CN114480026A - 一种性能优异的螺杆清洗剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种性能优异的螺杆清洗剂及其制备方法。公开了一种聚乙烯螺杆清洗剂及其制备方法。该聚乙烯螺杆清洗剂包括组合物A和组合物B，组合物A包括LLDPE树脂、LDPE树脂、无机粉体、短玻纤、抗氧剂、偶联剂；组合物B包括mPE树脂、LDPE树脂、无机粉体、短玻纤、抗氧剂、偶联剂、硅酸钠、硬脂酸锌、十二烷基苯磺酸钠、流变学改性剂。其中，所述流变学改性剂为端苯基超支化聚酯与有机硅酮的混合物。该聚乙烯螺杆清洗剂具有成本低廉、清洗效率高、无毒无味、绿色环保的优点。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚乙烯螺杆清洗剂及其制备和使用方法。
背景技术
在塑料领域中，最常用的加工设备是注塑机和挤出机，长期使用会产生很多积碳，生产完有色料后也会有有色料沉积现象，在后续生产中会影响产品外观和性能。传统的清洗方法是将大量的原料加入料筒中，加热，并将料筒中的残留物不断地排出，直到没有为止。这种清洗方法会浪费大量的原材料，耗时也长，清洗不够彻底，需要每隔一段时间将螺杆拆下来打磨。
目前，现有技术对螺杆的清洗方法做了一些研究。现有技术中公开了一种螺杆清洗剂，其特征在于：该请洗剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、椰油酸二乙醇酰胺、二甲基硅氧烷、异丙醇、乳化剂以及去离子水，乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚TX-10型乳化剂。采用上述的技术方案所制成的清洗剂，有很强的渗透性和活化作用，但使用的化学药剂对螺杆与套筒有腐蚀作用。申请号为201610170389.3的专利明公开了一种低成本固体螺杆清洗剂，其由基体树脂15-35份、无机粉体65-85份、抗氧剂0.3-0.8份、润滑剂3-8份按重量份制备而成。其中无机粉体是由二氧化硅70-80％、三氧化二铝15-25％和第二金属氧化物0-5％按质量百分比混合而成，该清洗剂制作成本低且无毒、无污染，但清洗效率较低。
因此，亟需一种清洗效率高且无毒、无污染的低成本清洗剂及其制备和使用方法，来解决上述技术问题。
发明内容
为此，本发明的目的是提供一种聚乙烯螺杆清洗剂，这种清洗剂需要满足以下要求：清除效率高，对螺杆无腐蚀；成本低且无有毒有害试剂，更加绿色环保。
本发明提供了一种聚乙烯螺杆清洗剂，其特征在于该聚乙烯螺杆清洗剂包括组合物A和组合物B，组合物A和组合物B分别包括以重量份计的下述组分：
组合物A：LLDPE树脂40-60份，LDPE树脂5-15份(优选10份)，无机粉体25-45份，短玻纤4-6份(优选5份)，抗氧剂0.1-0.2份、偶联剂0.1-1.0份；
组合物B：mPE树脂55-65份(优选60份)，LDPE树脂10-20份(优选15份)，无机粉体10-20份(优选15份)，短玻纤5-15份(优选10份)，抗氧剂0.1-0.2份，偶联剂0.05-0.5份，硅酸钠1-2份，硬脂酸锌0.1-0.2份，十二烷基苯磺酸钠0.2-1.0份，流变学改性剂1-1.5份。
其中，所述LLDPE树脂为乙烯和丁烯-1的共聚物或乙烯和己烯-1的共聚物，密度为0.91-0.92g/cm3，熔体质量流动速率(MFR)为10-20g/10min。
其中，所述LDPE(高压低密度聚乙烯)树脂熔体质量流动速率(MFR)为4-6g/10min(优选5g/10min)。
其中，所述mPE树脂为乙烯和己烯-1的共聚物，密度为0.920g/cm3，熔体质量流动速率(MFR)为15-30g/10min，此指标范围茂金属聚乙烯其流动性与粘度比其他类型的聚乙烯更有利于残留的带出。
无机粉体与短玻纤均起刮擦残留作用。无机粉体的硬度尤为关键，硬度太小则刮擦作用较弱，硬度太大则易造成螺杆磨损，本发明所用粉体为碳酸钙与氧化锌的混合物，比例为3-5:1，优选4:1。短玻纤，即短玻璃纤维，其是一种硬质清洗剂，组合物A中，短玻纤与无机粉体比例为1:5-7(优选1:6)添加时刮擦效果最优，但组合物B中短玻纤用量应适当增加，更有利于带出沟槽里的残留。
所述偶联剂为十八烷基聚酰胺，用量为0.15-1.5份，优选0.3-0.6份，有利于无机粉体与玻璃纤维的分散。
硅酸钠能有效清除残留，同时还具有防止污垢沉积的作用。十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂。
所述流变学改性剂为超支化聚合物与有机硅酮的混合物。其中超支化聚合物为端苯基超支化聚酯，该超支化聚合物与其他含有氨基、酰胺基、羟基等极性基团超支化聚合物相比优势在于极性较弱，对螺杆的包覆作用也相对较弱，而且苯基空间较大起到聚乙烯分子链解缠作用。超支化聚合物和有机硅酮共同组成流变学改性剂，超支化聚合物和有机硅酮比例为3:1.5-2.5，优选3:2。
本发明还提供了所述聚乙烯螺杆清洗剂的制备方法，包括：
(1)组合物A的制备：将LLDPE树脂40-60份、LDPE树脂5-15份(优选10份)、无机粉体25-45份、短玻纤4-6份(优选5份)、抗氧剂0.1-0.2份、偶联剂0.1-1.0份加入到高速混合机中，充分混合10-20分钟，得到预混料，然后造粒备用，记为组合物A；
(2)组合物B的制备：mPE树脂55-65份(优选60份)、LDPE树脂10-20份(优选15份)、无机粉体10-20份(优选15份)、短玻纤5-15份(优选10份)、抗氧剂0.1-0.2份、偶联剂0.05-0.5份、硅酸钠1-2份、硬脂酸锌0.1-0.2份、十二烷基苯磺酸钠0.2-1.0份、流变改性剂1-1.5份加入到高速混合机中，充分混合10-20分钟，得到预混料，然后造粒备用，记为组合物B。
本发明还提供了所述聚乙烯螺杆清洗剂的使用方法，包括：在使用时先加入组合物A，根据螺杆积碳或色料的附着情况，5-15分钟后加入组合物B。
组合物A主要起到刮擦的作用，组合物B则主要是起到清除死角和带出积碳作用。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
(1)制备方法工艺简单，成本低廉；(2)清洗效率高；(3)无毒无味，绿色环保。
现有技术一般是一种组合物或者是两种组合物同时加入，本发明中A、B组合物分工各有不同，组合物A主要起到刮擦的作用，无机粉体与短玻纤的组合起刮擦残留作用。组合物B中基础树脂为mPE，所选树脂黏度与流动性，适合清除死角和带出积碳作用。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步对本发明进行具体描述，目的在于更好理解本发明的内容，因此，下面的实施例仅是说明，并不限定本发明的保护范围，该领域的技术人员可以根据本发明所述内容对本发明做出一些非本质的改进和调整。
实施例1
组合物A(S1-A)：LLDPE树脂(乙烯、丁烯-1共聚，MFR＝10.0g/10min，密度0.910g/cm3)50份，LDPE树脂10份，CaCO3粉体(1000目)24份，ZnO(市售HXJ-01)6份，短玻纤5份，抗氧剂0.2份、偶联剂0.7份。
组合物B(S1-B)：mPE树脂(MFR＝20.0g/10min)60份，LDPE树脂15份，CaCO3粉体(1000目)12份，ZnO(市售HXJ-01)3份，短玻纤10份，抗氧剂0.2份，偶联剂0.5份，硅酸钠1.5份，硬脂酸锌0.1份，十二烷基苯磺酸钠0.3份，端苯基超支化聚酯0.9份，有机硅酮0.6份。
S1-A的制备：将LLDPE树脂50份，LDPE树脂10份，CaCO3粉体(1000目)24份，ZnO(市售HXJ-01)6份，短玻纤5份，抗氧剂0.2份、偶联剂0.7份加入到高速混合机中，充分混合10-20分钟，得到预混料，然后造粒备用。
S1-B的制备：将mPE树脂60份，LDPE树脂15份，CaCO3粉体(1000目)12份，ZnO(市售HXJ-01)3份，短玻纤10份，抗氧剂0.2份，偶联剂0.5份，硅酸钠1-2份，硬脂酸锌0.1份，十二烷基苯磺酸钠0.3份，端苯基超支化聚酯0.9份，有机硅酮0.6份加入到高速混合机中，充分混合10-20分钟，得到预混料，然后造粒备用。
使用时先加入S1-A，10分钟后加入组合物S1-B。
实施例2
组合物A(S2-A)：LLDPE树脂(乙烯、丁烯-1共聚，MFR＝10.0g/10min，密度0.910g/cm3)50份，LDPE树脂10份，CaCO3粉体(1000目)24份，ZnO(市售HXJ-01)6份，短玻纤5份，抗氧剂0.2份、偶联剂0.7份。
组合物B(S2-B)：mPE树脂(MFR＝20.0g/10min)60份，LDPE树脂15份，CaCO3粉体(1000目)12份，ZnO(市售HXJ-01)3份，短玻纤10份，抗氧剂0.2份，偶联剂0.5份，硅酸钠1.5份，硬脂酸锌0.1份，十二烷基苯磺酸钠0.3份，端苯基超支化聚酯0.9份，有机硅酮0.3份。
S2-A、S2-B的制备方法如实施例1。使用时先加入S2-A，10分钟后加入S2-B。
实施例3
组合物A(S3-A)：LLDPE树脂(乙烯、丁烯-1共聚，MFR＝10.0g/10min，密度0.910g/cm3)50份，LDPE树脂10份，CaCO3粉体(1000目)24份，ZnO(市售HXJ-01)6份，短玻纤5份，抗氧剂0.2份、偶联剂0.7份。
组合物B(S3-B)：mPE树脂(MFR＝20.0g/10min)60份，LDPE树脂15份，CaCO3粉体(1000目)12份，ZnO(市售HXJ-01)3份，短玻纤10份，抗氧剂0.2份，偶联剂0.5份，硅酸钠1.5份，硬脂酸锌0.1份，十二烷基苯磺酸钠0.3份，端苯基超支化聚酯0.8份，有机硅酮0.5份。
S3-A、S3-B的制备方法如实施例1。使用时先加入S3-A，10分钟后加入组合物S3-B。
实施例4
组合物A(S4-A)：LLDPE树脂(乙烯、丁烯-1共聚，MFR＝10.0g/10min，密度0.910g/cm3)50份，LDPE树脂10份，CaCO3粉体(1000目)24份，ZnO(市售HXJ-01)6份，短玻纤5份，抗氧剂0.2份、偶联剂0.7份。
组合物B(S4-B)：mPE树脂(MFR＝20.0g/10min)60份，LDPE树脂15份，CaCO3粉体(1000目)12份，ZnO(市售HXJ-01)3份，短玻纤10份，抗氧剂0.2份，偶联剂0.5份，硅酸钠1.5份，硬脂酸锌0.1份，十二烷基苯磺酸钠0.3份，端苯基超支化聚酯0.6份，有机硅酮0.9份。
S4-A、S4-B的制备方法如实施例1。使用时先加入S4-A，10分钟后加入组合物S4-B。
对比例1-组合物B中流变学改性剂不足1份
组合物A(D1-A)：LLDPE树脂(乙烯、丁烯-1共聚，MFR＝10.0g/10min，密度0.910g/cm3)50份，LDPE树脂10份，CaCO3粉体(1000目)24份，ZnO(市售HXJ-01)6份，短玻纤5份，抗氧剂0.2份、偶联剂0.7份。
组合物B(D1-B)：mPE树脂(MFR＝20.0g/10min)60份，LDPE树脂15份，CaCO3粉体(1000目)12份，ZnO(市售HXJ-01)3份，短玻纤10份，抗氧剂0.2份，偶联剂0.5份，硅酸钠1.5份，硬脂酸锌0.1份，十二烷基苯磺酸钠0.3份，端苯基超支化聚酯0.3份，有机硅酮0.2。
D1-A、D1-B的制备方法如实施例1。使用时先加入D1-A，10分钟后加入组合物D1-B。
对比例2-组合物B中流变学改性剂超过1.5份
组合物A(D2-A)：LLDPE树脂(乙烯、丁烯-1共聚，MFR＝10.0g/10min，密度0.910g/cm3)50份，LDPE树脂10份，CaCO3粉体(1000目)24份，ZnO(市售HXJ-01)6份，短玻纤5份，抗氧剂0.2份、偶联剂0.7份。
组合物B(D2-B)：mPE树脂(MFR＝20.0g/10min)60份，LDPE树脂15份，CaCO3粉体(1000目)12份，ZnO(市售HXJ-01)3份，短玻纤10份，抗氧剂0.2份，偶联剂0.5份，硅酸钠1.5份，硬脂酸锌0.1份，十二烷基苯磺酸钠0.3份，端苯基超支化聚酯1.5份，有机硅酮1.0份。
D2-A、D2-B的制备方法如实施例1。使用时先加入D2-A，10分钟后加入组合物D2-B。
对比例3-组合物B的流变学改性剂含量超过1.5份，且其中端苯基超支化聚酯和有机硅酮比例超过3:2.5
组合物A(D3-A)：LLDPE树脂(乙烯、丁烯-1共聚，MFR＝10.0g/10min，密度0.910g/cm3)50份，LDPE树脂10份，CaCO3粉体(1000目)24份，ZnO(市售HXJ-01)6份，短玻纤5份，抗氧剂0.2份、偶联剂0.7份。
组合物B(D3-B)：mPE树脂(MFR＝20.0g/10min)60份，LDPE树脂15份，CaCO3粉体(1000目)12份，ZnO(市售HXJ-01)3份，短玻纤10份，抗氧剂0.2份，偶联剂0.5份，硅酸钠1.5份，硬脂酸锌0.1份，十二烷基苯磺酸钠0.3份，端苯基超支化聚酯0.9份，有机硅酮0.9份。
D3-A、D3-B的制备方法如实施例1。使用时先加入D3-A，10分钟后加入组合物D3-B。
对比例4-使用时同时加入组合物A-B，而非先后加入组合物A-B
组合物A(D4-A)：LLDPE树脂(乙烯、丁烯-1共聚，MFR＝10.0g/10min，密度0.910g/cm3)50份，LDPE树脂10份，CaCO3粉体(1000目)24份，ZnO(市售HXJ-01)6份，短玻纤5份，抗氧剂0.2份、偶联剂0.7份。
组合物B(D4-B)：mPE树脂(MFR＝20.0g/10min)60份，LDPE树脂15份，CaCO3粉体(1000目)12份，ZnO(市售HXJ-01)3份，短玻纤10份，抗氧剂0.2份，偶联剂0.5份，硅酸钠1.5份，硬脂酸锌0.1份，十二烷基苯磺酸钠0.3份，端苯基超支化聚酯0.9份，有机硅酮0.6份。
D4-A、D4-B的制备方法如实施例1。使用时D4-A、D4-B同时加入。
对比例5-组合物B采用LLDPE树脂而非mPE树脂
组合物A(D5-A)：LLDPE树脂(乙烯、丁烯-1共聚，MFR＝10.0g/10min，密度0.910g/cm3)50份，LDPE树脂10份，CaCO3粉体(1000目)24份，ZnO(市售HXJ-01)6份，短玻纤5份，抗氧剂0.2份、偶联剂0.7份。
组合物B(D5-B)：LLDPE树脂(乙烯、己烯-1共聚，MFR＝20.0g/10min，密度为0.920g/cm3)60份，LDPE树脂15份，CaCO3粉体(1000目)12份，ZnO(市售HXJ-01)3份，短玻纤10份，抗氧剂0.1-0.2份，偶联剂0.5份，硅酸钠1.5份，硬脂酸锌0.1份，十二烷基苯磺酸钠0.3份，端苯基超支化聚酯0.9份，有机硅酮0.6份。
D5-A、D5-B的制备方法如实施例1。使用时D5-A、D5-B同时加入。
对比例6-组合物B采用的mPE树脂的MFR低于15g/10min
组合物A(D6-A)：LLDPE树脂(乙烯、丁烯-1共聚，MFR＝10.0g/10min，密度0.910g/cm3)50份，LDPE树脂10份，CaCO3粉体(1000目)24份，ZnO(市售HXJ-01)6份，短玻纤5份，抗氧剂0.2份、偶联剂0.7份。
组合物B(D6-B)：mPE树脂(乙烯、己烯-1共聚，MFR＝5.0g/10min，密度为0.935g/cm3)60份，LDPE树脂15份，CaCO3粉体(1000目)12份，ZnO(市售HXJ-01)3份，短玻纤10份，抗氧剂0.2份，偶联剂0.5份，硅酸钠1.5份，硬脂酸锌0.1份，十二烷基苯磺酸钠0.3份，端苯基超支化聚酯0.9份，有机硅酮0.6份。
D6-A、D6-B的制备方法如实施例1。使用时先加入D6-A，10分钟后加入组合物D6-B。
对比例7-流变学改性剂采用超支化聚氨酯，而非端苯基超支化聚酯
组合物A(D7-A)：LLDPE树脂(乙烯、丁烯-1共聚，MFR＝10.0g/10min，密度0.910g/cm3)50份，LDPE树脂10份，CaCO3粉体(1000目)24份，ZnO(市售HXJ-01)6份，短玻纤5份，抗氧剂0.2份、偶联剂0.7份。
组合物B(D7-B)：mPE树脂(MFR＝20.0g/10min)60份，LDPE树脂15份，CaCO3粉体(1000目)12份，ZnO(市售HXJ-01)3份，短玻纤10份，抗氧剂0.2份，偶联剂0.5份，硅酸钠1.5份，硬脂酸锌0.1份，十二烷基苯磺酸钠0.3份，超支化聚氨酯0.9份，有机硅酮0.6份。
D7-A、D7-B的制备方法如实施例1。使用时先加入D7-A，10分钟后加入组合物D7-B。
对比例8-流变学改性剂采用端羟基超支化聚酯，而非端苯基超支化聚酯
组合物A(D8-A)：LLDPE树脂(乙烯、丁烯-1共聚，MFR＝10.0g/10min，密度0.910g/cm3)50份，LDPE树脂10份，CaCO3粉体(1000目)24份，ZnO(市售HXJ-01)6份，短玻纤5份，抗氧剂0.2份、偶联剂0.7份。
组合物B(D8-B)：mPE树脂(MFR＝20.0g/10min)60份，LDPE树脂15份，CaCO3粉体(1000目)12份，ZnO(市售HXJ-01)3份，短玻纤10份，抗氧剂0.2份，偶联剂0.5份，硅酸钠1.5份，硬脂酸锌0.1份，十二烷基苯磺酸钠0.3份，端羟基超支化聚酯0.9份，有机硅酮0.6份。
D8-A、D8-B的制备方法如实施例1。使用时先加入D8-A，10分钟后加入组合物D8-B。
在双螺杆挤出机挤出5kg有色产品，结束后分别加入上述清洗剂，直到挤出物不含有杂色为止，记录清洗剂的用量和耗时。螺杆直径21.65mm，长径比44/1，各段温度设置分别为170℃、190℃、220℃、230℃、230℃、230℃，主机286r/min，喂料15.5Hz。
实施例和对比例消除积碳的效果评价见表1。
表1清洗剂使用效果
(1)从实施例1和对比例1、2、3可以看出，组合物B中流变学改性剂1-1.5份时清洗效果最优。
(2)从实施例1、2、3、4可以看出，超支化聚合物和有机硅酮以3:2添加最优。
(3)从实施例1和对比例7、8可以看出，使用含有极性基团的超支化聚合物时清洗效果不好。
(4)从实施例1和对比例5、对比例6可以看出，茂金属聚乙烯比普通线性低密度聚乙烯产品清洗效果更好，且密度为0.920g/cm3，熔体质量流动速率(MFR)为15-30g/10min的茂金属聚乙烯比其他类型的聚乙烯清洗效果更好。
(5)从实施例1和对比例4可以看出，使用方法不当时清洁效果较差。
Claims (10)
1.一种聚乙烯螺杆清洗剂，其特征在于该聚乙烯螺杆清洗剂包括组合物A和组合物B，组合物A和组合物B分别包括以重量份计的下述组分：
组合物A：LLDPE树脂40-60份，LDPE树脂5-15份，无机粉体25-45份，短玻纤4-6份，抗氧剂0.1-0.2份、偶联剂0.1-1.0份；
组合物B：mPE树脂55-65份，LDPE树脂10-20份，无机粉体10-20份，短玻纤5-15份，抗氧剂0.1-0.2份，偶联剂0.05-0.5份，硅酸钠1-2份，硬脂酸锌0.1-0.2份，十二烷基苯磺酸钠0.2-1.0份，流变学改性剂1-1.5份。
2.如权利要求1所述的聚乙烯螺杆清洗剂，其中，所述LLDPE树脂为乙烯和丁烯-1的共聚物或乙烯和己烯-1的共聚物，其熔体质量流动速率为10-20g/10min。
3.如权利要求1所述的聚乙烯螺杆清洗剂，其中，所述LDPE树脂熔体质量流动速率为4-6g/10min。
4.如权利要求1所述的聚乙烯螺杆清洗剂，其中，所述mPE树脂为乙烯和己烯-1的共聚物，其熔体质量流动速率为15-30g/10min。
5.如权利要求1所述的聚乙烯螺杆清洗剂，其中，所述无机粉体为碳酸钙与氧化锌的混合物。
6.如权利要求1所述的聚乙烯螺杆清洗剂，其中，组合物A中，短玻纤与无机粉体比例为1:5-7。
7.如权利要求1所述的聚乙烯螺杆清洗剂，其中，所述流变学改性剂为端苯基超支化聚酯与有机硅酮的混合物。
8.如权利要求7所述的聚乙烯螺杆清洗剂，其中，端苯基超支化聚酯和有机硅酮比例为3:1.5-2.5。
9.如权利要求1-8所述的聚乙烯螺杆清洗剂的制备方法，包括：
(1)组合物A的制备：将LLDPE树脂40-60份、LDPE树脂5-15份、无机粉体25-45份、短玻纤4-6份、抗氧剂0.1-0.2份、偶联剂0.1-1.0份加入到高速混合机中，充分混合，得到预混料，然后造粒备用，记为组合物A；
(2)组合物B的制备：mPE树脂55-65份、LDPE树脂10-20份、无机粉体10-20份、短玻纤5-15份、抗氧剂0.1-0.2份、偶联剂0.05-0.5份、硅酸钠1-2份、硬脂酸锌0.1-0.2份、十二烷基苯磺酸钠0.2-1.0份、流变改性剂1-1.5份加入到高速混合机中，充分混合，得到预混料，然后造粒备用，记为组合物B。
10.如权利要求1-8任一所述的聚乙烯螺杆清洗剂的使用方法，包括：在使用时先加入组合物A，5-15分钟后加入组合物B。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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