CN109734982A - 一种高密度耐低温聚乙烯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及材料领域，具体的说是一种高密度耐低温聚乙烯材料及其制备方法。由如下质量份数的原料制成：超高分子量聚乙烯树脂70～80份、聚乙烯树脂20～30份、抗氧剂0.5～2份、润滑剂0.1～1份和颜料0.1～2份；所述超高分子量聚乙烯树脂的相对密度为0.920～0.960，分子量为200万至600万之间。本发明同现有技术相比，在‑180℃以下，仍具有极高的强度、韧性、耐腐蚀性，可加工成各种形状的塑料件，表面平整光滑，适用于各种低温环境中装置组件。

Description

一种高密度耐低温聚乙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，具体的说是一种高密度耐低温聚乙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚乙烯材料具备优良的耐低温性能，通常在-70℃的情况下，仍然可以保持优良的性能。但随着温度更低，聚乙烯材料的性能会随着温度的降低急剧变化，随着温度越低，聚乙烯材料会变脆，导致无法使用。中国专利2015104391850一种耐低温PVC板材及其制备方法中提及，以PVC为主体树脂，加入少量超高分子量聚乙烯，通过挤出的方式制成板材，但未提及板材的表面光滑与否及低温程度，且PVC为极性材料，化学稳定性不如非极性PE材料。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足，设计一种高密度耐低温聚乙烯材料及其制备方法，通过特殊的材料改性和制备方法，使聚乙烯的耐低温性能大大提高，在-180℃的情况下仍然具备优良的性能。
为实现上述目的，设计一种高密度耐低温聚乙烯材料，其特征是由如下质量份数的原料制成：超高分子量聚乙烯树脂70～80份、聚乙烯树脂20～30份、抗氧剂0.5～2份、润滑剂0.1～1份和颜料0.1～2份；所述超高分子量聚乙烯树脂的相对密度为0.920～0.960，分子量为200万至600万之间；
其制备方法包括：S1，将超高分子量聚乙烯树脂、聚乙烯树脂、抗氧剂、润滑剂和颜料进行混合得到混合物；S2，装具，按照板材需要的厚度调节模具厚度，然后将混合物放入到模具中，压制成板材；S3，将板材经数控机床加工成制件；所述步骤S2中压制包括如下步骤：S21，使用点压法将模具中的空气排至10～15MPa，并重复三次，直至压强保持在10～15MPa；S22，升温，在压强10～15MPa的情况下，升温至140～180℃，并恒温保持20～30分钟；S23，升温升压，恒温结束后将压强升至30～40MPa，并升温至250～280℃，达到设定的温度压强后保温保压4～6小时；S24，保温保压结束后，进行自然降温，此时压强仍然保持在30～40MPa；S25，冷却，在自然降温的过程中，当温度降低至120℃时，打开鼓风机进行降温直至室温；S26，设备降至室温后，释放压力至常压；S27，将板材从模具中顶出，并通过沙箱压住板材，定型48～72小时；S28，定型完成的板材，经过平整度检测后，使用切割机对板材进行修剪，最后称重。
所述聚乙烯树脂的相对密度为0.920～0.960，在190℃的温度下和2160g条件下测得的熔指为0.01～3g/10min。
所述抗氧剂选自四[3-(3’5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇、1,3,5-三甲基-2,4,6-三（3,5-二叔丁基-4-羟基苄基）苯、β-（4-羟基-3,5-二叔丁基苯基）丙酸正十八碳醇酯、4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)的一种或多种。
所述润滑剂选自聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硅氧烷、硅酮、氟弹性体中的一种或多种。
所述步骤S1中包括如下步骤：S11，按配比称取原料；S12，将称取的原料同时放入高速混料机进行混料，混料机速度800～1000转，混料时间20～30min，混料温度小于等于50℃。
所述步骤S12中包括如下步骤：S121，在混料达到500秒时，将混料机中的原料放出一部分，通过肉眼观看颜色和颜色分散度，再将原料放回到混料机中；S122，持续混料1000～1200秒；S123，放料。
本发明同现有技术相比，在-180℃以下，仍具有极高的强度、韧性、耐腐蚀性，可加工成各种形状的塑料件，表面平整光滑，适用于各种低温环境中装置组件。
具体实施方式
本发明中颜料可以选用杜邦钛白粉、卡博特炭黑、汽巴固美透橙、汽巴固美透红、康纳铬黄等中任一种或多种混合。
实施例一：
称取超高分子量聚乙烯树脂80份、聚乙烯树脂20份、抗氧剂0.8份、润滑剂0.5份和颜料1份。
所述超高分子量聚乙烯树脂的相对密度为0.935，分子量为500万。所述聚乙烯树脂的相对密度为0.940，在190℃的温度下和2160g条件下的熔指为2.0g/10min。
所述抗氧剂为四[3-(3’5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
制备时，称取上述的物料，然后将称取的原料同时放入到高速混料机中，在混料达到500秒时，观察颜色和颜色分散度，再混料1000秒，再放料。
根据需要的厚度将模具的厚度进行调节，然后将混料完成后的原料放入到模具中，首先使用点压法将模具中的空气排至15MPa，并重复三次，直至压强保持在15MPa，并且不出现持续下降的情况。然后升温，在压强15MPa的情况下，升温至160℃，并恒温保持30分钟。然后升温升压，恒温结束将压强升至40MPa，并升温至260℃，并恒温恒压保持6小时。保温保压结束后，进行自然降温，此时压强仍然保持40MPa，并在自然降温过程中，当温度降至120℃后，打开鼓风机进行降温直至室温。当降温直至室温后，释放压力至常压。然后将板材从模具中顶出，并通过沙箱压住板材，定型72小时。定型后，经过平整度检测，用切割机对板材进行修剪称重。完成后使用数控机床将板材加工成制件。
实施例二：
称取超高分子量聚乙烯树脂70份、聚乙烯树脂30份、抗氧剂1份、润滑剂0.8份和颜料1.2份。
所述超高分子量聚乙烯树脂的相对密度为0.935，分子量为300万。所述聚乙烯树脂的相对密度为0.935，在190℃的温度下和2160g条件下的熔指为1.0g/10min。
所述抗氧剂为4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)，所述润滑剂为硅氧烷。
制备时，称取上述的物料，然后将称取的原料同时放入到高速混料机中，在混料达到500秒时，观察颜色和颜色分散度，再混料1200秒，再放料。
根据需要的厚度将模具的厚度进行调节，然后将混料完成后的原料放入到模具中，首先使用点压法将模具中的空气排至12MPa，并重复三次，直至压强保持在12MPa，并且不出现持续下降的情况。然后升温，在压强12MPa的情况下，升温至150℃，并恒温保持30分钟。然后升温升压，恒温结束将压强升至30MPa，并升温至250℃，并恒温恒压保持5小时。保温保压结束后，进行自然降温，此时压强仍然保持30MPa，并在自然降温过程中，当温度降至120℃后，打开鼓风机进行降温直至室温。当降温直至室温后，释放压力至常压。然后将板材从模具中顶出，并通过沙箱压住板材，定型48小时。定型后，经过平整度检测，用切割机对板材进行修剪称重。完成后使用数控机床将板材加工成制件。
本发明中聚乙烯分子链比超高分子量聚乙烯短，加工时先熔融，流动性好，超高分子量聚乙烯分子链长，后熔融。二种材料混合在一起采用分段式加温加压，使聚乙烯先熔融，裹住超高分子量聚乙烯，在表面形成很薄的一层膜，达到表面光滑又具有出色的低温性，该材料在特殊场合中使用。

Claims (6)

1.一种高密度耐低温聚乙烯材料，其特征是由如下质量份数的原料制成：超高分子量聚乙烯树脂70～80份、聚乙烯树脂20～30份、抗氧剂0.5～2份、润滑剂0.1～1份和颜料0.1～2份；所述超高分子量聚乙烯树脂的相对密度为0.920～0.960，分子量为200万至600万之间；
其制备方法包括：S1，将超高分子量聚乙烯树脂、聚乙烯树脂、抗氧剂、润滑剂和颜料进行混合得到混合物；S2，装具，按照板材需要的厚度调节模具厚度，然后将混合物放入到模具中，压制成板材；S3，将板材经数控机床加工成制件；所述步骤S2中压制包括如下步骤：S21，使用点压法将模具中的空气排至10～15MPa，并重复三次，直至压强保持在10～15MPa；S22，升温，在压强10～15MPa的情况下，升温至140～180℃，并恒温保持20～30分钟；S23，升温升压，恒温结束后将压强升至30～40MPa，并升温至250～280℃，达到设定的温度压强后保温保压4～6小时；S24，保温保压结束后，进行自然降温，此时压强仍然保持在30～40MPa；S25，冷却，在自然降温的过程中，当温度降低至120℃时，打开鼓风机进行降温直至室温；S26，设备降至室温后，释放压力至常压；S27，将板材从模具中顶出，并通过沙箱压住板材，定型48～72小时；S28，定型完成的板材，经过平整度检测后，使用切割机对板材进行修剪，最后称重。
2.根据权利要求1所述的一种高密度耐低温聚乙烯材料及其制备方法，其特征是：所述聚乙烯树脂的相对密度为0.920～0.960，在190℃的温度下和2160g条件下测得的熔指为0.01～3g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种高密度耐低温聚乙烯材料及其制备方法，其特征是：所述抗氧剂选自四[3-(3’5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇、1,3,5-三甲基-2,4,6-三（3,5-二叔丁基-4-羟基苄基）苯、β-（4-羟基-3,5-二叔丁基苯基）丙酸正十八碳醇酯、4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种高密度耐低温聚乙烯材料及其制备方法，其特征是：所述润滑剂选自聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硅氧烷、硅酮、氟弹性体中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种高密度耐低温聚乙烯材料及其制备方法，其特征是所述步骤S1中包括如下步骤：S11，按配比称取原料；S12，将称取的原料同时放入高速混料机进行混料，混料机速度800～1000转，混料时间20～30min，混料温度小于等于50℃。
6.根据权利要求5所述的一种高密度耐低温聚乙烯材料及其制备方法，其特征是所述步骤S12中包括如下步骤：S121，在混料达到500秒时，通过肉眼观看颜色和颜色分散度；S122，持续混料1000～1200秒；S123，放料。
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