CN116041830A - 一种挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料及其制备方法和应用，属于复合材料技术领域。本发明提供的挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料，按照质量百分含量计，制备原料包括高密度聚乙烯60～75％，滑石粉19.5～30％，硅橡胶5～10％和助剂0.2～1％；所述高密度聚乙烯的密度为0.94～0.98g/cm3，所述高密度聚乙烯的平均分子量为34～40万；所述滑石粉的粒径为1250～2500目。本发明所述出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料为一种高熔体强度延展性较好的挤出级全塑型鼻梁条材料。
Description
技术领域
本发明涉及聚乙烯复合材料技术领域，尤其涉及一种挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料及其制备方法和应用。
背景技术
目前，一次性口罩所使用的鼻梁条为低熔指聚乙烯包裹铁丝制备得到的，但是由于金属的利角可能导致对人体的损伤，更重要的是由于金属材料与无纺布聚丙烯材料混在一起，使用后废弃口罩的分离与回收变得困难，不利于环境的保护。
全塑鼻梁条不含有金属材料，能与无纺布相似相容，使用后回收再利用制成无危害塑料制品，提高回收利用效率，如公开号为CN101831111A的中国专利公开了可塑性口罩鼻梁压条，该压条的材料组分包括聚丙烯75～85wt％，聚氯乙烯14～22wt％和定型剂1～3wt％；但是该现有技术中的全塑鼻梁条回弹率较高，延展性和韧性较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料及其制备方法和应用，所述挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料具有较低的回弹率以及较好的延展性和韧性。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料，按照质量百分含量计，制备原料包括高密度聚乙烯60～75％，滑石粉19.5～30％，硅橡胶5～10％和助剂0.2～1％；
所述高密度聚乙烯的密度为0.94～0.98g/cm3，所述高密度聚乙烯的平均分子量为34～40万；
所述滑石粉的粒径为1250～2500目。
优选的，在190℃/2.16kg的测试条件下，所述高密度聚乙烯的熔体流动速率为0.2～0.3g/10min；
所述高密度聚乙烯的室温冲击强度≥55KJ/m2。
优选的，所述硅橡胶为RBB-2003-30气相法硅橡胶。
优选的，所述助剂包括抗静电剂，还包括抗氧剂和/或偶联剂。
优选的，所述抗氧剂包括抗氧剂1010和/或抗氧剂168。
优选的，所述偶联剂包括硅烷偶联剂。
本发明还提供了上述技术方案所述挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
将高密度聚乙烯、滑石粉、硅橡胶和助剂混合后，依次进行熔融挤出和造粒，得到所述挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料。
优选的，所述熔融挤出包括十一个工作温区：一区的温度为160～180℃，二区的温度为170～185℃，三区的温度为185～190℃，四区的温度为185～190℃，五区的温度为190℃，六区的温度为190℃，七区的温度为195℃，八区的温度为190℃，九区的温度为190℃，十区的温度为185℃，十一区的温度为190～195℃；
所述熔融挤出的条件包括：螺杆转速为300～400rpm。
本发明还提供了上述技术方案所述的挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料在制备口罩鼻梁条中的应用。
本发明提供了一种挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料，按照质量百分含量计，制备原料包括高密度聚乙烯60～75％，滑石粉19.5～30％，硅橡胶5～10％和助剂0.2～1％；所述高密度聚乙烯的密度为0.94～0.98g/cm3，所述高密度聚乙烯的平均分子量为34～40万；所述滑石粉的粒径为1250～2500目。本发明以高密度聚乙烯为主原料，具有较高的韧性及熔体强度，滑石粉由于自身的片状结构，对于材料的延展性有所帮助，得到一种延展性较好的材料以满足鼻梁条用，硅橡胶可更好的提高所得材料的延展性，得到一种高熔体强度延展性较好的挤出级全塑型鼻梁条材料。三者配合使用，所得材料具有延展性好和韧性好的优势，基本不具有回弹性。
具体实施方式
本发明提供了一种挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料，按照质量百分含量计，制备原料包括高密度聚乙烯60～75％，滑石粉19.5～30％，硅橡胶5～10％和助剂0.2～1％；
所述高密度聚乙烯的密度为0.94～0.98g/cm3，所述高密度聚乙烯的平均分子量为34～40万；
所述滑石粉的粒径为1250～2500目。
以质量百分含量计，本发明所述的挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料的制备原料包括60～75％的聚乙烯，优选为65～70％。在本发明中，所述高密度聚乙烯的密度为0.94～0.98g/cm3，优选为0.968g/cm3；所述高密度聚乙烯的平均分子量优选为34～40万，更优选为35～39万，最优选为36～38万；在190℃/2.16kg的测试条件下，所述高密度聚乙烯的熔体流动速率优选为0.2～0.3g/10min，更优选为0.23～0.26g/10min；所述高密度聚乙烯的室温冲击强度优选≥55KJ/m2。在本发明的实施例中，所述高密度聚乙烯具体为大韩油化公司的B502型号的高密度聚乙烯。
以质量百分含量计，本发明所述的挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料的制备原料包括19.5～30％的滑石粉，优选为22～28％，更优选为24～26％。在本发明中，所述滑石粉的粒径优选为1250～2500目，更优选为1250～2000目。在本发明中，所述滑石粉作为填料，与其他组分配合，更有利于提高终产品的延展性及尺寸稳定性。
以质量百分含量计，本发明所述的挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料的制备原料包括5～10％的硅橡胶，优选为6～9％，更优选为7～8％。在本发明中，所述硅橡胶优选为道康宁RBB-2003-30气相法硅橡胶。
以质量百分含量计，本发明所述的挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料的制备原料包括0.2～1％的助剂，优选为0.4～0.9％，更优选为0.6～0.8％。在本发明中，所述助剂优选包括抗静电剂，还包括抗氧剂和/或偶联剂；所述抗静电剂优选为单甘酯类的抗静电剂；所述抗氧剂优选包括抗氧剂1010和/或抗氧剂168，更优选包括抗氧剂1010和抗氧剂168，当所述抗氧剂包括抗氧剂1010和抗氧剂168时，所述抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比优选为1:1；所述偶联剂优选包括硅烷偶联剂，更优选包括KH-550硅烷偶联剂。
本发明还提供了上述技术方案所述的挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
将高密度聚乙烯、滑石粉、硅橡胶和助剂混合后，依次进行熔融挤出和造粒，得到所述挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料。
在本发明中，所述混合的方式优选为干混；所述干混的转速优选为100～350rpm，更优选为150～300rpm，最优选为200～250rpm；时间优选为10～15min，更优选为12～13min。
在本发明中，所述混合优选在高速混合器中进行，所述高速混合器优选为立式混合器。
在本发明中，所述熔融挤出优选包括十一个工作温区：一区的温度优选为160～180℃，更优选为165～175℃；二区的温度优选为170～185℃，更优选为175～180℃；三区的温度优选为185～190℃，更优选为186～188℃；四区的温度优选为185～190℃，更优选为187～189℃；五区的温度优选为190℃，六区的温度优选为190℃，七区的温度优选为195℃，八区的温度优选为190℃，九区的温度优选为190℃，十区的温度优选为185℃，十一区的温度优选为190～195℃，更优选为192～193℃；所述熔融挤出的过程中螺杆的转速优选为300～400rpm，更优选为320～380rpm，最优选为340～360rpm。
在本发明中，所述熔融挤出优选在双螺杆熔融挤出机中进行。
本发明对所述造粒的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
所述造粒完成后，本发明还优选包括干燥，所述干燥的温度优选为80～85℃，时间优选为2～3h。
本发明还提供了上述技术方案所述的挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料在制备口罩中鼻梁条中的应用。本发明对所述应用的方法没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方法进行即可。
下面结合实施例对本发明提供的挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
制备原料：
高密度聚乙烯：平均分子量为34～40万在190℃/2.16kg的测试条件下，所述高密度聚乙烯的熔体流动速率为0.22g/10min，室温冲击强度为55KJ/m2；大韩油化公司的B502型号的聚乙烯；
滑石粉：粒径为1250目，购买自辽宁鑫达滑石矿业SD-9276型号的产品；
硅橡胶：购买自道康宁RBB-2003-30的气相法硅橡胶；
助剂：包括巴斯夫抗氧剂1010、巴斯夫抗氧剂168、江西晨光新材料的KH-550硅烷偶联剂和科莱恩抗静电剂SAS93；
高密度聚乙烯、滑石粉、硅橡胶、助剂的质量百分含量分别为63.5％、30％、5％和1.5％；所述助剂中的巴斯夫抗氧剂1010、巴斯夫抗氧剂168和江西晨光新材料的KH-550硅烷偶联剂的质量百分含量依次为0.1％、0.1％和0.8％及科莱恩抗静电剂SAS930.5％；
将高密度聚乙烯、滑石粉、硅橡胶和助剂在立式高速混合机中进行混合，所述混合的转速为350rpm，时间为10min，将得到的混合料输送至双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒和干燥，所述双螺杆挤出机各温区的温度为：一区160℃，二区185℃，三区190℃，四区190℃，五区190℃，六区190℃，七区195℃，八区190℃，九区190℃，十区185℃，机头区(十一区)195℃；所述熔融挤出过程中的螺杆转速为350rpm；熔融挤出的掺量为30kg/h；所述干燥的温度为80℃，时间为2h，得到挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料。
实施例2
参考实施例1，区别在于，所述高密度聚乙烯、滑石粉、硅橡胶、助剂的质量百分含量分别为66.3％、30％、3％和0.7％，其中，高密度聚乙烯为大韩油化B502及国产某厂家高密度聚乙烯质量比4：2，其中助剂包括巴斯夫抗氧剂10100.1％和巴斯夫抗氧剂1680.1％和科莱恩抗静电剂SAS930.5％。
实施例3
参考实施例1，区别在于，所述高密度聚乙烯、滑石粉、硅橡胶、助剂的质量百分含量分别为64.3％、30％、5％和0.7％，所述助剂中的巴斯夫抗氧剂1010、巴斯夫抗氧剂168、江西晨光新材料的KH-550硅烷偶联剂和科莱恩抗静电剂SAS93的质量百分含量依次为0.05％、0.05％、0.1％和0.5％。
对比例1
参考实施例1，区别在于：高密度聚乙烯64％，该高密度聚乙烯是上海金菲HDPE5502，熔指是0.25g/10min，分子量是20万～30万；滑石粉30％，硅橡胶5％，辅助制剂1％，其中辅助制剂中的抗氧剂10100.1％、抗氧剂1680.1％、晨光新材料的KH-5500.8％。
对比例2
参考实施例1，区别在于：将滑石粉换成2500目滑石粉，该滑石粉厂家是辽宁鑫达SD-8087，其他材料及比例不变。
测试例
将实施例1～4和对比例1～2所得产品在注射成型机上进行注射成型制样，测试性能及小批量在挤出机上挤出成型，具体的测试方法如下：
拉伸性能：按照ISO527-2，试样尺寸为150mm×10mm×4mm，拉伸速度为50mm/min；
弯曲性能：按照ISO 178进行，试样尺寸为80mm×10mm×4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm；
悬臂梁梁冲击强度：按照ISO 179进行，试样尺寸为80mm×6mm×4mm，缺口深度为试样厚度的三分之一；
挤出机：挤出温度180-195℃；
测试结果如表1所示：
表1实施例1～4和对比例1～2所述挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料的性能参数
由表1可知，实施例2由于配方中引入的硅橡胶体系含量较少，所制得的材料对于其他配方体系而言，材料的延展性较差，而两种高密度聚乙烯的混合使用，使得材料的分子量较实施例1有所降低，本身的回弹性得到了充分的体现，硅橡胶含量的减少一定程度上造成了材料的断裂伸长率的降低，且较少含量的硅橡胶并不能影响高密度聚乙烯的回弹性能，对整体配方的延展性虽有所提升，但效果并不明显，因此，并不适用于全塑型鼻梁条的使用；实施例3对于实施例1来说，在于减少了辅助助剂及硅烷偶联剂的使用，虽然较之实施例1相比数据相差不大，但所制得的全塑型鼻梁条相对比于实施例1，有所回弹，问题在于较少含量的硅烷偶联剂并不能充分处理滑石粉与高密度聚乙烯的表面，使得二者的相界面融合较差，材料整体分散较差，因而所制得的全塑型鼻梁条会出现稍微回弹的现象；对比例1，对比例2关键在于更换了高密度聚乙烯以及滑石粉目数，由表1可以看出，分子量较低的高密度聚乙烯和较高目数的滑石粉对全塑型鼻梁条的制备均不适用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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湿，这些改进和润湿也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料，其特征在于，按照质量百分含量计，制备原料包括高密度聚乙烯60～75％，滑石粉19.5～30％，硅橡胶5～10％和助剂0.2～1％；
所述高密度聚乙烯的密度为0.94～0.98g/cm3，所述高密度聚乙烯的平均分子量为34～40万；
所述滑石粉的粒径为1250～2500目。
2.如权利要求1所述的挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料，其特征在于，在190℃/2.16kg的测试条件下，所述高密度聚乙烯的熔体流动速率为0.2～0.3g/10min；
所述高密度聚乙烯的室温冲击强度≥55KJ/m2。
3.如权利要求1所述的挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料，其特征在于，所述硅橡胶为RBB-2003-30气相法硅橡胶。
4.如权利要求1所述的挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料，其特征在于，所述助剂包括抗静电剂，还包括抗氧剂和/或偶联剂。
5.如权利要求4所述的挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料，其特征在于，所述抗氧剂包括抗氧剂1010和/或抗氧剂168。
6.如权利要求4所述的挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料，其特征在于，所述偶联剂包括硅烷偶联剂。
7.权利要求1～6任一项所述挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将高密度聚乙烯、滑石粉、硅橡胶和助剂混合后，依次进行熔融挤出和造粒，得到所述挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述熔融挤出包括十一个工作温区：一区的温度为160～180℃，二区的温度为170～185℃，三区的温度为185～190℃，四区的温度为185～190℃，五区的温度为190℃，六区的温度为190℃，七区的温度为195℃，八区的温度为190℃，九区的温度为190℃，十区的温度为185℃，十一区的温度为190～195℃；
所述熔融挤出的条件包括：螺杆转速为300～400rpm。
9.权利要求1～6任一项所述的挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料或权利要求7或8所述的制备方法制备得到的挤出级用于口罩鼻梁条全塑型聚乙烯材料在制备口罩鼻梁条中的应用。
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