合机中，在转速10rpm条件下，混合8min；再投入双螺杆挤出机中挤出、冷却、切粒、所得粒子干燥备用，挤出机工艺参数为温度180-210℃，转速400rpm，熔体压力≤10MPa。
（2）在氮气的保护下，使用磨粉机将步骤(1)所得粒子磨成40目左右的粉末，即得该滚塑专用料，塑料磨粉机的工艺参数为磨粉电流60A，磨盘转速2000rpm，出口粉料温度≤70℃。
实施例3
本发明公开了一种能提高聚氨酯发泡层与制品间结合强度的滚塑专用料及其制备方法，按质量百分比计由以下组分混合制成：第一组LLDPE 59.2%，第二组LLDPE 25%，乙烯基聚合物15%，加工助剂0.8%。
其中，第一组LLDPE的熔融指数≥5g/10min，拉伸屈服强度≥14MPa，简支梁缺口冲击强度≥60kJ/m2；第二组LLDPE的熔融指数≥20g/10min，拉伸屈服强度≥9MPa，简支梁缺口冲击强度≥60kJ/m2。
其中，乙烯基聚合物为马来酸酐接枝聚乙烯。
其中，加工助剂由抗氧剂1010、抗氧剂168和润滑剂按1:2:3的重量比例混合而成。
其中，润滑剂为硬脂酸锌。
制备方法：
（1）将第一组LLDPE、第二组LLDPE、马来酸酐接枝聚乙烯和加工助剂按配比投入高速混合机中，在转速50rpm条件下，混合3min；再投入双螺杆挤出机中挤出、冷却、切粒、所得粒子干燥备用，挤出机工艺参数为温度170-200℃，转速500rpm，熔体压力≤10MPa。
（2）在氮气的保护下，使用磨粉机将步骤(1)所得粒子磨成40目左右的粉末，即得该滚塑专用料，塑料磨粉机的工艺参数为磨粉电流90A，磨盘转速4000rpm，出口粉料温度≤70℃。
实施例4
本发明公开了一种能提高聚氨酯发泡层与制品间结合强度的滚塑专用料及其制备方法，按质量百分比计由以下组分混合制成：第一组LLDPE 49%，第二组LLDPE 20%，乙烯基聚合物30%，加工助剂1%。
其中，第一组LLDPE的熔融指数≥5g/10min，拉伸屈服强度≥14MPa，简支梁缺口冲击强度≥60kJ/m2；第二组LLDPE的熔融指数≥20g/10min，拉伸屈服强度≥9MPa，简支梁缺口冲击强度≥60kJ/m2。
其中，乙烯基聚合物为乙烯-乙烯醇共聚物，熔融指数≥5g/10min，拉伸屈服强度≥11MPa，乙烯含量≥40%。
其中，加工助剂由抗氧剂1010、抗氧剂168和润滑剂按1:2:3的重量比例混合而成。
其中，润滑剂为乙撑双硬脂酰胺与硬脂酸钙按重量比1:1混合。
制备方法：
（1）将第一组LLDPE、第二组LLDPE、乙烯-乙烯醇共聚物和加工助剂按配比投入高速混合机中，在转速30rpm条件下，混合5min；再投入双螺杆挤出机中挤出、冷却、切粒、所得粒子干燥备用，挤出机工艺参数为温度185-210℃，转速400rpm，熔体压力≤10MPa。
（2）在氮气的保护下，使用磨粉机将步骤(1)所得粒子磨成40目左右的粉末，即得该滚塑专用料，塑料磨粉机的工艺参数为磨粉电流80A，磨盘转速3000rpm，出口粉料温度≤70℃。
实施例5
本发明公开了一种能提高聚氨酯发泡层与制品间结合强度的滚塑专用料及其制备方法，按质量百分比计由以下组分混合制成：第一组LLDPE 56.2%，第二组LLDPE 23%，乙烯基聚合物20%，加工助剂0.8%。
其中，第一组LLDPE的熔融指数≥5g/10min，拉伸屈服强度≥14MPa，简支梁缺口冲击强度≥60kJ/m2；第二组LLDPE的熔融指数≥20g/10min，拉伸屈服强度≥9MPa，简支梁缺口冲击强度≥60kJ/m2。
其中，乙烯基聚合物为乙烯-乙烯醇共聚物。
其中，加工助剂由抗氧剂1010、抗氧剂168和润滑剂按1:2:3的重量比例混合而成。
其中，润滑剂为乙撑双硬脂酰胺与硬脂酸锌按重量比1：1混合。
制备方法：
（1）将第一组LLDPE、第二组LLDPE、乙烯-乙烯醇共聚物和加工助剂按配比投入高速混合机中，在转速50rpm条件下，混合3min；再投入双螺杆挤出机中挤出、冷却、切粒、所得粒子干燥备用，挤出机工艺参数为温度180-210℃，转速450rpm，熔体压力≤10MPa。
（2）在氮气的保护下，使用磨粉机将步骤(1)所得粒子磨成40目左右的粉末，即得该滚塑专用料，塑料磨粉机的工艺参数为磨粉电流60A，磨盘转速2000rpm，出口粉料温度≤70℃。
实施例6
本发明公开了一种能提高聚氨酯发泡层与制品间结合强度的滚塑专用料及其制备方法，按质量百分比计由以下组分混合制成：第一组LLDPE 69%，第二组LLDPE 20%，乙烯基聚合物10%，加工助剂1%。
其中，第一组LLDPE的熔融指数≥5g/10min，拉伸屈服强度≥14MPa，简支梁缺口冲击强度≥60kJ/m2；第二组LLDPE的熔融指数≥20g/10min，拉伸屈服强度≥9MPa，简支梁缺口冲击强度≥60kJ/m2。
其中，乙烯基聚合物为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯。
其中，加工助剂由抗氧剂1010、抗氧剂168和润滑剂按1:2:3的重量比例混合而成。
其中，润滑剂为硬脂酸钙与硬脂酸锌按重量比1:1混合。
制备方法：
（1）将第一组LLDPE、第二组LLDPE、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯和加工助剂按配比投入高速混合机中，在转速30rpm条件下，混合5min；再投入双螺杆挤出机中挤出、冷却、切粒、所得粒子干燥备用，挤出机工艺参数为温度185-210℃，转速450rpm，熔体压力≤10MPa。
（2）在氮气的保护下，使用磨粉机将步骤(1)所得粒子磨成40目左右的粉末，即得该滚塑专用料，塑料磨粉机的工艺参数为磨粉电流70A，磨盘转速3000rpm，出口粉料温度≤70℃。
实施例7
本实施例以实施例1-6所制得的专用料为实验对象，为了更进一步的评价专用料的理化性能，本实施例新增了两组对比例用于对比评价，对比例的具体配方及制备方法如下所示：
对比例1
按质量百分比计由以下组分混合制成：第一组LLDPE 69.4%，第二组LLDPE 30%，加工助剂0.6%。
制备方法：同实施例1，此处不再赘述。
对比例2
按质量百分比计由以下组分混合制成：第一组LLDPE 64.4%，第二组LLDPE 20%，聚乙烯醇15%，加工助剂0.6%。
制备方法：同实施例5，此处不再赘述。
针对实施例1-6及对比例1、2所得到的滚塑专用料，进行测试样品制备：
将各滚塑专用料，加入保温桶滚塑模具，滚塑机外轴转速8rpm，内轴转速6rpm，在烘箱最高温度240℃条件下加热30min进行滚塑，之后冷却25min，脱模后得到保温桶外壳。
将得到的各组测试样品在相同检测条件下进行如下实验：
熔体流动速率：按照ISO-1133标准测试；
拉伸强度测试：按照ISO-527标准测试；
Charpy冲击强度：按照ISO-179标准测试；
结合强度检测方法如下：
对以上制得的保温桶外壳进行压力注胶，填充满发泡聚氨酯，等待固化24小时后，得到保温桶制品。在保温桶底部平面裁剪出10mm×10mm的试件。用胶黏剂或热熔胶将两个特制夹头底面(底面积与试件面积相同)分别粘合在试件的内外表面。将粘合了试件的夹头固定在万能材料试验机的夹具中，在与试样表面垂直的方向上均匀加载，记下发泡层剥离或破裂时的最大载荷。按下式计算结合强度：
其中，—发泡层与制件间的结合强度，KPa；
P max—发泡层剥离或破坏时的最大载荷，N；
A—试件的面积，100mm2。
表1 试验结果一览表
由表1可以看出，本发明的滚塑专用料力学性能优异，所得制品与聚氨酯发泡层结合强度高，有效地解决了制品与发泡层间易剥离的问题。如果不添加乙烯基聚合物，制品与发泡层间结合强度较低。而采用极性聚合物与聚乙烯共混所得的滚塑专用料，两组分间易发生相分离，继而导致材料力学性能的下降。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种能提高聚氨酯发泡层与制品间结合强度的滚塑专用料，其特征在于，按质量百分比计由以下组分混合制成：第一组LLDPE 49-69%，第二组LLDPE 15-25%，乙烯基聚合物10-35%，加工助剂0.6-1.0%。
2.根据权利要求1所述的一种能提高聚氨酯发泡层与制品间结合强度的滚塑专用料，其特征在于，所述的第一组LLDPE的熔融指数≥5g/10min，拉伸屈服强度≥14MPa，简支梁缺口冲击强度≥60kJ/m2；所述的第二组LLDPE的熔融指数≥20g/10min，拉伸屈服强度≥9MPa，简支梁缺口冲击强度≥60kJ/m2。
3.根据权利要求1所述的一种能提高聚氨酯发泡层与制品间结合强度的滚塑专用料，其特征在于，所述的乙烯基聚合物为乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-丙烯酸盐共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯或甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯。
4.根据权利要求1所述的一种能提高聚氨酯发泡层与制品间结合强度的滚塑专用料，其特征在于，所述加工助剂由抗氧剂1010、抗氧剂168 和润滑剂按1:2:3的重量比例混合而成。
5.根据权利要求4所述的一种能提高聚氨酯发泡层与制品间结合强度的滚塑专用料，其特征在于，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或其组合。
6.一种能提高聚氨酯发泡层与制品间结合强度的滚塑专用料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤（1）：将第一组LLDPE、第二组LLDPE、乙烯基聚合物和加工助剂按配比在高速混合机中混合均匀，再投入双螺杆挤出机中挤出、冷却、切粒、所得粒子干燥备用；
步骤（2）：在氮气的保护下，使用磨粉机将步骤（1）所得粒子磨成40目左右的粉末，即得该滚塑专用料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：高速混合机混合的工艺参数为：转速10-50rpm，混合时间3-8min。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：双螺杆造粒机的工艺参数为：温度170-210℃，转速400-500rpm，熔体压力≤10MPa。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：塑料磨粉机的工艺参数为磨粉电流60-90A，磨盘转速2000-4000rpm，出口粉料温度≤70℃。
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