CN114230892B - 一种聚乙烯护套料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚乙烯护套料及其制备方法和应用。本发明所述聚乙烯护套料，包括如下重量份的组分：熔融指数为0.2～0.4g/10min高密度聚乙烯65～75份，熔融指数为1～5g/10min的聚乙烯树脂B 25～35份，超高分子量聚乙烯2～5份，色母粒1～3份，硅酮母粒1～3份，耐候剂0.5～1份，抗氧剂0.2～0.5份，润滑剂0.5～1份，聚乙烯树脂B中线性低密度聚乙烯的含量≥70wt.％。本发明通过选择特定的聚乙烯树脂，协同超高分子量聚乙烯和助剂，制得的聚乙烯护套料的动摩擦系数≤0.22，按照ISO 4892.2循环1方法老化3000h后，力学性能变化率≤10％。

Description

一种聚乙烯护套料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，更具体的，涉及一种聚乙烯护套料及其制备方法和应用。

背景技术

光缆或电缆由于铺设或使用环境的限制，需要有外防护层。外防护层的目的在于起到防水隔潮、防腐蚀、防意外损伤、甚至绝缘等保护作用。这一层外防护层就是通常所谓的“护套”，用以生产“护套”的材料，称为“护套料”。聚乙烯则因其优异的物化性能、加工性能及低廉的成本，逐渐成为目前户外光缆和电缆护套料的代表。

其中微型气吹光缆是指尺寸小、采用气吹方式铺设的一种光缆，要求光缆表面动摩擦系数小，且微型气吹光缆通常为彩色，便于不同种类光缆的铺设。因此，用于微型气吹光缆的护套料也需要满足动摩擦系数低、彩色等要求。

为降低行业成本和资源再生利用，再生聚乙烯护套料以其优良的性价比而得到市场的认可，并广泛应用于光缆行业。对于再生聚乙烯护套料，其力学性能、氧化诱导期、耐热空气老化性等都需要达到国标GB15065要求，而再生聚乙烯回收造粒后的性能与新料树脂存在一定差距。针对上述问题，已有现有技术进行了研究和报道。

中国专利申请CN 102492200 A公开了一种以再生聚乙烯为集料的光缆护套料，包括再生聚乙烯、槽法碳黑、抗氧剂、助剂；中国专利申请CN 104672592 A公开了一种聚乙烯电缆护套料，包括聚乙烯农用膜回收的粉碎料、聚乙烯塑料瓶回收的粉碎料、活化炭黑、抗氧化剂和发泡剂。然而上述现有技术报道的再生聚乙烯护套料均含有炭黑、是黑色护套料，以此来提高护套料的抗老化性能。而对于彩色的护套料，相比于黑色护套料，具有更高的抗老化要求。并且上述现有技术均未对再生聚乙烯护套料的摩擦性能展开研究，而实际上，由于再生聚乙烯分子量及其分布的非确定性，极易导致光缆护套料的表面摩擦增大。

因此，需要开发出一种聚乙烯护套料，兼具良好的抗老化性能和较低的动摩擦系数。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的摩擦系数高、抗老化性能差的缺陷，提供一种聚乙烯护套料，通过选择特定熔融指数和LLDPE含量的聚乙烯树脂，协同超高分子量聚乙烯和助剂，制得的聚乙烯护套料的动摩擦系数≤0.22，按照ISO4892.2循环1方法老化3000h后，力学性能变化率≤10％。

本发明的另一目的在于提供上述聚乙烯护套料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述聚乙烯护套料的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种聚乙烯护套料，包括如下重量份的组分：

聚乙烯树脂A 65～75份，

聚乙烯树脂B 25～35份，

超高分子量聚乙烯2～5份，

色母粒1～3份，

硅酮母粒1～3份，

耐候剂0.5～1份，

抗氧剂0.2～0.5份，

润滑剂0.5～1份；

所述聚乙烯树脂A为高密度聚乙烯(HDPE)，熔融指数在190℃、2.16kg条件下为0.2～0.4g/10min；

所述聚乙烯树脂B的熔融指数在190℃、2.16kg条件下为1～5g/10min；所述聚乙烯树脂B为线性低密度聚乙烯(LLDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)的混合物，其中LLDPE的含量≥70wt.％。

在本发明中，所述聚乙烯树脂A可以为再生聚乙烯中空料，回收来源为中小空瓶类聚乙烯制品；所述再生聚乙烯薄膜料，回收来源为大白膜料类聚乙烯制品。

所述聚乙烯树脂的熔融指数按照GB/T 3682.1-2018标准方法测试。

聚乙烯树脂A在0.2～0.4g/10min熔融指数范围内时，分子量高，同时分子量分布窄，耐摩擦性能更优。

聚乙烯树脂B中LLDPE的含量越高，聚乙烯的规整度更高，有利于聚乙烯护套料的耐磨性能提高。

聚乙烯树脂A以C4均聚为主，主链上含有的支链极少，聚乙烯树脂B以线性低密度聚乙烯为主，聚乙烯树脂A与聚乙烯树脂B通过协同作用有利于材料耐摩擦和耐候的提高。超高分子量聚乙烯的分子量高，支链少，有效提高了材料的耐磨性，同时硅酮母粒可以增加材料的外润滑，减少摩擦损耗。

优选地，所述聚乙烯树脂B的熔融指数在190℃、2.16kg条件下为1～2g/10min。

优选地，所述聚乙烯树脂A为颗粒状，平均粒径为2～4mm。

优选地，所述聚乙烯树脂A为颗粒状，平均粒径为2～4mm。

优选地，所述超高分子量聚乙烯的重均分子量为30～40万。

超高分子量聚乙烯的分子量越高，耐磨性能越好；但分子量过高时，材料的挤出加工性会劣化。超高分子量聚乙烯的重均分子量为30～40万时，可以兼具良好的耐磨性能和挤出加工性。

一般的，所述超高分子量聚乙烯在230℃、2.16kg条件下的熔融指数为0.1～1g/10min。

优选地，所述硅酮母粒为LDPE与硅酮的混合物，硅酮含量为40～50wt.％。

优选地，所述硅酮母粒中硅酮为超高分子量硅氧烷。可以提高加工性和流动性，具有内外润滑的效果，降低表面磨擦系数，提高耐刮擦性能。

优选地，所述超高分子量硅氧烷的平均分子量为≥80万。

所述色母粒包括载体树脂和着色颜料。

优选地，所述色母粒中载体树脂为LLDPE，着色颜料为红色色粉、蓝色色粉或绿色色粉中的一种或几种。

优选地，所述耐候剂为紫外线吸收剂UV-531、受阻胺光稳定剂944或紫外线吸收剂UV-384中的一种或几种。

更优选地，所述耐候剂为紫外线吸收剂UV-531和/或受阻胺光稳定剂944。

紫外线吸收剂UV-531可以吸收波长240～340nm紫外光，具有色浅、无毒、相容性好、迁移性小、易于加工等特点，它对于聚合物有极大的保护作用，并有助于减少色泽，同时延缓泛黄和阻滞物理性能损失。受阻胺光稳定剂944为聚合型高分子量受阻胺光稳定剂，其分子中有多种官能团，故稳定性能高；由于分子量大，故具有优良的加工热稳定性，很低的挥发性和耐迁移、耐萃取、耐气体褪色等特点，具有良好的与树脂相容性，很好的耐水抽提性，与一般的低分子量受阻胺光稳定剂相比，具有优秀的长效抗光老化性质

优选地，所述抗氧剂为酚类抗氧剂。

可选地，所述酚类抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)和/或亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(抗氧剂168)。

优选地，所述润滑剂为PE蜡、硬脂酸或硬脂酸盐。

本发明还保护上述聚乙烯护套料的制备方法，包括如下步骤：

S1.将聚乙烯树脂A、聚乙烯树脂B、超高分子量聚乙烯和白油混合，得到第一混合料；

将色母粒、硅酮母粒、润滑剂、耐候剂和抗氧剂混合，得到第二混合料；

S2.将所述第一混合料和所述第二混合料混合后加至挤出机，经熔融混合、挤出造粒，得到所述聚乙烯护套料。

在本发明的制备过程中，白油的加入有助于各组分间混合均匀，随着挤出过程，在高温下白油经挥发去除。

优选地，所述挤出机为双螺杆挤出机，配有双通道不停机换网器。

更优选地，所述双螺杆挤出机为75D。

优选地，所述挤出机的挤出温度为190～210℃，螺杆转速为450～550Hz，喂料量为350～400kg/h。

本发明还保护上述聚乙烯护套料在制备微型气吹光缆护套中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过选择特定熔融指数和LLDPE含量的聚乙烯树脂，协同超高分子量聚乙烯和助剂，制得了动摩擦系数低、抗老化效果优异的聚乙烯护套料。本发明的聚乙烯护套料的动摩擦系数≤0.22，按照ISO 4892.2循环1方法老化3000h后，力学性能变化率≤10％。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

实施例及对比例中的原料均可通过市售得到：

本发明平行的各实施例和对比例使用的抗氧剂和润滑剂相同。

除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

实施例1～16

实施例1～16分别提供一种聚乙烯护套料，组分含量见表1，制备方法如下：

S1.按照表1将聚乙烯树脂A、聚乙烯树脂B、超高分子量聚乙烯和白油混合，得到第一混合料；

将色母粒、硅酮母粒、润滑剂、耐候剂和抗氧剂混合，得到第二混合料；

S2.将步骤S1中制得的第一混合料和第二混合料混合后加至75D双螺杆挤出机，挤出温度为190～210℃，螺杆转速为450～550Hz，喂料量为350～400kg/h，经熔融混合、挤出造粒，得到聚乙烯护套料。

表1实施例1～16的聚乙烯护套料的组分含量(重量份)

对比例1～7

对比例1～7分别提供一种聚乙烯护套料，组分含量见表2，制备方法与实施例相同。

表2对比例1～7的聚乙烯护套料的组分含量(重量份)

性能测试

对上述实施例和对比例制得的聚乙烯护套料进行性能测试，具体方法如下：

动摩擦系数：将聚乙烯护套料在220℃下采用环形口模挤出，经水冷、牵引机牵引、收卷，得到挤出样条，使用摩擦系数测试仪(致佳仪器，ZJ-MC02)，按照500mm/min速率进行测试；

耐老化性能：将聚乙烯护套料压片制样，样条厚度1mm，5型，50mm/min，检测拉伸强度和断裂伸长率，样条经老化后，再次检测拉伸强度和断裂伸长率，并计算变化率，变化率＝(老化前检测值-老化后检测值)/老化前检测值*100％；其中老化条件为ISO 4892.2循环1，老化3000h；

断裂伸长率：按照GB/T 1040.3-2018方法测试，单位为％；

拉伸强度：按照GB/T 1040.3-2018方法测试，单位为MPa。

实施例1～16和对比例1～7的测试结果见表3和表4。

表3实施例1～16的测试结果

根据表3的测试结果，本发明各实施例制备的彩色的聚乙烯护套料的动摩擦系数均≤0.22，具有优异的耐磨性能，且经老化处理3000h后，力学性能变化率≤10％，抗老化性能优异。

由实施例1、实施例3和4，聚乙烯树脂B的熔融指数在190℃、2.16kg条件下为1～2g/10min时，聚乙烯护套料的动摩擦系数更低，经老化处理后力学性能变化率更小。

由实施例1、5和6，超高分子量聚乙烯的重均分子量为30～40万时，对于聚乙烯护套料的耐磨性能提升更优。

由实施例1、实施例7～9，含有不同耐候剂的聚乙烯护套料的耐老化性能差异较大，耐候剂为紫外线吸收剂UV-531和受阻胺光稳定剂944的混合物时，聚乙烯护套料经老化处理后，力学性能变化率较低。

表4对比例1～7的测试结果

对比例1中聚乙烯树脂A的量过少，对比例2中聚乙烯树脂A的熔融指数较高时，制得的聚乙烯护套料的耐老化性能较差，经老化后断裂伸长率变化率达到13％以上。对比例3中聚乙烯树脂B的量过少，难以与聚乙烯树脂A起到协同作用，制得的聚乙烯护套料经老化后断裂伸长率和拉伸强度的变化率均过大。对比例4中聚乙烯树脂B中LLDPE的含量过低，制得的聚乙烯护套料的耐磨性能较差，动摩擦系数为0.26。

对比例5中不含超高分子量聚乙烯、对比例6中不含硅酮母粒，可以看出其制得的聚乙烯护套料的耐磨性能均较差。对比例7中不含耐候剂，制得的聚乙烯护套料的耐老化性能非常差，特别是断裂伸长率变化率高达15.9％。

在本发明中，聚乙烯树脂A、聚乙烯树脂B、超高分子量聚乙烯、硅酮母粒和耐候剂通过协同增效作用，使得制备的聚乙烯护套料具有优异的耐磨和耐老化性能。

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 (10)

1.一种聚乙烯护套料，其特征在于，包括如下重量份的组分：

聚乙烯树脂A 65～75份，聚乙烯树脂B 25～35份，超高分子量聚乙烯2～5份，色母粒1～3份，硅酮母粒1～3份，耐候剂0.5～1份，抗氧剂0.2～0.5份，润滑剂0.5～1份；

所述聚乙烯树脂A为高密度聚乙烯，熔融指数在190℃、2.16kg条件下为0.2～0.4g/10min；

所述聚乙烯树脂B的熔融指数在190℃、2.16kg条件下为1～5g/10min；所述聚乙烯树脂B为线性低密度聚乙烯和低密度聚乙烯的混合物，其中线性低密度聚乙烯的含量≥70wt.％。

2.根据权利要求1所述聚乙烯护套料，其特征在于，聚乙烯树脂B的熔融指数在190℃、2.16kg条件下为1～2g/10min。

3.根据权利要求1所述聚乙烯护套料，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯的重均分子量为30～40万。

4.根据权利要求1所述聚乙烯护套料，其特征在于，所述耐候剂为紫外线吸收剂UV-531、受阻胺光稳定剂944或紫外线吸收剂UV-384中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述聚乙烯护套料，其特征在于，所述耐候剂为紫外线吸收剂UV-531和/或受阻胺光稳定剂944的混合物。

6.根据权利要求1所述聚乙烯护套料，其特征在于，所述硅酮母粒为低密度聚乙烯与硅酮的混合物，硅酮含量为40～50wt.％。

7.根据权利要求6所述聚乙烯护套料，其特征在于，所述硅酮为超高分子量硅氧烷。

8.根据权利要求1所述聚乙烯护套料，其特征在于，所述色母粒包括载体树脂和着色颜料，载体树脂为线性低密度聚乙烯。

9.权利要求1～8任一项所述聚乙烯护套料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.将聚乙烯树脂A、聚乙烯树脂B、超高分子量聚乙烯和白油混合，得到第一混合料；

将色母粒、硅酮母粒、润滑剂、耐候剂和抗氧剂混合，得到第二混合料；

S2.将所述第一混合料和所述第二混合料混合后加至挤出机，经熔融混合、挤出造粒，得到所述聚乙烯护套料。

10.权利要求1～8任一项所述聚乙烯护套料在制备微型气吹光缆护套中的应用。