CN110776687A - 一种pe熔融指数调节母粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PE熔融指数调节母粒及其制备方法，所述母粒按重量份数计包括：EVA树脂8～12份，1,4‑双叔丁基过氧异丙基苯45～55份，聚乙烯接枝马来酸酐10～15份，无机分散剂20～25份，费托蜡4～6份，表面活性剂0.1～0.2份；所述制备方法包括无机分散剂的改性、各材料成份的高速混合及造粒步骤。本发明提供的PE熔融指数调节母粒及其制备方法，所述PE熔融指数调节母粒具有优异的熔融指数调节功能，能够有效的降低PE料的熔融指数，避免挤出堆料现象及大口径PE管材因熔融指数过高，产生自流下垂导致的上厚下薄现象，且不会发生过渡交联的现象，能使产品保持热塑性，并且适用性好，具有广泛的使用范围；所述制备方法工艺简单，无需加热，易于实现。

Description

一种PE熔融指数调节母粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及塑料加工改性技术领域，特别涉及一种PE熔融指数调节母粒及其制备方法。

背景技术

PE材料的熔融指数是体现其加工流动性的数值，熔融指数越高，表明其加工流动性能越好，反之则越差。通常情况下，在PE管道挤出工艺、PE工业蓝白桶生产工艺、HDPE中空类吹塑、HDPE薄膜、HDPE拉丝工艺中，均要求熔融指数控制在合适范围，比如PE实壁管（给水管），要求熔融指数在0.2～0.25g/10min（190℃，5kg）之间，而波纹管则要求控制在0.8～1.0±0.1g/10min（190℃，5kg），当熔融指数过低，则加工困难，而熔融指数过高，容易出现堆料现象，导致重量增加，成本上升，特别是大口径（DN≧500）管道，当熔融指数过高时，甚至出现自流现象，导致壁厚不均匀，壁厚偏差超出国标要求范围，产品不合格。

市政PE波纹管生产要求的熔融指数范围为0.8～1.0±0.1 g/10min（190℃，5kg），基于成本及环刚度的要求，市政PE波纹管原料主要包括再生PE料及填充母粒，其中，填充母粒是由粉状填充物通过造粒手段制备而成，这主要是由于大多数无机填充物为粉状，不能在生产过程中直接添加，而造粒后的填充母粒可在管道生产中直接添加使用。另外，所述再生PE料多数掺杂注塑级PE，其熔融指数通常高于1.4 g/10min（190℃，5kg），且由于再生PE料的来源广泛，不同的再生PE料熔融指数通常不一致，从而使得添加有再生PE料的市政PE波纹管材料的熔融指数常在1.4～2.0 g/10min（190℃，5kg）之间，导致在生产过程中出现堆料现象及壁厚偏差过大（上薄下厚）现象，不但增加成本，还使产品质量超出国家标准范围，产品不合格。为了降低市政PE波纹管的熔融指数以达到生产要求，现有技术中，调节熔融指数的手段有：（1）增加PE树脂比例，但是容易导致成本过高，产品失去市场生存意义；（2）增加填充母粒比例，但是容易导致产品力学性能（冲击强度及拉伸强度）下降，达不到国标要求，产品不合格；（3）添加熔指调节剂，如DCP及其粉状吸收物，虽然能降低熔融指数，但是由于其状态为液体或粉末，不能在管道成型过程中直接添加（无法分散均匀，导致力学性能不符合国标要求，产品不合格），需在填充母粒造粒过程中添加，而DCP在造粒过程中容易与造粒材料中的硅烷偶联剂发生化学反应，使得熔指调节剂与硅烷偶联剂双双失效，导致制备的管材脆性破裂，产品不合格。

对于PE实壁管（给水管），实际管道生产要求的熔融指数范围为0.2～0.25g/10min（190℃，5kg），但是市场上挤出级PE料的熔融指数范围约在0.2～0.3g/10min（190℃，5kg）之间，偏差范围大于生产工艺要求范围，在大口径（Dm≧500）管道生产过程中，当挤出级PE料熔融指数超过0.25 g/10min（190℃，5kg）时，容易因熔体自流（出现下垂）产生无法调整的壁厚偏差（上薄下厚），以致产品超重严重，壁厚偏差范围超出国标要求，导致产品不合格。现有技术通过添加熔指调节剂对PE实壁管材料进行熔指调节，因其多为粉状或液体状，添加少量比例无法分散混合均匀，会造成管材质量不均一，力学性能不符合国标要求，产品不合格；并且容易出现局部过渡交联的现象，从而使得材料的热塑性下降，二次成型时出现局部不熔颗粒或不熔块，导致产品达不到国标要求，产品不合格。为了混合均匀，必须把熔指调节剂与PE粒料经特殊工艺造粒后，再用造成粒料进行管道生产，严重虚高了管材的制造成本，使制成的管材产品失去了市场生存意义。

可见，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种PE熔融指数调节母粒及其制备方法，旨在解决现有的熔融指数调节剂无法有效调节PE料的熔融指数，使得在生产过程中容易造成堆料及自流现象，增加产品成本的缺陷，以及现有熔融指数调节剂适应性差的问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种PE熔融指数调节母粒，其中，所述母粒按重量份数计包括：EVA树脂8～12份，1,4-双叔丁基过氧异丙基苯45～55份，聚乙烯接枝马来酸酐10～15份，无机分散剂20～25份，费托蜡4～6份，表面活性剂0.1～0.2份。

所述PE熔融指数调节母粒中，所述1,4-双叔丁基过氧异丙基苯与聚乙烯接枝马来酸酐的配比为4∶1。

所述PE熔融指数调节母粒中，所述母粒按重量份数计包括：EVA树脂10份，1,4-双叔丁基过氧异丙基苯50份，聚乙烯接枝马来酸酐12.5份，无机分散剂22.5份，费托蜡5份，表面活性剂0.1份。

所述PE熔融指数调节母粒中，所述无机分散剂包括碳酸钙、滑石粉、云母粉和硅灰石粉中的一种。

所述PE熔融指数调节母粒中，所述费托蜡为粉状95度费托蜡。

一种如上所述的PE熔融指数调节母粒的制备方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1.按配比取无机分散剂及表面活性剂，搅拌混合，得改性后的无机分散剂；

步骤S2.按配比取EVA树脂、1,4-双叔丁基过氧异丙基苯、聚乙烯接枝马来酸酐、费托蜡及改性后的无机分散剂，高速搅拌混合，得混合料；

步骤S3.将混合料通过造粒机造粒，得PE熔融指数调节母粒。

有益效果：

本发明提供了一种PE熔融指数调节母粒及其制备方法，所述PE熔融指数调节母粒能有效降低PE料的熔融指数，与现有技术相比，具有以下有益效果：

（1）所述PE熔融指数调节母粒对PE料熔融指数的调节性能好，添加量少，却具有较好的熔融指数调节性能，在市政PE波纹管中，只需添加0.8%，即可将熔融指数由1.4 g/10min（190℃，5kg）降低至1.0 g/10min（190℃，5kg）左右；

（2）所述PE熔融指数调节母粒不会发生过渡交联现象，能使调节后的PE料保持热塑性，能二次或多次成型；

（3）所述PE熔融指数调节母粒使用过程不会与偶联剂发生反应而失效，既适合无填充母粒的PE料，也适合含填充母粒的PE料，具有较大的适用范围；

（4）所述PE熔融指数调节母粒的产品形式为母粒，与各种不同的PE料具有较好的相容性，使用时只需在挤出成型工艺中直接添加，无需做任何处理，使用方便；

（5）所述PE熔融指数调节母粒的制备方法简单，对温度的要求低，无需升温加热，只需高速搅拌即可满足温度的要求，环保节能。

具体实施方式

本发明提供一种PE熔融指数调节母粒及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种PE熔融指数调节母粒，所述母粒按重量份数计包括：EVA树脂8～12份，1,4～双叔丁基过氧异丙基苯45～55份，聚乙烯接枝马来酸酐10～15份，无机分散剂20～25份，费托蜡4～6份，表面活性剂0.1～0.2份。

上述配比中，所述EVA树脂为粘结剂，能将母粒中各成分粘结在一起，并且与PE料具有较好的相容性，由于其熔融温度较低，从而在制备过程中，无需任何加热设备，高速搅拌即可满足其对温度的要求。

上述配比中，所述1,4-双叔丁基过氧异丙基苯为过氧化物类交联剂，与短链PE具有较佳的交联效果，在添加量少的情况下能大大提高PE的交联效果，并且在造粒过程中不会与粘结树脂发生反应；因为不参与PE填充母料的造粒过程，所以不会与偶联剂发生反应而失效；更重要的是，所述1,4-双叔丁基过氧异丙基苯与聚乙烯接枝马来酸酐配合使用，不会与PE发生过渡交联,从而使熔融指数调节后的材料仍然具有较好的热塑性，可再生利用。

上述配比中，所述聚乙烯接枝马来酸酐为相容剂，具有提高不同成分间PE的相容性。由于再生PE料的来源复杂，分子链长短不一，各成分容易出现不相容的现象，所述聚乙烯接枝马来酸酐能改善复杂的再生PE料中的不同分子链的相容性，提高交联的效果和速度。

上述配比中，所述无机分散剂包括碳酸钙、滑石粉、云母粉和硅灰石粉中的一种，所述无机分散剂能提高1,4-双叔丁基过氧异丙基苯及聚乙烯接枝马来酸酐的分散性，起到稀释及助崩解的作用，提高产品在具体应用过程中对其用量的控制，同时也能提高母粒的易崩解性。需要说明的是，给水管用的无机分散剂指标需符合食品级要求。

上述配比中，所述费托蜡为润滑剂，用于降低在制备过程与设备的摩擦力，使造粒过程中快速从设备中脱模。具体地，所述费托蜡为95度费托蜡，其熔融温度与EVA树脂的熔点接近，在母粒的制备过程中具有较佳的润滑作用。需要说明的是，给水管用的费托蜡指标符合食品级要求。

上述配比中，所述表面活性剂用于对无机分散剂表面改性，由于所述无机分散剂为无机物，在EVA树脂中的分散性及相容性相对较差，经表面活性剂改性后，使得无机分散剂与EVA树脂良好相容。

上述配比的PE熔融指数调节母粒，对PE的熔融指数具有优异的调节作用，特别是针对熔融指数较高的含有新料和再生PE料的PE混合料，只需添加0.8%，即可将熔融指数由1.4 g/10min（190℃，5kg）调低至1.0 g/10min（190℃，5kg）左右，能大大改善生产过程出现的堆料及自流问题，降低产品成本；并且，由于所述产品为母粒，与PE的相容性好，从而只需在制品的挤出工序添加即可，无需经过特殊处理。

优选地，上述PE熔融指数调节母粒中，所述1,4-双叔丁基过氧异丙基苯与聚乙烯接枝马来酸酐的配比为4∶1。所述1,4-双叔丁基过氧异丙基苯与聚乙烯接枝马来酸酐能相互协同作用，1,4-双叔丁基过氧异丙基苯为主交联剂，而聚乙烯接枝马来酸酐能与不同的PE短链分子进行接枝改性，提高废旧PE料的相容性，进而协助提高1,4-双叔丁基过氧异丙基苯的交联效果，当1,4-双叔丁基过氧异丙基苯与聚乙烯接枝马来酸酐的配比为4∶1，具有较佳的交联改性作用，熔融指数的调节作用最明显。

一种优选的PE熔融指数调节母粒，所述母粒按重量份数计包括：EVA树脂10份，1,4-双叔丁基过氧异丙基苯50份，聚乙烯接枝马来酸酐12.5份，无机分散剂22.5份，费托蜡5份，表面活性剂0.1份。具有添加量少，熔融指数调节量大的优点。

一种如上所述的PE熔融指数调节母粒的制备方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1.按配比取无机分散剂及表面活性剂，搅拌混合，得改性后的无机分散剂；

步骤S2.按配比取EVA树脂、1,4-双叔丁基过氧异丙基苯、聚乙烯接枝马来酸酐、费托蜡及改性后的无机分散剂，高速搅拌混合，得混合料；

步骤S3.将混合料通过造粒机造粒，得PE熔融指数调节母粒。

上述PE熔融指数调节母粒的制备方法，操作简单，容易实现，无需用到特殊的仪器设备，只需高速搅拌器及造粒机即可。由于EVA树脂的熔点较低，因此高速搅拌器即可满足对温度的要求，无需加热，易于实现。

由于上述PE熔融指数调节母粒在PE中的分散性和相容性好，因此在具体使用过程中，无需经特殊处理，直接在挤出工艺中添加即可。实际操作中，只需先测定原料的熔融指数，当原料的熔融指数在1.0～1.4 g/10min（190℃，5kg）之间时，可按一定配比进行添加即可。经试验发现，市政PE波纹管生产中，当初始料的熔融指数为1.4 g/10min（190℃，5kg）时，按0.8%配比添加PE熔融指数调节母粒，可使熔融指数下降0.4左右，从而使混合了再生PE料的混合料满足熔融指数在0.8～1.0±0.1 g/10min（190℃，5kg）的生产要求，具有较适合的流动性及成型效果。

实施例1

一种优选的PE熔融指数调节母粒，所述母粒按重量份数计包括：EVA树脂10份，1,4-双叔丁基过氧异丙基苯50份，聚乙烯接枝马来酸酐12.5份，碳酸钙22.5份，95度费托蜡5份，表面活性剂0.1份。

上述PE熔融指数调节母粒的制备方法，包括步骤：

步骤S1.按配比取碳酸钙及表面活性剂，搅拌混合，得改性后的碳酸钙；

步骤S2.按配比取EVA树脂、1,4-双叔丁基过氧异丙基苯、聚乙烯接枝马来酸酐、95度费托蜡及改性后的碳酸钙，高速搅拌混均，得混合料；

步骤S3.将混合料通过造粒机造粒，得PE熔融指数调节母粒。

实施例2

一种PE熔融指数调节母粒，所述母粒按重量份数计包括：EVA树脂8份，1,4-双叔丁基过氧异丙基苯45份，聚乙烯接枝马来酸酐15份，滑石粉20份，95度费托蜡4份，表面活性剂0.1份。

其制备方法与实施例1相同。

实施例3

一种PE熔融指数调节母粒，所述母粒按重量份数计包括：EVA树脂12份，1,4-双叔丁基过氧异丙基苯55份，聚乙烯接枝马来酸酐10份，云母粉25份，95度费托蜡6份，表面活性剂0.2份。

其制备方法与实施例1相同。

实施例4

一种PE熔融指数调节母粒，所述母粒按重量份数计包括：EVA树脂11份，1,4-双叔丁基过氧异丙基苯52份，聚乙烯接枝马来酸酐13份，硅灰石粉22.5份，95度费托蜡5份，表面活性剂0.2份。

其制备方法与实施例1相同。

PE熔融指数调节母粒的应用及其性能的测定：

现以PE市政波纹管的生产举实施例，将实施例1-4所述PE熔融指数调节母粒对熔融指数大于1.4 g/10min（190℃，5kg）的波纹管进行熔融指数的调节，在添加前后对材料的熔融指数进行测定，具体情况见以下实施例。需要说明的是，本发明所述市政波纹管类熔融指数是根据GB/T 3682.1-2018标准，在190℃、5.0kg载荷条件下进行测定得到的，单位为g/10min。

实施例5

一种市政PE波纹管，按重量份数计包括以下组分：再生PE料（熔融指数为1.6）700份、PE改性填充母粒300份、黑色母40份、消泡剂5份，所述PE改性填充母粒由PE树脂10份、碳酸钙20份、硅烷偶联剂0.2份、PE蜡0.3份制备而成。

经测定，上述PE市政波纹管的熔融指数为1.36g/10min，不符合波纹管生产工艺要求熔融指数在0.8～1.0±0.1g/10min的范围，生产过程中出现堆料现象，堆料后的波纹管较正常管增重5%。

在上述配比的PE市政波纹管的挤出工艺中添加实施例1所述PE熔融指数调节母粒，添加量为8份，添加后测得其熔融指数为0.96g/10min，符合PE市政波纹管的生产要求，生产过程中无堆料现象出现，挤出成型效果好，成本较未添加PE熔融指数调节母粒的PE市政波纹管低4%。

实施例6

一种市政PE波纹管，所述市政PE波纹管与实施例5未添加熔融指数调节母粒的市政PE波纹管相同，其熔融指数为1.36g/10min，然后在上述PE市政波纹管添加实施例2所述PE熔融指数调节母粒，添加量为12份，然后测其熔融指数，得熔融指数为0.95g/10min，符合PE市政波纹管的生产要求，生产过程中无堆料现象的出现，成本较未添加PE熔融指数调节母粒的PE市政波纹管低3.5%。

实施例7

一种PE市政波纹管，按重量份数计包括以下组分：再生PE料（熔融指数为1.8）700份、PE改性填充母粒300份、黑色母40份、消泡剂5份。所述PE改性填充母粒由PE树脂10份、碳酸钙20份、硅烷偶联剂0.2份、PE蜡0.3份制备而成。

经测定，上述PE市政波纹管的熔融指数为1.5g/10min，生产过程中出现严重堆料现象，产生自流，成型后的波纹管内壁上薄下厚，壁厚不均匀，无法通过调整模具进行纠正，堆料后的波纹管较正常管增重8%，不符合国家标准要求。

在上述配比的PE市政波纹管的挤出工艺中添加实施例3所述PE熔融指数调节母粒，添加量为20份，添加后测得其熔融指数为1.06g/10min，符合PE市政波纹管的生产要求，生产过程中无堆料现象出现，挤出成型效果好，成本较未添加PE熔融指数调节母粒的PE市政波纹管低5%。

实施例8

一种市政PE波纹管，所述市政PE波纹管与实施例7未添加熔融指数调节母粒的市政PE波纹管相同，其熔融指数为1.5g/10min，然后在上述PE市政波纹管添加实施例4所述PE熔融指数调节母粒，添加量为20份，然后测其熔融指数，得熔融指数为1.02g/10min，符合PE市政波纹管的生产要求，生产过程中无堆料现象的出现，成本较未添加PE熔融指数调节母粒的PE市政波纹管低4%。

实施例9

一种PE市政波纹管，所述市政PE波纹管与实施例7未添加熔融指数调节母粒的市政PE波纹管相同，其熔融指数为1.5g/10min，然后添加20份的DCP作为熔指调节剂，调节后得熔融指数为1.0g/10min，挤出过程无堆料现象出现，但是存在管材表面粗糙，管材易脆性破裂；并且材料热塑性下降，二次成型产品发现有大量不熔PE颗粒及局部不熔块，管材品质不合格。

实施例10

一种PE大口径实壁（给水）管DN800，按重量份数计包括以下组分：PE100树脂（熔融指数为0.3 g/10min（190℃，5kg））1000份、色母40份。

经测定，上述PE给水管的熔融指数为0.31g/10min（190℃，5kg），生产过程中出现自流下垂现象，成型后的管材壁厚上薄下厚，壁厚不均匀，无法通过调整模具进行纠正，壁厚偏差超标，不符合国家标准要求；并且在管材最薄处达到标准要求时，管材超重8%。

在上述配比的PE给水管的挤出工艺中添加实施例1所述PE熔融指数调节母粒，添加量为1.5份，添加后测得其熔融指数为0.20 g/10min（190℃，5kg），符合PE市政给水管的生产要求，生产过程中无自流下垂现象出现，挤出成型壁厚偏差符合国标要求，产品合格，成本较未添加PE熔融指数调节母粒的PE给水管低6%。

实施例11

一种PE大口径实壁（给水）管DN800，按重量份数计包括以下组分：PE100树脂（熔融指数为0.28 g/10min（190℃，5kg）1000份、色母40份。

经测定，上述PE给水管的熔融指数为0.29 g/10min（190℃，5kg），生产过程中出现严重自流下垂现象，成型后的管材壁厚上薄下厚，壁厚不均匀，无法通过调整模具进行纠正，壁厚偏差超标，不符合国家标准要求；并且在管材最薄处达到标准要求时，管材超重6%。

在上述配比的PE给水管的挤出工艺中添加实施例2所述PE熔融指数调节母粒，添加量为1.1份，添加后测得其熔融指数为0.21 g/10min（190℃，5kg），符合PE市政给水管的生产要求，生产过程中无自流下垂现象出现，挤出成型壁厚偏差符合国标要求，产品合格，成本较未添加PE熔融指数调节母粒的PE给水管低4%。

实施例12

一种PE大口径实壁（给水）管DN800，所述PE大口径实壁（给水）管与实施例10未添加熔融指数调节母粒的PE大口径实壁（给水）管相同，其熔融指数为0.31 g/10min（190℃，5kg），然后添加3份的DCP作为熔指调节剂，调节后得熔融指数为0.21 g/10min（190℃，5kg），挤出过程无自流下垂现象出现，但是存在管材表面粗糙，管材挤出速度不稳定，承压测试不通过，达不到国标要求，产品不合格；并且材料热塑性下降，二次成型产品发现有不熔PE颗粒及局部不熔块，管材品质不合格。

综上所述，本发明提供的PE熔融指数调节母粒能有效调节PE材料的熔融指数，既能调节再生PE料的熔融指数，也能调节PE100树脂的熔融指数，添加量少，添加0.8～2%，即可将再生PE料的熔融指数下调0.4左右，添加0.15%即可将PE100树脂的熔融指数下调0.1左右，可避免挤出工艺中堆料及自流现象的出现，大大的降低了产品成本；其次，本发明所述PE熔融指数调节母粒在使用过程不会与偶联剂发生反应，也不会出现过渡交联的现象，因此调节后的PE料仍能保持较好的热塑性，能二次及多次成型，可再次回收利用；另外，本发明所述产品形式为母粒，与原材料的相容性好，从而使得添加方式简单，只需在挤出成型工艺前添加混合即可。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种PE熔融指数调节母粒，其特征在于，所述母粒按重量份数计包括：EVA树脂8～12份，1,4-双叔丁基过氧异丙基苯45～55份，聚乙烯接枝马来酸酐10～15份，无机分散剂20～25份，费托蜡4～6份，表面活性剂0.1～0.2份。

2.根据权利要求1所述的PE熔融指数调节母粒，其特征在于，所述1,4-双叔丁基过氧异丙基苯与聚乙烯接枝马来酸酐的配比为4∶1。

3.根据权利要求2所述的PE熔融指数调节母粒，其特征在于，所述母粒按重量份数计包括：EVA树脂10份，1,4-双叔丁基过氧异丙基苯50份，聚乙烯接枝马来酸酐12.5份，无机分散剂22.5份，费托蜡5份，表面活性剂0.1份。

4.根据权利要求1所述的PE熔融指数调节母粒，其特征在于，所述无机分散剂包括碳酸钙、滑石粉、云母粉和硅灰石粉中的一种。

5.根据权利要求1所述的PE熔融指数调节母粒，其特征在于，所述费托蜡为粉状的95度费托蜡。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的PE熔融指数调节母粒的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1.按配比取无机分散剂及表面活性剂，搅拌混合，得改性后的无机分散剂；

步骤S2.按配比取EVA树脂、1,4-双叔丁基过氧异丙基苯、聚乙烯接枝马来酸酐、费托蜡及改性后的无机分散剂，高速搅拌混合，得混合料；

步骤S3.将混合料通过造粒机造粒，得PE熔融指数调节母粒。