CN113150424B - 一种低熔垂高光洁度聚乙烯组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种低熔垂高光洁度聚乙烯组合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低熔垂高光洁度聚乙烯组合物及其制备方法和应用，所述组合物包括如下按重量份计算的组分：聚乙烯树脂60～100份；乙撑双硬脂酰胺0.1～1份；氟聚合物加工助剂0.1～1份；抗紫外线吸收剂0.05～0.3份；抗氧剂0.05～0.3份；炭黑40～80份，所述乙撑双硬脂酰胺的目数为100～1000目。本发明发现，乙撑双硬脂酰胺和氟聚合物加工助剂共同作用来降低熔垂效果，有效提高了大管径的成品率和外观光洁度品质。

Description

一种低熔垂高光洁度聚乙烯组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及聚乙烯材料改性技术领域，更具体地，涉及一种低熔垂高光洁度 聚乙烯组合物及其制备方法和应用。
背景技术
聚乙烯(PE)是一种热塑性塑料，相对于钢管、铸铁管、UPVC管而言，具 有密度低、柔韧性好、耐腐蚀性强、抗冲击性能优良、使用寿命长、绝缘性能好 以及易于施工和安装等特点。PE给水管具有密度低、脆化温度化低、韧性好、 耐腐蚀、绝缘性能好、易着色、易于施工和安装等优点，广泛应用于市政供水系 统、建筑给水系统以及居住小区、厂区埋地给水系统、工业和水处理管道系统。
目前厂家在生产各类PE管材时，PE材料的使用及复配改性中，产品极易出 现鱼眼气泡、熔垂现象、产品表面出现线条等问题，而致使PE管材表面出现粗 糙，导致外观品质下降。熔垂现象是指管材在挤出过程中，由于冷却比较慢，熔 体在重力的作用下下垂，造成上面壁厚小，下面壁厚大，上下壁厚波动大无法控 制的缺陷。而对于PE给水管来讲，管径越大，熔垂问题越严重，而目前，都是 针对小管径或者是电线管的熔垂问题。例如中国专利(CN112384542A)公开了 一种聚乙烯组合物、电线和电缆及其制备方法，其中公开了加入氟聚合物加工助 剂可以消除电线和电缆的熔体破裂问题。而对于外径大于等于160mm的PE给水管，其熔垂问题更加严重，这是因为管径越大，熔体冷却速率更慢，熔体停留 的时间更长，受到的压力更大。
发明内容
本发明为克服上述由聚乙烯材料制备的大管径出现熔垂现象和外观光洁度 不高、品质不佳的缺陷，提供一种低熔垂高光洁度聚乙烯组合物。
本发明的另一目的在于提供所述低熔垂高光洁度聚乙烯组合物的制备方法。
本发明的另一目的在于提供所述低熔垂高光洁度聚乙烯组合物的应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种低熔垂高光洁度聚乙烯组合物，包括如下按重量份计算的组分：
Figure BDA0003033722250000011
Figure BDA0003033722250000021
所述乙撑双硬脂酰胺的目数为100～1000目。
本发明通过实验发现，对于大管径的聚乙烯管材，尤其是对于外径大于 160mm的聚乙烯管材，若直接采用氟聚合物加工助剂，改善管材的熔垂效果并 不明显，这是因为管材的外径越大，壁厚越厚，挤出的时间更长，口模内熔体受 背压明显而熔体温度升高，出口模热管胚在牵引机作用下移动缓慢，受自重影响 更大，而导致氟聚合物改善的效果下降，本发明发现，若在体系中加入乙撑双硬 脂酰胺可以和氟聚合物加工助剂共同作用，其中，乙撑双硬脂酰胺增加熔体的流 动性能和脱模性能，使得熔体脱模效果明显，模具停留时间缩短，口模内熔体受 背压后熔体温度较之降低，出口模的热管胚不至于过热而过软下垂，从而进一步 的降低熔垂效果，解决了熔垂问题造成的壁厚波动大，上下偏差大的问题，同时 也解决了熔体温度过高或受压力过大而熔体破裂，造成口模析出黏料产品内外壁 线条的问题，提高了大管径高压力产品的成品率和外观品质。
所述乙撑双硬脂酰胺的含量也不能低于0.1份，太低则不能与氟聚合物加工 助剂共同作用改善熔垂问题，含量也不能高于1份，高于1份乙撑双硬脂酰胺时， 容易在表面析出，外观品质下降，粗糙度增加，且拉伸强度也会下降。
所述乙撑双硬脂酰胺的目数为100～1000目，所述乙撑双硬脂酰胺目数过小， 粒度越大，易出现不融合现象产品析出表面冒油，目数过大，粒度越小，则共混 物流动性、脱模和熔垂现象改善不明显。
优选地，所述乙撑双硬脂酰胺的目数为200～500目。所述目数在这个范围时 效果最好。
优选地，所述聚乙烯树脂为高密度聚乙烯树脂。
所述高密度聚乙烯树脂是指密度大于等于0.941g/cm3的聚乙烯树脂。
所述氟聚合物加工助剂由二氟乙烯和六氟丙烯发生共聚反应制得。
所述氟聚合物加工助剂的熔点会影响在PVC树脂中的熔融效果和分散性， 经过试验发现，当熔点小于等于160℃时，改善熔垂的效果更为明显，过高则容 易出现不融合现象而内外壁凹坑不光滑，优选地，所述氟聚合物加工助剂的熔点 小于等于160℃。
所述氟聚合物加工助剂的熔点大于等于100℃。
更优选地，所述氟聚合物加工助剂的熔点为140～150℃。
优选地，所述抗紫外线吸收剂为水杨酸酯类吸收剂。
优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、磷酸酯抗氧剂或芳香胺类抗氧剂中 的一种或多种。
所述低熔垂高光洁度聚乙烯组合物的制备方法，包括如下步骤：
S1.按比例称取聚乙烯树脂、乙撑双硬脂酰胺、氟聚合物加工助剂、抗氧剂、 炭黑和抗紫外线吸收剂，共混得到预混料；
S2.将步骤S1得到的预混料进行挤出、冷却、定型即得所述聚乙烯组合物。
优选地，步骤S2中所述挤出的加工温度为170～200℃。
所述低熔垂高光洁度聚乙烯组合物在制备聚乙烯管中的应用。
所述聚乙烯组合物在制备聚乙烯管发生熔垂的问题大大减小，表面外观光洁 度得到明显改善。
一种大管径聚乙烯给水管，由所述低熔垂高光洁度聚乙烯组合物制成。
发明人发现在制备大管径聚乙烯给水管时，也能解决熔垂问题，提高了大管 径聚乙烯给水管的成品率，提高产品光洁度；所述大管径是指给水管外径大于等 于160mm。例如管径为180、200、280mm及以上的给水管。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过实验发现，若在体系中加入乙撑双硬脂酰胺可以和氟聚合物加工 助剂共同作用，其中，乙撑双硬脂酰胺增加熔体的流动性能和脱模性能，使得熔 体脱模效果明显，模具停留时间缩短，口模内熔体受背压后熔体温度较之降低， 出口模的热管胚不至于过热而过软下垂，从而进一步的降低熔垂效果，解决了熔 垂问题造成的壁厚波动大，上下偏差大的问题，同时也解决了熔体温度过高或受 压力过大而熔体破裂，造成口模析出黏料产品内外壁线条的问题，提高了大管径 高压力产品的成品率和外观品质。
附图说明
图1为实施例2制备的PE给水管图片；
图2为对比例1制备的PE给水管图片。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但本发明的实 施方式不限于此。
本发明所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试 剂、方法和设备。
以下实施例及对比例中采用的原料如下：
聚乙烯树脂：高密度聚乙烯树脂，吉林石化，100S
氟聚合物加工助剂A：德国阿科玛，Kynar 761，熔点：168℃
氟聚合物加工助剂B：德国阿科玛，Kynar flex 2821，熔点：142℃
乙撑双硬脂酰胺A：125目韩国EBS；
乙撑双硬脂酰胺B：200目，印尼EBS，P-130；
乙撑双硬脂酰胺C：300目，印尼EBS，P-200；
乙撑双硬脂酰胺D：500目，广州市创锦鑫化工科技有限公司；
乙撑双硬脂酰胺E：1000目，广州市创锦鑫化工科技有限公司；
乙撑双硬脂酰胺F：50目，印尼EBS，B-50；
乙撑双硬脂酰胺G：1500目，日本花王EBS913；
抗紫外线吸收剂：水杨酯苯酯，上海九邦；
炭黑：日本三菱，MA100；
抗氧剂：德国巴斯夫，1076。
实施例和对比例的低熔垂高光洁度聚乙烯树脂组合物通过下述方法制备，包 括如下步骤：
S1.按比例称取聚乙烯树脂、乙撑双硬脂酰胺、氟聚合物加工助剂、抗氧剂、 炭黑和抗紫外线吸收剂，共混得到预混料；
S2.将步骤S1得到的预混料进行挤出、冷却、定型即得所述聚乙烯组合物， 挤出的加工温度为170～200℃。
实施例1～6
实施例提供一系列低熔垂高光洁度聚乙烯组合物，具体配方见表1。
表1实施例1～6的配方(份)
Figure BDA0003033722250000041
Figure BDA0003033722250000051
实施例7～8和对比例1～6
实施例和对比例提供一系列低熔垂高光洁度聚乙烯组合物，具体配方见表2。
表2实施例7～8和对比例1～6的配方(份)
Figure BDA0003033722250000052
由上述实施例和对比例得到的低熔垂高光洁度聚乙烯组合物制备的管材均 通过下述测试方法测定管材的性能：
表面粗糙度：按照《JJF 1105-2018触针式表面粗糙度测量仪校准规范》测 试；
成品率：以生产管径为DN200×18.2mm 1.6MPA为例，核算开机成功生产 100根管后，按成品重量/用料总重量×100％核算表示。
静液压强度：按GB/T 6111《流体输送用热塑性塑料管材耐内压试验方法》 实验。
表3实施例和对比例的性能测试结果
表面粗糙度/μm 成品率/％ 静液压
实施例1 0.45 92 无破裂无渗漏
实施例2 0.32 95 无破裂无渗漏
实施例3 0.50 91 无破裂无渗漏
实施例4 0.31 96 无破裂无渗漏
实施例5 0.30 97 无破裂无渗漏
实施例6 0.55 90 无破裂无渗漏
实施例7 0.41 93 无破裂无渗漏
实施例8 0.38 94 无破裂无渗漏
对比例1 0.72 70 无破裂无渗漏
对比例2 0.70 72 无破裂无渗漏
对比例3 0.72 76 无破裂无渗漏
对比例4 0.64 78 无破裂无渗漏
对比例5 0.60 80 无破裂无渗漏
对比例6 0.61 81 无破裂无渗漏
上述实施例制备的给水管材均符合《GB/T 13663.2-2018给水用聚乙烯(PE) 管材》标准要求。
熔垂效果解决的越彻底，成品率越高，反之亦然；粗糙度越低，光洁度越高， 线条越少。
图1是实施例2制备的PE给水管，光洁度高且表面没有线条。
图2是对比例1制备的PE给水管，粗糙度大表面线条多。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非 是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明 的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施 方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进 等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种低熔垂高光洁度聚乙烯组合物，其特征在于，包括如下按重量份计算的组分：
Figure FDA0003805325980000011
所述乙撑双硬脂酰胺的目数为100～1000目；所述氟聚合物加工助剂的熔点小于等于160℃；所述氟聚合物加工助剂的熔点大于等于100℃；所述氟聚合物加工助剂由二氟乙烯和六氟丙烯发生共聚反应制得。
2.根据权利要求1所述低熔垂高光洁度聚乙烯组合物，其特征在于，所述乙撑双硬脂酰胺的目数为200～500目。
3.根据权利要求2所述低熔垂高光洁度聚乙烯组合物，其特征在于，所述聚乙烯树脂为高密度聚乙烯树脂。
4.根据权利要求1所述低熔垂高光洁度聚乙烯组合物，其特征在于，所述抗紫外线吸收剂为水杨酸酯类吸收剂。
5.根据权利要求1所述低熔垂高光洁度聚乙烯组合物，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、磷酸酯抗氧剂或芳香胺类抗氧剂中的一种或多种。
6.根据权利要求1～5任一项所述低熔垂高光洁度聚乙烯组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.按比例称取聚乙烯树脂、乙撑双硬脂酰胺、氟聚合物加工助剂、抗氧剂、炭黑和抗紫外线吸收剂，共混得到预混料；
S2.将步骤S1得到的预混料进行挤出、冷却、定型即得所述聚乙烯组合物。
7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，步骤S2中挤出的加工温度为170～200℃。
8.根据权利要求1～5任一项所述低熔垂高光洁度聚乙烯组合物在制备聚乙烯管中的应用。
9.一种大管径聚乙烯给水管，其特征在于，由权利要求1～5任一项所述低熔垂高光洁度聚乙烯组合物制成。
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