CN110483892A - 一种新材料格栅网及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新材料格栅网，制作所述新材料格栅网的原料配方包含下列质量百分含量的各物质：聚丙烯PP和或HDPE 60‑90％、光稳定剂0.2‑0.9％、抗氧剂0.5‑4％、双抗母料4～20％、晶须1～12％、增韧剂1‑5％、成核剂0.05‑0.5％、LDPE 1‑8％、聚丙烯蜡0.4‑1％。本发明在主料的基础上添加一些辅助材料、并调节原料配方中各材料的比例，以提高材料的综合性能并调节收缩率，调节所有规格网孔的内角连接处弧度的大小，达到有效地增强节点的强度和稳定性，使节点更具有咬合嵌固性，提高承载压力时的应力扩散能力，防止节点处断裂，使节点的强度与筋条的强度更接近，格栅网整体强度更高，提高格栅网的耐用度，延长格栅网的使用寿命。

Description

一种新材料格栅网及其制造方法

技术领域

本发明涉及格栅网的制造技术领域，尤其是一种新材料格栅网及其制造方法。

背景技术

格栅网在许多领域都有应用，如养殖业、工程建筑、安全防护等。格栅网的主要竞争就是产品的性能。格栅网使用范围很广，同时也对其提出更高的性能要求。格栅网上面各个网孔的四周边缘有一个汇聚点(节点)，该汇聚点是格栅网最薄弱的位置，大部分情况下破损都是在节点处损坏。而网孔的内角连接处弧度的大小，影响着节点的强度和稳定性。一般而言，网孔的内角连接处弧度较大时(但超不过π/2)，有利于应力的扩散/传递，使格栅能够承受更大的推挤强度和抗扭性能。

目前，比较常见的聚丙烯格栅网的原料组成为：聚丙烯PP(或HDPE)75～95wt％、光稳定剂0.2～0.9wt％、抗氧剂0.5～4wt％、母料(或双抗母料)4～20wt％、聚丙烯蜡0.1～0.5wt％，其制作流程为：聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)→配方计量(抗紫外线、抗氧母料)→混料上料→塑化挤出→板材压光定型→牵引切边→冷却→板材输送→精密冲孔→牵引输送→纵向拉伸→牵引输送→横向拉伸→牵引切边→收卷。

上述原料组成的聚丙烯格栅网材料的韧性偏低、收缩率调节范围窄，使塑化挤出制得的格栅网孔的内角弧度非常小，导致格栅网节点处的强度低、承载时应力扩散能力差，格栅网易发生断裂，其耐用性较差，使用寿命短。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种新材料格栅网及其制造方法，通过设计制作格栅网原料组成和比例，提高塑化成型后格栅网材料的韧性和减小收缩率，调节不同规格的格栅网网孔的内角弧度大小，提高格栅网节点处的强度和稳定性，改善格栅网的承载能力和抗扭转性能，提高耐用性。本发明还涉及所述新材料格栅网的制造方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种新材料格栅网，制作所述新材料格栅网的原料配方包含下列质量百分含量的各物质：聚丙烯PP和/或HDPE 60-90％、光稳定剂0.2-0.9％、抗氧剂0.5-4％、双抗母料4～20％、晶须1～12％、增韧剂1-5％、成核剂0.05-0.5％、LDPE 1-8％、聚丙烯蜡0.4-1％。

优选地，所述光稳定剂为光屏蔽剂、紫外线吸收剂、猝灭剂、自由基捕捉剂；具体地，所述光稳定剂为NL-1、光稳定剂770、BAD、三嗪-5、UV-531、GW-540、TBS、OPS、RMB、UV-120、UV-2908、N-539、N-35、UV-531、DOBP和UV-242中的一种或几种。

光稳定剂主要是用于吸收或屏蔽紫外光(主要是波长290-400nm)，阻止紫外光的能量对高分子材料化学键的破坏，缓解由光引起的高分子材料老化。其中，光稳定剂OPS、N-539、UV-242、N-539在聚丙烯具有良好的分散性和抗热稳定性，而光稳定剂DOBP、UV-531若与一定量的抗氧剂2246-S、或抗氧剂BHT并用，表现出良好的协同效应。

优选地，所述抗氧剂为抗氧剂2246-S、抗氧剂BHT、抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂164、抗氧剂DNP、抗氧剂DLTP、抗氧剂TNP、抗氧剂TPP中的一种或几种。抗氧剂可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命，又被称为“防老剂”。

优选地，所述双抗母料为抗静电阻燃母料，以高品质的聚乙烯为基材，添加环保的导电材料炭黑、复配阻燃剂及特种改性助剂共混造粒而成，具有优异的阻燃抗静电性能，而且具有良好的加工性能，分散性好。其中添加的导电材料炭黑还作为敏化剂，能吸收光辐射，并把光的能量传递给反应物，使反应物能够发生化学反应，为格栅网制备过程中的UVLED光照交联提供条件，UV LED光照促进材料中LDPE的交联作用。

优选地，所述晶须为选自α-SiC晶须、β-SiC晶须、氧化铝晶须、氮化铝晶须、碳化硼晶须、石墨晶须、氧化镁晶须及氮化硅晶须中的一种或几种。优选为氧化铝晶须、石墨晶须、β-SiC晶须，其中石墨晶须抗拉强度、弹性模量、熔点等非常高、而密度较小，非常具有优势。

晶须为纤维状的直径小于数微米到几十微米、长度达数厘米的单晶体，属于一种复合材料的增强体，伸长率与玻璃纤维的相当，而弹性模量与硼纤维的相近，兼具这两种纤维的最佳性能。

优选地，所述增韧剂为选自ABS、EPR、EPDM、BR、POE、SBS、SEBS、EVA。

增韧剂的加入可使热变形温度不变或下降甚微，而抗冲击性能又明显改善，降低脆性，增大韧性，提高承载强度。乙丙橡胶(EPR)改性PP，采用橡胶与PP共混，由于EPR与PP相容性良好，可以改善PP的冲击强度、低温脆性。当EPR含量为20％时，PP/EPR共混物的缺口冲击强度比纯PP高10倍，脆化温度比纯PP下降4倍之多。EPDM对PP的增韧与EPR相似，随着EPDM含量的增加，体系冲击强度有较大的提高。当EPDM含量为20％时，PP/EPDM共混物的缺口冲击强度比纯PP高4倍左右，耐低温性能有所改善。SBS具有高弹性、耐低温性等特点，同时它兼具有硫化橡胶和热塑性的优良性能。研究表明，PP/SBS体系的冲击强度、断裂伸长率随着SBS加入量的增加而逐步提高，SBS含量在10-15％时，共混物的综合力学性能最佳。

优选地，所述成核剂包括无机成核剂和有机成核剂，无机成核剂如滑石粉、二氧化硅、云母等。有机成核剂如苯甲酸镉、水杨酸铋、草酸钛、琥珀酸钠、戊二酸钠、己酸钠、4-甲基戊酸钠、己二酸、己二酸铝、特丁基苯甲酸铝(Al-PTB-BA)、苯甲酸铝、苯甲酸钾、苯甲酸锂、肉桂酸钠和β-萘甲酸钠中的一种或几种。其中苯甲酸碱金属或铝盐、特丁基苯甲酸铝盐等效果比较好，使用的历史比较长，但透明性较差。

聚丙烯分子的结晶状况对性能的影响高分子材料进行熔体结晶时，最容易形成多角晶粒、树枝状晶粒和球晶，它的大小对聚合物的力学性能，以及物理和光学性能起重要作用。大的球晶通常使聚合物的断裂伸长和韧性降低。成核剂的加入，改变了树脂的结晶行为，加快结晶速率、增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化，使分子具有微晶结构，辅助作用促进交联阻止降解、达到缩短成型周期、提高制品透明性、表面光泽、表面硬度、抗拉强度、刚性、热变形温度、从而提高成品格栅网抗冲击性、抗蠕变性等物理机械性能。

LDPE又称高压聚乙烯，适合热塑性成型加工的各种成型工艺，成型加工性好。在本发明中，高压聚乙烯的加入是和HDPE作为UVLED光照交联的反应主体。

聚丙烯蜡具有良好的润滑性，良好的分散性，可以提高塑料制品的光泽，熔融粘度较小，在聚丙烯注塑过程中起到降低粘度、辅助脱模的效果，有助于得到外观更好的格栅网。

优选地，制作所述新材料格栅网的原料配方包含下列质量百分含量的各物质：聚丙烯T30S 45％、HDPE 5000S 30％、光稳定剂770 0.5％、抗氧剂B225 2％、双抗母料DH-5012％、聚丙烯蜡1602 0.5％、晶须CXY-S-011 2％、增韧剂SY-450 3％、成核剂203 0.25％、高压聚乙烯1c7a 4.75％。

本发明还提供一种新材料格栅网的制造方法，其包括如下步骤：

(1)按配方比例称取各组分原料；

(2)将聚丙烯PP和/或高密度聚乙烯HDPE加入高速混合机中，高速混合5-10min后，再向混合机中加入光稳定剂、抗氧剂、双抗母料、晶须、增韧剂、成核剂、高压聚乙烯、聚丙烯蜡，继续高速混料5-10min后将物料放出；

(3)将混合好的物料送入螺杆挤出机中挤出，控制挤出机螺杆的转速为200-350r/min，控制螺杆挤出机温度为150～230℃，将挤出的熔融物料通过板材压光机成型板材；

(4)成型的板材经裁边、冷却、冲压成孔、纵向拉伸(110-130℃)、横向拉伸(130-160℃)、UV LED光照交联、裁切后，制作完成。

其中，UV LED光照交联利用紫外LED灯光，借助双抗母料中所含的炭黑为光敏剂，能在不影响拉伸的前提下对板材进行了部分交联，特别是针对材料中LDPE的进行交联，以进一步提高格栅网机械强度、抗老化等综合性能。光照交联是在拉伸完成后的交联，可在不影响拉伸工艺参数的情况下提高了产品性能。

光照交联是化合物受光照射后发生聚合作用，或者键的一部分开键时生成的游离基等活化分子互相键合而导致高分子链形成网状结构的反应。经过光照交联后，可进一步提高格栅网的机械强度、耐冲击性、耐老化性和耐用度。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本发明在原有格栅网的基础上增加了增韧剂、LDPE能增强格栅网的柔韧性和抗拉伸强度，降低格栅网材料的脆性、调节收缩率、使各种规格的格栅网的网孔内角弧度可调，增强节点的强度和稳定性，提高节点处的咬合嵌固作用，提高格栅网承载压力时的应力扩散能力，并使节点的强度与筋条的强度更接近；通过添加成核剂，提高制品透明性、表面光泽、表面硬度、抗拉强度、刚性、热变形温度、从而提高成品格栅网抗冲击性、抗蠕变性等物理机械性能，成核剂还能辅助促进交联阻止降解，提高产品的耐热、耐老化性能。通过添加晶须，进一步增强格栅网的机械强度、抗断裂性能。

综上所述，本发明是通过原料配方的改变和各材料比例的调节，使格栅网整体强度更高，使格栅网在各种工程和养殖业中发挥更大的作用。

进一步地，本发明的制造方法，是在拉伸完成后增加UV LED光照交联步骤，可在不影响拉伸工艺参数的情况下提高了产品性能，提高格栅网网孔的稳定性。

附图说明

图1本发明较佳实施例1的格栅网网孔结构示意图。

图2为对比例7的格栅网网孔结构示意图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

实施例1

本实施例提供一种新材料格栅网的制造方法，所述格栅网的原料配方为：聚丙烯T30S(大庆石化)45％、HDPE 5000S 30％、光稳定剂770(巴斯夫)0.5％、抗氧剂B225(北京加成)2％、双抗母料DH-50(山东东慧)12％、晶须CXY-S-011(新源矿业)2％、增韧剂SY-450(山一塑化)3％、成核剂203(东莞宝升塑胶)0.25％、高压聚乙烯1c7a(燕山石化)4.75％、聚丙烯蜡1602(德国科莱恩)0.5％。

将聚丙烯PP和高密度聚乙烯HDPE加入高速混合机中，高速混合5min后，再向混合机中加入光稳定剂770、抗氧剂B225、双抗母料DH-50、晶须CXY-S-011、增韧剂SY-450、成核剂203、高压聚乙烯1c7a、聚丙烯蜡1602，继续高速混料10min后将物料放出。

将混合好的物料送入螺杆挤出机中挤出，控制挤出机螺杆的转速为200-350r/min，控制螺杆挤出机温度为150～230℃，将挤出的熔融物料通过三辊压光机成型板材，成型的板材经牵引切边→冷却→板材输送→精密冲孔→牵引输送→纵向拉伸(120℃)→牵引输送→横向拉伸(150℃)→UV LED(波长365nm-405nm、光强光强1000mw、10min)光照交联→牵引切边→收卷。

本实施例制备的格栅网的网孔如图1所示，该网孔规格为2cm*2cm，内弧角度接近π/2。

实施例2

实施例2是在实施例1的基础上，材料配方改为：聚丙烯T30S(大庆石化)30％、HDPE5000S 30％、光稳定剂770(巴斯夫)0.5％、抗氧剂B225(北京加成)2％、双抗母料DH-50(山东东慧)12％、晶须CXY-S-011(新源矿业)2％、增韧剂SY-450(山一塑化)3％、成核剂203(东莞宝升塑胶)0.25％、高压聚乙烯1c7a(燕山石化)19.75％、聚丙烯蜡1602(德国科莱恩)0.5％。其余条件和步骤参照实施例1。

实施例3

实施例3是在实施例1的基础上，材料配方改为：聚丙烯T30S(大庆石化)30％、HDPE5000S 40％、光稳定剂770(巴斯夫)0.5％、抗氧剂B225(北京加成)2％、双抗母料DH-50(山东东慧)12％、晶须CXY-S-011(新源矿业)2％、增韧剂SY-450(山一塑化)3％、成核剂203(东莞宝升塑胶)0.25％、高压聚乙烯1c7a(燕山石化)9.75％、聚丙烯蜡1602(德国科莱恩)0.5％。其余条件和步骤参照实施例1。

以下为对比例1-7，各对比例的组分配方如下：

其中，对比例1-6的制备步骤参见实施例1。

而对比例7的制备步骤为：

(1)将聚丙烯PP和高密度聚乙烯HDPE加入高速混合机中，高速混合5min后，再向混合机中加入光稳定剂770、抗氧剂B225、双抗母料DH-50、聚丙烯蜡1602，继续高速混料10min后将物料放出。

(2)将混合好的物料送入螺杆挤出机中挤出，控制挤出机螺杆的转速为200-350r/min，控制螺杆挤出机温度为150～230℃，将挤出的熔融物料通过三辊压光机成型板材，成型的板材经牵引切边→冷却→板材输送→精密冲孔→牵引输送→纵向拉伸(120℃)→牵引输送→横向拉伸(150℃)→牵引切边→收卷。本对比例不经UV LED光照交联处理。

本例制备的格栅网的网孔如图2所示，该网孔规格为2cm*2cm，内弧角度约为π/15。

参照JT/T480-2002，对实施例1及对比例1-7的格栅网(规格40KN)进行性能检测；

其中，老化等级测试的紫外线强度为1000w/㎡、照射72h。

测试结果如下表：

由上述性能测试结果可知，本发明在主料的基础上添加一些辅助材料、并调节原料配方中各材料的比例，以提高材料的柔韧性并降低收缩率，增大所有规格网孔的内角连接处弧度的大小，而内角弧度的增大可有效地增强节点的强度和稳定性，使节点更具有咬合嵌固性，提高承载压力时的应力扩散能力，防止节点处断裂，使节点的强度与筋条的强度更接近，格栅网整体强度更高，提高格栅网的耐用度和延长使用寿命。

其中，晶须、高压聚乙烯(LDPE)的添加及光照交联工艺处理对格栅网的拉伸强度有显著提升，可参见实施例1-3和对比例4-7。

其中，增韧剂和成核剂的添加，有利于调节成品的收缩率和韧性，有助于得到内弧角度较大的格栅网，并提高节点强度。参见实施例1-3和对比例1-3。经光照交联与未经光照交联的格栅网相比，后者的耐老化性能较低。

在实施例1-3中，实施例1为最佳配方设计比例，可得到综合性能最优的格栅网。由以上实施例可知，本发明确实提高了材料的刚度，包括平面刚度和抗扭刚度，平面刚度体现了格栅网平面的抗弯硬挺度，抗扭刚度体现了格栅网网孔的稳定性和抗扭的性能。

Claims (9)

1.一种新材料格栅网，其特征在于，制作所述新材料格栅网的原料配方包含下列质量百分含量的各物质：聚丙烯PP和/或HDPE 60-90％、光稳定剂0.2-0.9％、抗氧剂0.5-4％、双抗母料4～20％、晶须1～12％、增韧剂1-5％、成核剂0.05-0.5％、LDPE 1-8％、聚丙烯蜡0.4-1％。

2.根据权利要求1所述的新材料格栅网，其特征在于，所述光稳定为NL-1、光稳定剂770、BAD、三嗪-5、UV-531、GW-540、TBS、OPS、RMB、UV-120、UV-2908、N-539、N-35、UV-531、DOBP和UV-242中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的新材料格栅网，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂2246-S、抗氧剂BHT、抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂164、抗氧剂DNP、抗氧剂DLTP、抗氧剂TNP、抗氧剂TPP中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的新材料格栅网，其特征在于，所述晶须为选自α-SiC晶须、β-SiC晶须、氧化铝晶须、氮化铝晶须、碳化硼晶须、石墨晶须、氧化镁晶须及氮化硅晶须中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的新材料格栅网，其特征在于，所述晶须为石墨晶须。

6.根据权利要求1所述的新材料格栅网，其特征在于，所述增韧剂为选自ABS、EPR、EPDM、BR、POE、SBS、SEBS或EVA中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的新材料格栅网，其特征在于，所述成核剂包括无机成核剂和有机成核剂，无机成核剂包含滑石粉、二氧化硅、云母；有机成核剂为苯甲酸镉、水杨酸铋、草酸钛、琥珀酸钠、戊二酸钠、己酸钠、4-甲基戊酸钠、己二酸、己二酸铝、特丁基苯甲酸铝(Al-PTB-BA)、苯甲酸铝、苯甲酸钾、苯甲酸锂、肉桂酸钠和β-萘甲酸钠中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的新材料格栅网，其特征在于，制作所述新材料格栅网的原料配方包含下列质量百分含量的各物质：

聚丙烯T30S 45％、HDPE 5000S 30％、光稳定剂770 0.5％、抗氧剂B225 2％、双抗母料DH-50 12％、聚丙烯蜡1602 0.5％、晶须CXY-S-011 2％、增韧剂SY-450 3％、成核剂2030.25％、高压聚乙烯1c7a 4.75％。

9.一种权利要求1-8任一项所述新材料格栅网的制造方法，其包括如下步骤：

(1)按配方比例称取各组分原料；

(2)将聚丙烯PP和/或高密度聚乙烯HDPE加入高速混合机中，高速混合5-10min后，再向混合机中加入光稳定剂、抗氧剂、双抗母料、晶须、增韧剂、成核剂、高压聚乙烯、聚丙烯蜡，继续高速混料5-10min后将物料放出；

(3)将混合好的物料送入螺杆挤出机中挤出，控制挤出机螺杆的转速为200-350r/min，控制螺杆挤出机温度为150～230℃，将挤出的熔融物料通过板材压光机成型板材；

(4)成型的板材经裁边、冷却、冲压成孔、纵向拉伸、横向拉伸、UV LED光照交联、裁切后，制作完成。