CN116041831B - 一种耐候聚乙烯土工膜白色母粒及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐候聚乙烯土工膜白色母粒，按质量份数计，其原料的主要组分为：高密度聚乙烯树脂30份、线性低密度聚乙烯树脂3～7.5份、马来酸酐接枝SEBS1.5～5份、钛白粉60～74份、分散剂0.6～3.5份、耐候剂0.2～1.8份，分散剂的主要组成为聚乙烯蜡、硅烷偶联剂和分散促进剂。该耐候聚乙烯土工膜白色母粒采用高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯和马来酸酐接枝SEBS共混作为基材树脂，通过改进分散剂的组成，将均匀分散于母粒中钛白粉含量提升至65％左右，母粒白度高，粒料之间色差小；适用于聚乙烯土工膜的着色，钛白粉的高含量有助于减小耐候聚乙烯土工膜白色母粒用作土工膜着色剂时的添加量。
Description
技术领域
本发明涉及色母粒生产技术领域，具体涉及一种耐候聚乙烯土工膜白色母粒及其生产方法。
背景技术
土工膜是以塑料薄膜作为防渗基材，与无纺布复合而成的土工防渗材料，引起具有优良的耐候性、耐磨性、耐根系穿刺的隔绝效果，多用于环保、水利、市政、水产养殖等领域。常见的土工膜包括白色和黑色两种，白色土工膜以钛白粉作为着色剂。
用于生产土工膜的白色母粒主要组成为聚乙烯、分散剂、钛白粉、抗氧剂。白色母粒中含有超常量的颜料。白色母粒中钛白粉的含量越大，用于生产相同质量的土工膜所用白色母粒的质量越小。或者基于相同的白色母粒质量、土工膜型号及遮盖力，可生产更多的土工膜。因此，提高白色母粒中钛白粉的含量，并且确保钛白粉在白色母粒中具有高分散性，是提升白色母粒质量的主要方向之一。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种耐候聚乙烯土工膜白色母粒，采用高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯和马来酸酐接枝SEBS共混的树脂基材，优化分散剂的组成，提高白色母粒中高含量钛白粉的分散性能。
为了实现上述技术效果，本发明的技术方案为：一种耐候聚乙烯土工膜白色母粒，按质量份数计，其原料的主要组分为：高密度聚乙烯树脂30份、线性低密度聚乙烯树脂3～7.5份、马来酸酐接枝SEBS1.5～5份、钛白粉60～74份、分散剂0.6～3.5份、耐候剂0.2～1.8份，所述分散剂的主要组成为聚乙烯蜡、硅烷偶联剂和分散促进剂。
更进一步的，高密度聚乙烯树脂30份、线性低密度聚乙烯树脂3～6.5份、马来酸酐接枝SEBS2.5～4份、钛白粉63～74份、分散剂1.5～3份、耐候剂0.5～1.5份，所述分散剂的主要组成为聚乙烯蜡、硅烷偶联剂和分散促进剂。
优选的技术方案为，聚乙烯蜡的质量占所述分散剂总量的70％～82％，硅烷偶联剂的质量占所述分散剂总量的8％～20％；所述分散促进剂的质量占所述分散剂总量的6％～11％。进一步的，聚乙烯蜡的质量占所述分散剂总量的74％～79％，硅烷偶联剂的质量占所述分散剂总量的10％～15％；所述分散促进剂的质量占所述分散剂总量的7％～11％。
优选的技术方案为，所述分散促进剂为选自N-辛基二乙醇胺和具有两个以上C12以上长链烷基的叔胺中的至少一种。进一步的，长链烷基为C12～C18烷基。进一步的，具有两个以上C12以上长链烷基的叔胺为选自双十二烷基甲基叔胺、双十六烷基甲基叔胺、双十八烷基甲基叔胺。
优选的技术方案为，分散促进剂由N-辛基二乙醇胺和具有两个以上C12以上长链烷基的叔胺组成，N-辛基二乙醇胺和叔胺的质量之比为1：(0.2～0.5)。进一步的，分散促进剂中N-辛基二乙醇胺和叔胺的质量之比为1：(0.28～0.4)。
优选的技术方案为，马来酸酐接枝SEBS的接枝率为0.8％～1.0％。
优选的技术方案为，高密度聚乙烯树脂和线性低密度聚乙烯的熔融指数均为19.4～20.6g/10min，熔融指数测试温度为190℃，砝码标准重量为2.16kg。
优选的技术方案为，耐候剂由受阻胺类光稳定剂和邻羟基二苯甲酮类紫外线吸收剂组合而成，受阻胺类光稳定剂和邻羟基二苯甲酮类紫外线吸收剂的质量之比为1:(0.65～0.78)。
本发明的目的之二在于提供一种耐候聚乙烯土工膜白色母粒的生产方法，基于上述的耐候聚乙烯土工膜白色母粒，包括以下步骤：
S1：硅烷偶联剂预处理部分钛白粉，得预处理钛白粉；
S2：将1/2～1/3质量的高密度聚乙烯树脂以及线性低密度聚乙烯树脂、马来酸酐接枝SEBS、未经预处理的钛白粉、聚乙烯蜡、分散促进剂、耐候剂高速剪切混炼，混炼室温度为185～193℃，分散熔融均匀后加入剩余的高密度聚乙烯树脂和预处理钛白粉，升温至195～205℃，再次分散熔融，得高分散熔融混合物；
S3：将S2所得高分散熔融混合物通过单螺杆挤出机挤出，挤出机前段温度为195～205℃，后段温度为210～230℃，模头温度为220～230℃挤出切粒，粒料经脱水、干燥、筛选，得耐候聚乙烯土工膜白色母粒成品。
S2的两步法分散熔融混合物，利于进一步提高钛白粉的分散程度，进一步减小色母粒的色差。
优选的技术方案为，预处理钛白粉占钛白粉总量的40％～50％。
本发明的优点和有益效果在于：
该耐候聚乙烯土工膜白色母粒采用高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯和马来酸酐接枝SEBS共混作为基材树脂，通过改进分散剂的组成，将均匀分散于母粒中钛白粉含量提升至65％左右，母粒白度高，粒料之间色差小；
适用于聚乙烯土工膜的着色，钛白粉的高含量有助于减小耐候聚乙烯土工膜白色母粒用作土工膜着色剂时的添加量。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
分散促进剂
分散促进剂与聚乙烯蜡和硅烷偶联剂同时使用，进一步优化钛白粉在母粒基材树脂中的分散程度。
硅烷偶联剂
硅烷偶联剂的烷氧基与钛白粉表面的羟基反应形成化学键，使钛白粉和聚乙烯这两种材料以化学键连接，提升钛白粉在聚乙烯树脂中的分散性能。硅烷偶联剂的选择范围包括Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、二乙烯基二甲基硅烷、三乙基硅烷、二甲氧基二甲基硅烷苯基三乙氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷，进一步的，硅烷偶联剂为伯氨基硅烷偶联剂，为选自氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
实施例中所用原料均为市购品：
高密度聚乙烯树脂和线性低密度聚乙烯的熔融指数均为20g/10min，熔融指数测试温度为190℃，砝码标准重量为2.16kg；
马来酸酐接枝SEBS的接枝率为0.8％～1.0％，熔融指数为0.8g/10min～1.2g/10min；
钛白粉为氯化法金红石型钛白粉，平均粒径为0.20～0.35μm；
聚乙烯蜡为霍尼韦尔AC-6A。
实施例和对比例单次投料5kg高密度聚乙烯树脂。
实施例1
实施例1耐候聚乙烯土工膜白色母粒的原料包括高密度聚乙烯树脂30份、线性低密度聚乙烯树脂3.5份、马来酸酐接枝SEBS3份、钛白粉73份、分散剂2.5份、耐候剂0.7份；
2.5份的分散剂由1.95份聚乙烯蜡、0.325份硅烷偶联剂和0.225份分散促进剂N-辛基二乙醇胺组成；
0.7份的耐候剂由0.412份受阻胺类光稳定剂700和0.288份的邻羟基二苯甲酮类紫外线吸收剂UV-0组成。
耐候聚乙烯土工膜白色母粒的生产步骤如下：
S1偶联剂预处理钛白粉：将钛白粉烘干，三乙基硅烷用无水乙醇搅拌稀释，将稀释后的三乙基硅烷喷洒于钛白粉表面，高速搅拌机搅拌，然后将钛白粉置于85℃的烘箱中干燥，研磨筛分至与三乙基硅烷处理前的粒径相当；S1中偶联剂处理的钛白粉数量为钛白粉总量的45％；
S2：将1/2质量的高密度聚乙烯树脂以及线性低密度聚乙烯树脂、马来酸酐接枝SEBS、未经预处理的钛白粉、聚乙烯蜡、分散促进剂、耐候剂高速剪切混炼(双转子转速400rpm)，混炼室温度为190±2℃，分散熔融均匀后加入剩余的高密度聚乙烯树脂和预处理钛白粉，升温至200±2℃，再次分散熔融，得高分散熔融混合物；
S3：将S2所得高分散熔融混合物通过单螺杆挤出机挤出，挤出机前段温度为200℃，后段温度为225℃，模头温度为230℃挤出后水下切粒，水温55～60℃；粒料经脱水、干燥、筛选，得耐候聚乙烯土工膜白色母粒成品。
实施例2
实施例2耐候聚乙烯土工膜白色母粒的原料包括高密度聚乙烯树脂30份、线性低密度聚乙烯树脂3.5份、马来酸酐接枝SEBS3份、钛白粉73份、分散剂2.5份、耐候剂0.7份；
2.5份的分散剂由1.95份聚乙烯蜡、0.325份硅烷偶联剂和0.225份分散促进剂双十六烷基甲基叔胺组成；
0.7份的耐候剂由0.412份受阻胺类光稳定剂700和0.288份的邻羟基二苯甲酮类紫外线吸收剂UV-0组成。
耐候聚乙烯土工膜白色母粒的生产步骤同实施例1。
实施例3
实施例3耐候聚乙烯土工膜白色母粒的原料包括高密度聚乙烯树脂30份、线性低密度聚乙烯树脂3.5份、马来酸酐接枝SEBS3份、钛白粉73份、分散剂2.5份、耐候剂0.7份；
2.5份的分散剂由1.95份聚乙烯蜡、0.325份氨丙基三乙氧基硅烷和0.112份N-辛基二乙醇胺和0.113份分散促进剂双十六烷基甲基叔胺组成；
0.7份的耐候剂由0.412份的受阻胺类光稳定剂700和0.288份的邻羟基二苯甲酮类紫外线吸收剂UV-0组成。
耐候聚乙烯土工膜白色母粒的生产步骤同实施例1。
实施例4
实施例4基于实施例3，区别在于：2.5份的分散剂由1.95份聚乙烯蜡、0.325份硅烷偶联剂和0.173份N-辛基二乙醇胺和0.052份分散促进剂双十六烷基甲基叔胺组成。
耐候聚乙烯土工膜白色母粒的生产步骤同实施例1。
对比例1
对比例1耐候聚乙烯土工膜白色母粒的原料包括高密度聚乙烯树脂30份、线性低密度聚乙烯树脂3.5份、马来酸酐接枝SEBS3份、钛白粉73份、分散剂2.5份、耐候剂0.7份；
2.5份的分散剂由2.175份聚乙烯蜡、0.325份硅烷偶联剂；
0.7份的耐候剂由0.412份受阻胺类光稳定剂700和0.288份的邻羟基二苯甲酮类紫外线吸收剂UV-0组成。
耐候聚乙烯土工膜白色母粒的生产步骤同实施例1。
对比例2
对比例2的耐候聚乙烯土工膜白色母粒原料同实施例1，区别在于生产步骤，对比例2的耐候聚乙烯土工膜白色母粒的生产步骤如下：
S1偶联剂预处理原料中所有的钛白粉：将钛白粉烘干，三乙基硅烷用无水乙醇搅拌稀释，将稀释后的三乙基硅烷喷洒于钛白粉表面，高速搅拌机搅拌，然后将钛白粉置于85℃的烘箱中干燥，研磨筛分至与三乙基硅烷处理前的粒径相当；
S2：将高密度聚乙烯树脂、线性低密度聚乙烯树脂、马来酸酐接枝SEBS、预处理钛白粉、聚乙烯蜡、分散促进剂、耐候剂高速剪切混炼(双转子转速400rpm)，混炼室温度为190±2℃，分散熔融均匀后升温至200±2℃，保温分散熔融，得高分散熔融混合物；
S3同实施例1。
对实施例和对比例耐候聚乙烯土工膜白色母粒试样进行检测：
1、颜料分散性能检测：测试标准HG/T4768.5-2014，按照7.3项中混合物2做测试，用LDPE作为基材树脂，1000g测试混合物中含有80g着色剂(8％)，根据混合物料的过滤网压评估分散性能；
2、色差值：测试标准GB/T3979-2008，取样挤出机生产时长中间段色母作为标准样，随机选取20个母粒试样测试LAB值，计算色差；
3、白度值：测试标准ASTM E313-2010，20个试样取平均值；
4、水分含量：测试标准GB/T 6284-2006，20个试样取平均值；实施例和对比例耐候聚乙烯土工膜白色母粒性能检测结果见下表：
以上试样的水分含量满足聚乙烯白色母粒水分标准。
色差值和白度与钛白粉在色母基材树脂中的分散均匀程度相关。基于实施例和对比例中相同的钛白粉含量，20组试样的差值和白度平均值越小，说明在色母基材树脂中的分散均匀程度越差。
对比例1与实施例1形成对照，表明分散促进剂不仅有助于提高钛白粉在色母粒基材树脂中的分散性能，还有助于提升色母粒中的钛白粉在LDPE中的分散效果；
对比例2中S2的加料一次加料，与实施例和对比例1的两次加料相比，对比例2色母基材树脂中的分散均匀程度较差。马来酸酐接枝SEBS与含有氨基的分散促进剂反应，得到接枝形的分散剂，形成架桥作用，进一步提升钛白粉在色母基材树脂中的分散均匀程度。
实施例3和4与实施例1和2形成分散促进剂的对照，实施例3和4采用两种分散促进剂，N-辛基二乙醇胺和双十六烷基甲基叔胺的质量比达1:0.3时，实施例4试样具有更低的色差值和更高的白度。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，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 (7)
1.一种耐候聚乙烯土工膜白色母粒，其特征在于，按质量份数计，其原料的主要组分为：高密度聚乙烯树脂30份、线性低密度聚乙烯树脂3～7.5份、马来酸酐接枝SEBS1.5～5份、钛白粉60～74份、分散剂0.6～3.5份、耐候剂0.2～1.8份，所述分散剂的主要组成为聚乙烯蜡、硅烷偶联剂和分散促进剂；
聚乙烯蜡的质量占所述分散剂总量的70％～82％，硅烷偶联剂的质量占所述分散剂总量的8％～20％；所述分散促进剂的质量占所述分散剂总量的6％～11％；
所述分散促进剂为选自N-辛基二乙醇胺和具有两个以上C12以上长链烷基的叔胺中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的耐候聚乙烯土工膜白色母粒，其特征在于，分散促进剂由N-辛基二乙醇胺和具有两个以上C12以上长链烷基的叔胺组成，N-辛基二乙醇胺和叔胺的质量之比为1：(0.2～0.5)。
3.根据权利要求1所述的耐候聚乙烯土工膜白色母粒，其特征在于，马来酸酐接枝SEBS的接枝率为0.8％～1.0％。
4.根据权利要求1所述的耐候聚乙烯土工膜白色母粒，其特征在于，高密度聚乙烯树脂和线性低密度聚乙烯的熔融指数均为19.4～20.6g/10min，熔融指数测试温度为190℃，砝码标准重量为2.16kg。
5.根据权利要求1所述的耐候聚乙烯土工膜白色母粒，其特征在于，耐候剂由受阻胺类光稳定剂和邻羟基二苯甲酮类紫外线吸收剂组合而成，受阻胺类光稳定剂和邻羟基二苯甲酮类紫外线吸收剂的质量之比为1:(0.65～0.78)。
6.一种如权利要求1至5中任意一项所述的耐候聚乙烯土工膜白色母粒的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：硅烷偶联剂预处理部分钛白粉，得预处理钛白粉；
S2：将1/2～1/3质量的高密度聚乙烯树脂以及线性低密度聚乙烯树脂、马来酸酐接枝SEBS、未经预处理的钛白粉、聚乙烯蜡、分散促进剂、耐候剂高速剪切混炼，混炼室温度为185～193℃，分散熔融均匀后加入剩余的高密度聚乙烯树脂和预处理钛白粉，升温至195～205℃，再次分散熔融，得高分散熔融混合物；
S3：将S2所得高分散熔融混合物通过单螺杆挤出机挤出，挤出机前段温度为195～205℃，后段温度为210～230℃，模头温度为220～230℃，挤出切粒，粒料经脱水、干燥、筛选，得耐候聚乙烯土工膜白色母粒成品。
7.根据权利要求6所述的耐候聚乙烯土工膜白色母粒的生产方法，其特征在于，预处理钛白粉占钛白粉总量的40％～50％。
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