CN112280148A - 一种hdpe动态结晶自动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种HDPE动态结晶自动控制方法，其方法包括如下步骤：首先选取清洁的HDPE塑料，由于HDPE是烯烃类塑料，不会吸水，但为了产品质量，可对HDPE塑料进行烘干以排出浮水，将HDPE塑料放入螺杆剪切机的内部，HDPE料被剪切为小块颗粒，接着HDPE颗粒在通过加热圈时被加热融化为熔融态HDPE母料；本发明通过控制冷却水的温度和冷却时间，具有可以通过控制结晶时间和结晶速率从而控制材料的晶体大小和形状，保证HDPE能够有效且快速地进行结晶，从而提升了HDPE的结晶效果，进而能够保证HDPE管道性能稳定可靠的优点，解决了目前HDPE结晶效果并不好，导致生产得到的HDPE管道耐压性能较差，缩短了HDPE管道的使用寿命，从而限制了HDPE复合材料应用范围的问题。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体为一种HDPE动态结晶自动控制方法。
背景技术
高密度聚乙烯，是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。高密度聚乙烯通常使用聚合法制造，其特点是分子链上没有支链，因此分子链排布规整，具有较高的密度。该过程在管式或釜式低压反应器中以乙烯为原料，用氧或有机过氧化物为引发剂引发聚合反应。
高密度聚乙烯(HDPE)为白色粉末或颗粒状产品。无毒，无味，结晶度为80％～90％，软化点为125～135℃，使用温度可达100℃；硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯；耐磨性、电绝缘性、韧性及耐寒性较好；化学稳定性好，在室温条件下，不溶于任何有机溶剂，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀；薄膜对水蒸气和空气的渗透性小，吸水性低；耐老化性能差，耐环境应力开裂性不如低密度聚乙烯，特别是热氧化作用会使其性能下降，所以树脂中须加入抗氧剂和紫外线吸收剂等来改善这方面的不足。
高密度聚乙烯是一种广泛应用的高分子树脂，具有良好的耐疲劳性，较好的耐热性，优良的尺寸稳定性等优点。HDPE本身是一种结晶材料，本身属于结晶序列未结晶形态，可以通过控制结晶速度和结晶大小，从而控制材料的生长，目前生产的HDPE结晶效果并不好，导致生产得到的HDPE管道质量不佳，耐压性能较差，缩短了HDPE管道的使用寿命，从而限制了HDPE复合材料的应用范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种HDPE动态结晶自动控制方法，具备可以通过控制结晶时间和结晶速率从而控制材料的晶体大小和形状，保证HDPE能够有效且快速地进行结晶，从而提升了HDPE的结晶效果，进而能够保证HDPE管道性能稳定可靠的优点，解决了目前HDPE结晶效果并不好，导致生产得到的HDPE管道质量不佳，耐压性能较差，缩短了HDPE管道的使用寿命，从而限制了HDPE复合材料应用范围的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种HDPE动态结晶自动控制方法，其方法包括如下步骤：
(1)材料准备：首先选取清洁的HDPE塑料，由于HDPE是烯烃类塑料，不会吸水，但为了产品质量，可对HDPE塑料进行烘干以排出浮水；
(2)制备基材：将HDPE塑料放入螺杆剪切机的内部，HDPE料被剪切为小块颗粒，接着HDPE颗粒在通过加热圈时被加热融化为熔融态HDPE母料；
(3)冷却结晶：使熔融态HDPE塑料冷却至结晶温度，然后向HDPE母料中添加成核剂提高结晶度，然后注入第一温度的冷却水，促进HDPE塑料的结晶核生成，接着注入第二温度的冷却水，使HDPE塑料快速结晶化，最后注入第三温度的冷却水使HDPE塑料缓慢收束结晶，保证HDPE材料的结晶效果；
(4)冷却结晶：将HDPE结晶加入平行同向双螺杆造粒机造粒，平行同向双螺杆造粒机包括顺次排布的五个温度区进行挤出造粒工作，从而可以得到HDPE复合材料颗粒；
(5)挤塑成型：将制好的HDPE颗粒放入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区进行分层管道的挤出成型，接着将制备好的管道进行冷却，最后再按照相应的尺寸进行切割即可得到耐压性能稳定的HDPE管道。
优选的，所述步骤(1)中，HDPE塑料的烘干温度为60℃，且烘干时间为1h。
优选的，所述步骤(2)中，加热圈的内部温度为180～230℃，且加热时间为5～10min。
优选的，所述步骤(3)中，熔融态HDPE塑料的结晶温度为115～125℃。
优选的，所述步骤(3)中，成核剂为山梨醇类成核剂，且成核剂与HDPE母料的质量之比为1∶200。
优选的，所述步骤(3)中，第一温度的冷却水为25～30℃，且冷却时间为10min。
优选的，所述步骤(3)中，第二温度的冷却水为5～10℃，且冷却时间为3min。
优选的，所述步骤(3)中，第三温度的冷却水为15～20℃，且冷却时间为5min。
优选的，所述步骤(4)中，平行同向双螺杆造粒机的一区温度为130～140℃，二区温度为140～150℃，三区温度为150～160℃，四区温度为160～170℃，五区温度为170～180℃。
优选的，所述步骤(5)中，双螺杆挤出机的一区温度为160～180℃，二区温度为180～190℃，三区温度为190～200℃，四区温度为200～210℃，五区温度为210～220℃，六区温度为200～220℃，机头温度为220～240℃，螺杆转速为200～280r/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明通过控制冷却水的温度和冷却时间，具有可以通过控制结晶时间和结晶速率从而控制材料的晶体大小和形状，保证HDPE能够有效且快速地进行结晶，从而提升了HDPE的结晶效果，进而能够保证HDPE管道性能稳定可靠的优点，解决了目前HDPE结晶效果并不好，导致生产得到的HDPE管道质量不佳，耐压性能较差，缩短了HDPE管道的使用寿命，从而限制了HDPE复合材料应用范围的问题。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种HDPE动态结晶自动控制方法，其方法包括如下步骤：
(1)材料准备：首先选取清洁的HDPE塑料，由于HDPE是烯烃类塑料，不会吸水，但为了产品质量，可对HDPE塑料进行烘干以排出浮水；
(2)制备基材：将HDPE塑料放入螺杆剪切机的内部，HDPE料被剪切为小块颗粒，接着HDPE颗粒在通过加热圈时被加热融化为熔融态HDPE母料；
(3)冷却结晶：使熔融态HDPE塑料冷却至结晶温度，然后向HDPE母料中添加成核剂提高结晶度，然后注入第一温度的冷却水，促进HDPE塑料的结晶核生成，接着注入第二温度的冷却水，使HDPE塑料快速结晶化，最后注入第三温度的冷却水使HDPE塑料缓慢收束结晶，保证HDPE材料的结晶效果；
(4)挤出制粒：将HDPE结晶加入平行同向双螺杆造粒机造粒，平行同向双螺杆造粒机包括顺次排布的五个温度区进行挤出造粒工作，从而可以得到HDPE复合材料颗粒；
(5)挤塑成型：将制好的HDPE颗粒放入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区进行分层管道的挤出成型，接着将制备好的管道进行冷却，最后再按照相应的尺寸进行切割即可得到耐压性能稳定的HDPE管道。
实施例一：
一种HDPE动态结晶自动控制方法，其方法包括如下步骤：
(1)材料准备：首先选取清洁的HDPE塑料，由于HDPE是烯烃类塑料，不会吸水，但为了产品质量，可对HDPE塑料进行烘干以排出浮水，HDPE塑料的烘干温度为60℃，且烘干时间为1h；
(2)制备基材：将HDPE塑料放入螺杆剪切机的内部，HDPE料被剪切为小块颗粒，接着HDPE颗粒在通过加热圈时被加热融化为熔融态HDPE母料，加热圈的内部温度为180～230℃，且加热时间为5～10min；
(3)冷却结晶：使熔融态HDPE塑料冷却至结晶温度，然后向HDPE母料中添加成核剂提高结晶度，然后注入第一温度的冷却水，促进HDPE塑料的结晶核生成，接着注入第二温度的冷却水，使HDPE塑料快速结晶化，最后注入第三温度的冷却水使HDPE塑料缓慢收束结晶，保证HDPE材料的结晶效果，熔融态HDPE塑料的结晶温度为115～125℃，成核剂为山梨醇类成核剂，且成核剂与HDPE母料的质量之比为1∶200；
(4)挤出制粒：将HDPE结晶加入平行同向双螺杆造粒机造粒，平行同向双螺杆造粒机包括顺次排布的五个温度区进行挤出造粒工作，从而可以得到HDPE复合材料颗粒；
(5)挤塑成型：将制好的HDPE颗粒放入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区进行分层管道的挤出成型，接着将制备好的管道进行冷却，最后再按照相应的尺寸进行切割即可得到耐压性能稳定的HDPE管道。
实施例二：
一种HDPE动态结晶自动控制方法，其方法包括如下步骤：
(1)材料准备：首先选取清洁的HDPE塑料，由于HDPE是烯烃类塑料，不会吸水，但为了产品质量，可对HDPE塑料进行烘干以排出浮水，HDPE塑料的烘干温度为60℃，且烘干时间为1h；
(2)制备基材：将HDPE塑料放入螺杆剪切机的内部，HDPE料被剪切为小块颗粒，接着HDPE颗粒在通过加热圈时被加热融化为熔融态HDPE母料，加热圈的内部温度为180～230℃，且加热时间为5～10min；
(3)冷却结晶：使熔融态HDPE塑料冷却至结晶温度，然后向HDPE母料中添加成核剂提高结晶度，然后注入第一温度的冷却水，促进HDPE塑料的结晶核生成，接着注入第二温度的冷却水，使HDPE塑料快速结晶化，最后注入第三温度的冷却水使HDPE塑料缓慢收束结晶，保证HDPE材料的结晶效果，熔融态HDPE塑料的结晶温度为115～125℃，成核剂为山梨醇类成核剂，且成核剂与HDPE母料的质量之比为1∶200，第一温度的冷却水为25～30℃，且冷却时间为10min，第二温度的冷却水为5～10℃，且冷却时间为3min，第三温度的冷却水为15～20℃，且冷却时间为5min；
(4)挤出制粒：将HDPE结晶加入平行同向双螺杆造粒机造粒，平行同向双螺杆造粒机包括顺次排布的五个温度区进行挤出造粒工作，从而可以得到HDPE复合材料颗粒；
(5)挤塑成型：将制好的HDPE颗粒放入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区进行分层管道的挤出成型，接着将制备好的管道进行冷却，最后再按照相应的尺寸进行切割即可得到耐压性能稳定的HDPE管道。
实施例三：
一种HDPE动态结晶自动控制方法，其方法包括如下步骤：
(1)材料准备：首先选取清洁的HDPE塑料，由于HDPE是烯烃类塑料，不会吸水，但为了产品质量，可对HDPE塑料进行烘干以排出浮水，HDPE塑料的烘干温度为60℃，且烘干时间为1h；
(2)制备基材：将HDPE塑料放入螺杆剪切机的内部，HDPE料被剪切为小块颗粒，接着HDPE颗粒在通过加热圈时被加热融化为熔融态HDPE母料，加热圈的内部温度为180～230℃，且加热时间为5～10min；
(3)冷却结晶：使熔融态HDPE塑料冷却至结晶温度，然后向HDPE母料中添加成核剂提高结晶度，然后注入第一温度的冷却水，促进HDPE塑料的结晶核生成，接着注入第二温度的冷却水，使HDPE塑料快速结晶化，最后注入第三温度的冷却水使HDPE塑料缓慢收束结晶，保证HDPE材料的结晶效果，熔融态HDPE塑料的结晶温度为115～125℃，成核剂为山梨醇类成核剂，且成核剂与HDPE母料的质量之比为1∶200，第一温度的冷却水为25～30℃，且冷却时间为10min，第二温度的冷却水为5～10℃，且冷却时间为3min，第三温度的冷却水为15～20℃，且冷却时间为5min；
(4)挤出制粒：将HDPE结晶加入平行同向双螺杆造粒机造粒，平行同向双螺杆造粒机包括顺次排布的五个温度区进行挤出造粒工作，从而可以得到HDPE复合材料颗粒，平行同向双螺杆造粒机的一区温度为130～140℃，二区温度为140～150℃，三区温度为150～160℃，四区温度为160～170℃，五区温度为170～180℃；
(5)挤塑成型：将制好的HDPE颗粒放入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区进行分层管道的挤出成型，接着将制备好的管道进行冷却，最后再按照相应的尺寸进行切割即可得到耐压性能稳定的HDPE管道，双螺杆挤出机的一区温度为160～180℃，二区温度为180～190℃，三区温度为190～200℃，四区温度为200～210℃，五区温度为210～220℃，六区温度为200～220℃，机头温度为220～240℃，螺杆转速为200～280r/min。
本发明通过控制冷却水的温度和冷却时间，具有可以通过控制结晶时间和结晶速率从而控制材料的晶体大小和形状，保证HDPE能够有效且快速地进行结晶，从而提升了HDPE的结晶效果，进而能够保证HDPE管道性能稳定可靠的优点，解决了目前HDPE结晶效果并不好，导致生产得到的HDPE管道质量不佳，耐压性能较差，缩短了HDPE管道的使用寿命，从而限制了HDPE复合材料应用范围的问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种HDPE动态结晶自动控制方法，其特征在于：其方法包括如下步骤：
(1)材料准备：首先选取清洁的HDPE塑料，由于HDPE是烯烃类塑料，不会吸水，但为了产品质量，可对HDPE塑料进行烘干以排出浮水；
(2)制备基材：将HDPE塑料放入螺杆剪切机的内部，HDPE料被剪切为小块颗粒，接着HDPE颗粒在通过加热圈时被加热融化为熔融态HDPE母料；
(3)冷却结晶：使熔融态HDPE塑料冷却至结晶温度，然后向HDPE母料中添加成核剂提高结晶度，然后注入第一温度的冷却水，促进HDPE塑料的结晶核生成，接着注入第二温度的冷却水，使HDPE塑料快速结晶化，最后注入第三温度的冷却水使HDPE塑料缓慢收束结晶，保证HDPE材料的结晶效果；
(4)挤出制粒：将HDPE结晶加入平行同向双螺杆造粒机造粒，平行同向双螺杆造粒机包括顺次排布的五个温度区进行挤出造粒工作，从而可以得到HDPE复合材料颗粒；
(5)挤塑成型：将制好的HDPE颗粒放入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区进行分层管道的挤出成型，接着将制备好的管道进行冷却，最后再按照相应的尺寸进行切割即可得到耐压性能稳定的HDPE管道。
2.根据权利要求1所述的一种HDPE动态结晶自动控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中，HDPE塑料的烘干温度为60℃，且烘干时间为1h。
3.根据权利要求1所述的一种HDPE动态结晶自动控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中，加热圈的内部温度为180～230℃，且加热时间为5～10min。
4.根据权利要求1所述的一种HDPE动态结晶自动控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中，熔融态HDPE塑料的结晶温度为115～125℃。
5.根据权利要求1所述的一种HDPE动态结晶自动控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中，成核剂为山梨醇类成核剂，且成核剂与HDPE母料的质量之比为1∶200。
6.根据权利要求1所述的一种HDPE动态结晶自动控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中，第一温度的冷却水为25～30℃，且冷却时间为10min。
7.根据权利要求1所述的一种HDPE动态结晶自动控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中，第二温度的冷却水为5～10℃，且冷却时间为3min。
8.根据权利要求1所述的一种HDPE动态结晶自动控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中，第三温度的冷却水为15～20℃，且冷却时间为5min。
9.根据权利要求1所述的一种HDPE动态结晶自动控制方法，其特征在于：所述步骤(4)中，平行同向双螺杆造粒机的一区温度为130～140℃，二区温度为140～150℃，三区温度为150～160℃，四区温度为160～170℃，五区温度为170～180℃。
10.根据权利要求1所述的一种HDPE动态结晶自动控制方法，其特征在于：所述步骤(5)中，双螺杆挤出机的一区温度为160～180℃，二区温度为180～190℃，三区温度为190～200℃，四区温度为200～210℃，五区温度为210～220℃，六区温度为200～220℃，机头温度为220～240℃，螺杆转速为200～280r/min。
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2020
- 2020-10-30 CN CN202011193396.8A patent/CN112280148A/zh active Pending
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