CN115286860A - 一种聚乙烯母粒及其制备方法和应用 - Google Patents

一种聚乙烯母粒及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种聚乙烯母粒及其制备方法和应用，属于高分子材料领域。本发明提供的聚乙烯母粒通过交联聚乙烯树脂提供网络互穿结构，通过相容剂、偶联剂提升材料内部极性和非极性材料分子间的结合力，润滑剂为分子间合力的提升提供支持；抗氧剂为防止有机物分子的老化提供保护，各组分相互作用，使聚乙烯母粒具有高抗穿刺力、相容性好的特点，特别是具有较好的韧性，同时在耐热性能、拉伸强度和杨氏模量等力学性能表现良好，具有良好的应用价值。

Description

一种聚乙烯母粒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，尤其涉及一种聚乙烯母粒及其制备方法和应用。
背景技术
聚乙烯树脂为无毒、无味的白色粉末或颗粒，外观呈乳白色，吸水率低，小于0.01％，其分子量在1万～10万，分子量超过10万的则为超高分子量聚乙烯，分子量越高，其物理力学性能越好，越接近工程材料的要求水平。但分子量越高，其加工的难度也随之增大。聚乙烯熔点为100～130℃，其耐低温性能优良。在-60℃下仍可保持良好的力学性能，但使用温度在80～110℃。聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的，耐热老化性差。聚乙烯可用一般热塑性塑料的成型方法加工，用途十分广泛，主要用来制造薄膜、包装材料、容器、管道、单丝、电线电缆和日用品等，并可作为电视、雷达等的高频绝缘材料。
在实际应用中，由于聚乙烯的韧性差、易脆、断裂强度低等缺点，难以满足一些领域对性能的特殊要求，因此对聚乙烯材料的改性成为研究的热点，在通常提升抗冲击强度的改性研究中，有加聚烯烃弹性体用来增加抗冲击强度的，但是该方法的缺点是刚性降低较多；有添加纳米钙粉，提高抗冲击强度的，但是该方法的缺点是提升幅度有限，而且产品中的钙粉分散性能太差，对产品的力学性能的影响较大。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚乙烯母粒及其制备方法和应用。本发明提供的聚乙烯母粒具有高抗穿刺力，且不影响力学性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种聚乙烯母粒，由包括以下质量百分数的组分制得，聚乙烯树脂15％～40％，交联聚乙烯树脂10％～35％，无机粉体10％～70％，偶联剂0.5％～2％，润滑剂0.5％～3.7％，相容剂0.5％～5.5％和抗氧剂0.3％～1.5％，且各组分的质量百分数之和为100％。
优选地，所述交联聚乙烯树脂的质量百分数为20％～30％。
优选地，所述交联聚乙烯树脂由过氧化物和聚乙烯树脂制得。
优选地，所述无机粉体的质量百分数为20％～40％。
优选地，所述无机粉体的粒径D50为0.1～30μm。
优选地，所述无机粉体包括碳酸钙、亲油型气相二氧化硅、硫酸钡粉体、滑石粉和元明粉中的一种或多种。
优选地，所述抗氧剂为四季戊四醇酯和硫代二丙酸二月桂酯的混合物，所述混合物中四季戊四醇酯和硫代二丙酸二月桂酯的质量比为1:2。
本发明还提供了上述技术方案所述的聚乙烯母粒的制备方法，包括以下步骤：
将无机粉体与偶联剂混合进行表面处理活化，得到活化物料；
将所述活化物料、聚乙烯树脂、交联聚乙烯树脂、润滑剂、相容剂和抗氧剂混合，得到混合料；
将所述混合料依次进行挤出、造粒和干燥，得到所述聚乙烯母粒。
优选地，所述表面处理活化的温度为100～115℃，时间为3～5分钟。
本发明还提供了上述技术方案所述的聚乙烯母粒在抗穿刺力材料领域中的应用。
本发明提供了一种聚乙烯母粒，由包括以下质量百分数的组分制得，聚乙烯树脂15％～40％，交联聚乙烯树脂10％～35％，无机粉体10％～70％，偶联剂0.5％～2％，润滑剂0.5％～3.7％，相容剂0.5％～5.5％和抗氧剂0.3％～1.5％，且各组分的质量百分数之和为100％。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明提供的聚乙烯母粒通过交联聚乙烯树脂提供网络互穿结构，通过相容剂、偶联剂提升材料内部极性和非极性材料分子间的结合力，润滑剂为分子间合力的提升提供支持；抗氧剂为防止有机物分子的老化提供保护，各组分相互作用，使聚乙烯母粒具有高抗穿刺力、相容性好的特点，特别是具有较好的韧性，同时在耐热性能、拉伸强度和杨氏模量等力学性能表现良好，具有良好的应用价值。
具体实施方式
本发明提供了一种聚乙烯母粒，由包括以下质量百分数的组分制得，聚乙烯树脂15％～40％，交联聚乙烯树脂10％～35％，无机粉体10％～70％，偶联剂0.5％～2％，润滑剂0.5％～3.7％，相容剂0.5％～5.5％和抗氧剂0.3％～1.5％，且各组分的质量百分数之和为100％。
在本发明中，若无特殊说明，使用的原料均为本领域市售商品。
在本发明中，所述聚乙烯树脂的质量百分数优选为40％。
在本发明中，所述交联聚乙烯树脂的质量百分数优选为20％～30％。
在本发明中，所述交联聚乙烯树脂优选由过氧化物和聚乙烯树脂制得。
在本发明中，所述由过氧化物和聚乙烯树脂制备所述交联聚乙烯树脂的过程中优选通过对凝胶含量的测试和控制来实现对交联度、拉伸强度和断裂伸长率的控制，所述凝胶含量优选为30％～80％，更优选为70％～80％，所述凝胶含量越高，拉伸强度越大，断裂伸长率越小。
在本发明中，所述无机粉体的质量百分数优选为20％～40％，更优选为30％。
在本发明中，所述无机粉体的粒径D50优选为0.1～30μm。
在本发明中，所述无机粉体优选包括优选碳酸钙、亲油型气相二氧化硅、硫酸钡粉体、滑石粉和元明粉中的一种或多种。
在本发明中，所述偶联剂的质量百分数优选为1％。
在本发明中，所述偶联剂优选包括铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝钛酸酯和钛酸酯偶联剂中的一种或多种。
在本发明中，所述润滑剂的质量百分数优选为3.7％。
在本发明中，所述润滑剂优选包括聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、费托蜡和石蜡中的一种或多种。
在本发明中，所述相容剂的质量百分数优选为5％。
在本发明中，所述相容剂优选包括N,N’-乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、含环氧官能团的丙烯酸树脂、单硬脂酸甘油酯和马来酸酐接枝聚乙烯中的一种或多种。
在本发明中，所述含环氧官能团的丙烯酸树脂优选为巴斯夫ADR-4468扩链剂或赛诺6902扩链剂。
在本发明中，所述抗氧剂的质量百分数优选为0.3％。
在本发明中，所述抗氧剂优选为四季戊四醇酯(简称1010)和硫代二丙酸二月桂酯(简称DLTP)的混合物，所述混合物中四季戊四醇酯和硫代二丙酸二月桂酯的质量比优选为1:2。
本发明还提供了上述技术方案所述的聚乙烯母粒的制备方法，包括以下步骤：
将无机粉体与偶联剂混合进行表面处理活化，得到活化物料；
将所述活化物料、聚乙烯树脂、交联聚乙烯树脂、润滑剂、相容剂和抗氧剂混合，得到混合料；
将所述混合料依次进行挤出、造粒和干燥，得到所述聚乙烯母粒。
本发明将无机粉体与偶联剂混合进行表面处理活化，得到活化物料。
在本发明中，所述表面处理活化的温度优选为100～115℃，时间优选为3～5分钟。
在本发明中，所述表面处理活化优选在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速优选为1000～6000r/min。
在本发明中，所述无机粉体在使用前优选进行脱水，所述脱水的温度优选为100～115℃，时间优选为3～10分钟。
本发明优选将所述无机粉体加入到高混机中，对所述无机粉体进行脱水后，再加入所述偶联剂。
得到活化物料后，本发明将所述活化物料、聚乙烯树脂、交联聚乙烯树脂、润滑剂、相容剂和抗氧剂混合，得到混合料。
本发明对所述混合的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
所述混合完成后，本发明优选依次进行出料和自然冷却至室温，得到所述混合料。
得到混合料后，本发明将所述混合料依次进行挤出、造粒和干燥，得到所述聚乙烯母粒。
本发明对所述挤出、造粒和干燥的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
在本发明中，所述干燥后优选还包括包装工序，本发明对所述包装工序的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
本发明还提供了上述技术方案所述的聚乙烯母粒在抗穿刺力材料领域中的应用。
本发明对所述应用的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的聚乙烯母粒及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种高抗穿刺力聚乙烯母粒，配方按质量百分数配比为：HDPE聚乙烯树脂40％，交联聚乙烯树脂20％，纳米碳酸钙30％，铝酸酯偶联剂1％，聚乙烯蜡3.7％，EBS为5％，1010和DLTP组合抗氧剂(质量比1:2)0.3％。
制备方法：
(1)将上述各组成成分按配比要求称量好，备用。
(2)首先，将无机粉体加入到高混机中，将粉体升温到100℃，脱水3分钟；再加入偶联剂搅拌3分钟(转速1000r/min)，对粉体进行表面处理活化；然后加入剩余原料，继续搅拌混合均匀后停搅拌、并出料，自然冷却。
(3)将上述混合料加入螺杆挤出机挤出、造粒、干燥和包装工序后即得本发明的高抗穿刺强度半聚乙烯母粒。
实施例2
一种高抗穿刺力聚乙烯母粒，配方按质量百分数配比为：LLDPE聚乙烯树脂40％，交联聚乙烯树脂20％，滑石粉30％，铝酸酯偶联剂1％，聚丙烯蜡3.7％，含环氧基团的丙烯酸树脂巴斯夫ADR-4468扩链剂5％，1010和DLTP组合抗氧剂(质量比1:2)0.3％。
制备方法与实施例1相同。
实施例3
一种高抗穿刺力聚乙烯母粒，配方按质量百分数配比为：LDPE聚乙烯树脂40％，交联聚乙烯树脂10％，硫酸钡粉体40％，硅烷偶联剂0.5％，聚乙烯蜡3.7％，单甘脂5.5％，1010和DLTP组合抗氧剂(质量比1:2)0.3％。
制备方法与实施例1相同。
实施例4
一种高抗穿刺力聚乙烯母粒，配方按质量百分数配比为：HDPE聚乙烯树脂40％，交联聚乙烯树脂30％，亲油型二氧化硅20％，铝酸酯偶联剂1％，聚乙烯蜡3.7％，单甘脂5％，1010和DLTP组合抗氧剂(质量比1:2)0.3％。
制备方法与实施例1相同。
测试数据：
样片制备：
将聚乙烯母粒与助剂混合均匀后，加入专用模具，将硫化机升温度至180℃，然后放入平板硫化机中，热压7分钟；然后将硫化机降到常温后，继续冷压15分钟，脱模后，取下膜片。每种配方，需制备不少于3个样品。
样品测试：
将制得的膜片，测试方法参照行标CJ/T234-2006垃圾场填埋用高密度聚乙烯的标准进行测量，结果见表1。由表1的数据可知，本发明制得的聚乙烯母粒具有高抗穿刺性能，且拉伸最大力、拉伸强度、杨氏模量和断裂伸长率大，力学性能优异。
表1实施例1～4的性能数据
Figure BDA0003846360910000071
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种聚乙烯母粒，其特征在于，由包括以下质量百分数的组分制得，聚乙烯树脂15％～40％，交联聚乙烯树脂10％～35％，无机粉体10％～70％，偶联剂0.5％～2％，润滑剂0.5％～3.7％，相容剂0.5％～5.5％和抗氧剂0.3％～1.5％，且各组分的质量百分数之和为100％。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯母粒，其特征在于，所述交联聚乙烯树脂的质量百分数为20％～30％。
3.根据权利要求1或2所述的聚乙烯母粒，其特征在于，所述交联聚乙烯树脂由过氧化物和聚乙烯树脂制得。
4.根据权利要求1所述的聚乙烯母粒，其特征在于，所述无机粉体的质量百分数为20％～40％。
5.根据权利要求1或4所述的聚乙烯母粒，其特征在于，所述无机粉体的粒径D50为0.1～30μm。
6.根据权利要求1或4所述的聚乙烯母粒，其特征在于，所述无机粉体包括碳酸钙、亲油型气相二氧化硅、硫酸钡粉体、滑石粉和元明粉中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的聚乙烯母粒，其特征在于，所述抗氧剂为四季戊四醇酯和硫代二丙酸二月桂酯的混合物，所述混合物中四季戊四醇酯和硫代二丙酸二月桂酯的质量比为1:2。
8.根据权利要求1～7任一项所述的聚乙烯母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将无机粉体与偶联剂混合进行表面处理活化，得到活化物料；
将所述活化物料、聚乙烯树脂、交联聚乙烯树脂、润滑剂、相容剂和抗氧剂混合，得到混合料；
将所述混合料依次进行挤出、造粒和干燥，得到所述聚乙烯母粒。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述表面处理活化的温度为100～115℃，时间为3～5分钟。
10.权利要求1～7任一项所述的聚乙烯母粒在抗穿刺力材料领域中的应用。
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