CN113831621A - 聚烯烃组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚烯烃组合物及其制备方法和应用，属于高分子化合物的组合物技术领域。所述的聚烯烃组合物，由如下质量份数的原料制成：mPE：60‑90份，HDPE：8‑35份，加工助剂：0.1‑1.5份，抗静电剂：0.1‑1.5份，润滑剂：0.5‑2.0份。本发明所述的聚烯烃组合物挤出的单丝用于替代普通缝包线包装原料使用时，能够防止普通缝包线的线头因静电吸附、物理粘附混入原料中，造成对挤出机滤网的堵塞，大幅提高生产效率；本发明还提供其制备方法和应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚烯烃组合物及其制备方法和应用，属于高分子化合物的组合物技术领域。该组合物主要用于生产各种丝线，如聚丙烯编织袋缝包线。
背景技术
中国是目前编织袋生产销售大国。价格便宜、质量优良、使用方便的编织袋广泛应用于工业、农业，深受人们的喜爱，工业包装是其最大用途。随着社会进步、生产工艺提高，编织袋包装缺陷也受到人们的关注，比如用聚丙烯编织袋封装的吹膜原料，在加工现场拆包上料，封包线头经常因静电吸附、物理黏附等随着原料进入加工挤出机，由于封包线头无法和聚合物一起熔化，就会在机头滤网处聚积，妨碍、堵住料流的通行，长时间不清理，物料将发生氧化降解，颜色变黄、碳化，在熔体料流连续摩擦冲击作用下发生脱落混入制品中，如果是薄膜制品，会形成晶点，严重的甚至会破膜，严重影响生产及制品质量，通常生产条件下三天更换滤网，有时甚至一天一换滤网。
现有的聚乙烯丝线表面光滑、摩擦力很小，用于缝包时易脱针，无法连续进行封包生产，封包后断头不好处理，易脱散开线，运输时可能漏料、散包。
中国专利CN110714232A公开了一种高强度聚乙烯单丝的配方工艺，由高密度聚乙烯、超高密度聚乙烯和EPDM嵌段共聚物、PCGL嵌段共聚物、封端基团含有乙烯基的超支化聚酯组成。优点是可以得到高强度聚乙烯单丝，缺点是需高温反应、时间长、工艺复杂、成本高。
专利CN103147151A公开了一种网具制作用复合丝加工方法，采用高密度聚乙烯树脂、纳米级干燥二氧化硅、松节油经双螺杆两次造粒，再经单螺杆挤出成丝。解决制品耐磨性差、断裂强度地问题。缺点经水浴、油浴拉伸，工艺复杂、能耗高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种聚烯烃组合物，挤出的单丝用于替代普通缝包线包装原料使用时，能够防止普通缝包线的线头因静电吸附、物理粘附混入原料中，造成对挤出机滤网的堵塞，大幅提高生产效率；本发明还提供其制备方法和应用，科学合理、简单易行。
本发明所述的聚烯烃组合物，由如下质量份数的原料制成：
mPE：60-90份，
HDPE：8-35份，
加工助剂：0.1-1.5份，
抗静电剂：0.1-1.5份，
润滑剂：0.5-2.0份。
其中：
所述的mPE为茂金属聚乙烯，密度0.931-0.939g/cm3，熔体指数0.6-0.9g/10min，熔流比18-38。
所述的HDPE为高密度聚乙烯，密度0.941-0.958g/cm3，熔体指数1.1-1.6g/10min，熔流比22-29。
所述的加工助剂为偏氟乙烯、氟丙烯或四氟乙烯共聚物中的一种或几种。
所述的抗静电剂为脂肪酸酯、乙氧化胺或二乙醇胺中的一种或几种，优选脂肪酸酯。
所述的润滑剂为油酸酰胺、脂肪醇、二羧酸酯类、聚乙烯蜡或聚丙烯蜡中的一种或几种。优选为油酸酰胺与聚丙烯蜡的混合物，二者质量比为1:1。
本发明所述的聚烯烃组合物的制备方法，将原料混合后，挤出造粒，得组合物粒料；双螺杆温度设定180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃，喂料转速：30rpm，主机转速：260rpm，待下一步拉丝。
本发明所述的聚烯烃组合物的应用，将聚烯烃组合物粒料经水浴拉伸成0.18-0.2mm细丝，线密度26-28g/km，拉伸比：6-8倍。
其中，拉伸成0.18-0.2mm细丝采用单螺杆拉丝机：210-215℃、220-225℃、230-235℃、240-245℃、250-260℃、270-290℃，转速根据实验要求进行，冷水浴温度：25-30℃，热水温度100℃，水面距喷丝板20mm，喷丝孔长径比3：1，第一牵引辊转速6-8m/min，第二牵引辊转速60-80m/min；加工温度范围210-290℃；加工挤出速率(剪切速率)290-590s-1。
缝包试验：聚丙烯编织袋，长80cm，宽50cm。
吹膜生产：Φ90吹膜机，使用每袋25公斤聚乙烯原料(聚丙烯包装袋)。温度设定180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃。机头加40、80目双层滤网。主机转速：60rpm，生产0.08-0.2mm膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明组合物通过组分调整及加工工艺的选择，将mPE加工区间扩大(以剪切速率表示)，提高加工速度。在不稳定流动区间进行，挤出的单丝，与常规加工单丝制品不同，常规单丝外观光滑，本发明制品，外观具有规则的、均匀微小的锯齿状突起，当其受拉伸力时，基体的直径缩小变细，拉伸时锯齿部分的齿冠将同样缩小，拉伸时阻力将降低。拉伸作用使得绳体变细，表面的突起并不明显，但当拉伸力消失时，茂金属聚乙烯本身的弹性收缩恢复，绳体变粗，弹性作用及表面突起恢复，阻力显现，起到阻碍作用，防止缝线开口，能够替代现在使用的缝包线。本发明制备了一种拉伸性能较高，两丝之间因表面规则螺纹接触相互卡嵌，具备良好缠结，自锁性能的单丝。提高材料效果，并保证材料的加工性能。
2、以Φ90吹膜挤出机为例，通常生产7天换滤网，30天清理机头。每次清理经过挤出再牵引、调试正常，整个过程损失原料约50-80公斤，每年约需消耗原料600-1000公斤。采用本发明封包线技术包装袋，能够做到90天换滤网，270天清机。
3、本发明方法简单，利于操作。
附图说明
图1是原缝包线机头滤网10天图(布满线头、杂质)；
图2是采用实施例2缝包线机头滤网30天图(无线头、黄点)；
图3是采用实施例3缝包线机头滤网60天图(无线头、有黄点)；
图4是采用实施例4缝包线机头滤网90天图(无线头、有黑点)；
图5是采用实施例5缝包线机头滤网180天图(无线头、有黑点)；
图6是采用实施例2缝包线机头滤网270天图(无线头、有黑点)。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明，但不限于此。
聚烯烃组合物的配方见表1。
表1实施例配方
| 实施例 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| mPE | 90 | 85 | 80 | 75 | 70 | 65 | 60 | 90 | 100 |
| HDPE | 8 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 10 | 0 |
| 加工助剂 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 1.0 | 0 | 0 |
| 抗静电剂 | 0.5 | 1.5 | 1.0 | 1.5 | 1.0 | 1.5 | 1.5 | 0 | 0 |
| 润滑剂 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 0 | 0 |
实施例1配方：
mPE为茂金属聚乙烯，密度0.931g/cm3，熔体指数0.6g/10min。
HDPE为高密度聚乙烯，密度0.941g/cm3，熔体指数1.1g/10min。
加工助剂：氟聚物弹性体，fx-5924，3M公司。
抗静电剂：丙三醇单硬脂酸酯。
润滑剂：油酸酰胺与聚丙烯蜡1:1复配使用。油酸酰胺：上海华熠，聚丙烯蜡wn1535。
实施例2配方：
mPE为茂金属聚乙烯，密度0.933g/cm3，熔体指数0.7g/10min。
HDPE为高密度聚乙烯，密度0.943g/cm3，熔体指数1.3g/10min。
加工助剂：氟聚物弹性体，fx-5920，3M公司。
抗静电剂：丙三醇二硬脂酸酯。
润滑剂：油酸酰胺与聚丙烯蜡1：1复配使用。油酸酰胺：上海华熠，聚丙烯蜡pp-6102。
实施例3配方：
mPE为茂金属聚乙烯，密度0.936g/cm3，熔体指数0.8g/10min。
HDPE为高密度聚乙烯，密度0.949g/cm3，熔体指数1.6g/10min。
加工助剂：氟聚物弹性体，fx-5911，3M公司。
抗静电剂：丙三醇单硬脂酸酯。
润滑剂：采用油酸酰胺与聚丙烯蜡1：1复配使用，油酸酰胺：上海华熠，聚丙烯蜡6050m。
实施例4配方：
mPE为茂金属聚乙烯，密度0.939g/cm3，熔体指数0.9g/10min。
HDPE为高密度聚乙烯，密度0.958g/cm3，熔体指数1.6g/10min。
加工助剂：氟聚物弹性体fx-5927，3M公司。
抗静电剂：丙三醇单硬脂酸酯。
润滑剂：油酸酰胺与聚丙烯蜡1：1复配使用，油酸酰胺：上海华熠，聚丙烯蜡pp-1602。
实施例5配方：
mPE为茂金属聚乙烯，密度0.931g/cm3，熔体指数0.6g/10min。
HDPE为高密度聚乙烯，密度0.943g/cm3，熔体指数1.3g/10min。
加工助剂：氟聚物弹性体，fx-5920，3M公司。
抗静电剂：丙三醇单硬脂酸酯。
润滑剂：油酸酰胺与聚丙烯蜡1：1复配使用。油酸酰胺：上海华熠，聚丙烯蜡wn1135。
实施例6配方：
mPE为茂金属聚乙烯，密度0.936g/cm3，熔体指数0.8g/10min。
HDPE为高密度聚乙烯，密度0.949g/cm3，熔体指数1.1g/10min。
加工助剂：氟聚物弹性体，fx-5927，3M公司。
抗静电剂：丙三醇单硬脂酸酯
润滑剂：油酸酰胺与聚丙烯蜡1：1复配使用。油酸酰胺：上海华熠，聚丙烯蜡wn1535。
实施例7配方：
mPE为茂金属聚乙烯，密度0.939g/cm3，熔体指数0.9g/10min。
HDPE为高密度聚乙烯，密度0.958g/cm3，熔体指数1.6g/10min。
加工助剂：氟聚物弹性体，fx-5924，3M公司。
抗静电剂：丙三醇单硬脂酸酯。
润滑剂：油酸酰胺与聚丙烯蜡1：1复配使用。油酸酰胺：上海华熠，聚丙烯蜡pp-203，上海华熠。
实施例8配方：
mPE为茂金属聚乙烯，密度0.931g/cm3，熔体指数0.6g/10min。
HDPE为高密度聚乙烯，密度0.943g/cm3，熔体指数1.3g/10min。
实施例9配方：
mPE为茂金属聚乙烯，密度0.936g/cm3，熔体指数0.8g/10min。
工艺如下：
将组分按配方混合、挤出造粒，在适当挤出工艺下(剪切速率280-590s-1)挤出，经水浴拉伸成0.18-0.2mm细丝，缠辊待使用。
将成型的细丝等比例放入编织机，编成1×1的细线。
用制成的丝线进行缝包试验，缝和良好，无脱线。
放置试验将缝的包装袋四包叠加，看料包是否在缝包处溢料。
吹膜试验，可以不用专门拆线，将原料直接划开加入料斗、上料即可。
具体工艺条件：
实施例1将各组分物料按比例混匀，加入拉丝挤出机中最高温度为230℃。
冷水浴温度：25℃，水浴温度100℃，剪切速率360s-1。
实施例2将各组分物料按比例混匀，加入拉丝挤出机中最高温度为240℃。
冷水浴温度：30℃，水浴温度100，℃剪切速率380s-1。
实施例3将各组分物料按比例混匀，加入拉丝挤出机中最高温度为250℃。
冷水浴温度：25℃，水浴温度100℃，剪切速率400s-1。
实施例4将各组分物料按比例混匀，加入拉丝挤出机中最高温度为260℃。
冷水浴温度：25℃，水浴温度100℃，剪切速率460s-1。
实施例5将各组分物料按比例混匀，加入拉丝挤出机中最高温度为270℃。
冷水浴温度：25℃，水浴温度100℃，剪切速率520s-1。
实施例6将各组分物料按比例混匀，加入拉丝挤出机中最高温度为280℃。
冷水浴温度：25℃，水浴温度100℃，剪切速率550s-1。
实施例7将各组分物料按比例混匀，加入拉丝挤出机中最高温度为290℃。
冷水浴温度：25℃，水浴温度100℃，剪切速率590s-1。
实施例8将各组分物料按比例混匀，加入拉丝挤出机中最高温度为260℃。
冷水浴温度：25℃，水浴温度100℃，剪切速率260s-1。
实施例9将各组分物料按比例混匀，加入拉丝挤出机中最高温度为280℃。
冷水浴温度：25℃，水浴温度100℃，剪切速率300s-1。
缝包试验：
将实施例中的各线进行试验，采用普通手提缝包机进行试验，每包25公斤。
实施例1、2、3、4、5、6、7均可以实现连续缝包40袋。叠包试验将六包25公斤原料叠加，考察封口紧密性，不得发生物料溢出。经实验发现，实施例1缝包线缝制包边缘处发生物料颗粒散落(这种情况是因为实施例1加工的线在使用过程中线条间互嵌自锁效果差，发生线脱扣，边缘松散，影响密封效果)，其他正常。实施例8、9拉丝外观不光滑、直径变化大，粗细不均匀、无法缝包。
采用原缝包线机头滤网10天，滤网表面布满线头、杂质，线头无法通过滤网，见附图1。
采用实施例2缝包线机头滤网30天，滤网表面无线头、黄点，见附图2。塑料线易于熔入挤出材料，不再成为异相杂质，且量少不影响性能，黄点可能是物料或环境杂质在高温下造成。
采用实施例2缝包线机头滤网270天，滤网表面无线头、有黑点，见附图6。塑料线易于熔入挤出材料，不再成为异相杂质，且量少不影响性能，黑点可能是物料或环境杂质在高温下造成。
采用实施例3缝包线机头滤网60天，滤网表面无线头、有黄点，见附图3。塑料线易于熔入挤出材料，不再成为异相杂质，且量少不影响性能，黑点可能是物料或环境杂质在高温下造成。
采用实施例4缝包线机头滤网90天，滤网表面无线头、有黑点，见附图4。塑料线易于熔入挤出材料，不再成为异相杂质，且量少不影响性能，黑点可能是物料或环境杂质在高温下造成。
采用实施例5缝包线机头滤网180天，滤网表面无线头、有黑点，见附图5。塑料线易于熔入挤出材料，不再成为异相杂质，且量少不影响性能，黑点可能是物料或环境杂质在高温下造成。
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。
Claims (10)
1.一种聚烯烃组合物，其特征在于：由如下质量份数的原料制成：
mPE：60-90份，
HDPE：8-35份，
加工助剂：0.1-1.5份，
抗静电剂：0.1-1.5份，
润滑剂：0.5-2.0份。
2.根据权利要求1所述的聚烯烃组合物，其特征在于：所述的mPE为茂金属聚乙烯，密度0.931-0.939g/cm3，熔体指数0.6-0.9g/10min，熔流比18-38。
3.根据权利要求1所述的聚烯烃组合物，其特征在于：所述的HDPE为高密度聚乙烯，密度0.941-0.958g/cm3，熔体指数1.1-1.6g/10min，熔流比22-29。
4.根据权利要求1所述的聚烯烃组合物，其特征在于：所述的加工助剂为偏氟乙烯、氟丙烯或四氟乙烯共聚物中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的聚烯烃组合物，其特征在于：所述的抗静电剂为脂肪酸酯、乙氧化胺或二乙醇胺中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的聚烯烃组合物，其特征在于：所述的润滑剂为油酸酰胺、脂肪醇、二羧酸酯类、聚乙烯蜡或聚丙烯蜡中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的聚烯烃组合物，其特征在于：所述的润滑剂为油酸酰胺与聚丙烯蜡的混合物，二者质量比为1:1。
8.一种权利要求1-7任一所述的聚烯烃组合物的制备方法，其特征在于：将原料混合后，挤出造粒，得组合物粒料；双螺杆温度设定180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃，喂料转速：30rpm，主机转速：260rpm。
9.一种权利要求1-7任一所述的聚烯烃组合物的应用，其特征在于：将聚烯烃组合物粒料经水浴拉伸成0.18-0.2mm细丝，线密度26-28g/km，拉伸比：6-8倍。
10.根据权利要求9所述的聚烯烃组合物的应用，其特征在于：拉伸成0.18-0.2mm细丝采用单螺杆拉丝机：210-215℃、220-225℃、230-235℃、240-245℃、250-260℃、270-290℃，冷水浴温度：25-30℃，热水温度100℃，水面距喷丝板20mm，喷丝孔长径比3：1，第一牵引辊转速6-8m/min，第二牵引辊转速60-80m/min；加工温度范围210-290℃；加工挤出速率290-590s-1。
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