CN1754908A - Hdpe/pa－6高阻隔性聚合物层状共混材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高阻隔性聚合物层状共混材料及其加工工艺。该阻隔性材料的特点是，其原料成份配比为(质量百分比)：高密度聚乙烯60～88，尼龙PA－6 30～10，相容剂2～10。该材料的加工工艺如下：将干燥好的尼龙6和相容剂与高密度聚乙烯在高速混合机中充分混合10分钟；然后在TE－35型同向排气式双螺杆混炼机上挤出经切粒机切粒得到层状共混物粒料，挤出机螺杆各段及模口温度为180～280℃，喂料频率为5～10rpm，螺杆转速为25～90rpm。该材料对烃类溶剂、空气和潮气有优良的阻隔性。该材料可加工成薄膜、瓶子和容器等产品，显著改善包装产品的阻透性。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种高阻隔性聚合物层状共混材料，尤其是指对烃类溶剂具有优异阻隔性能的聚合物层状共混材料。
背景技术
高分子材料在包装领域中占有越来越重要的地位。与金属和玻璃等传统包装材料相比，它具有质轻、易成型加工、不易破损等优点。但它对气体和有机溶剂的阻隔却较差，这极大地限制了高分子包装材料的应用领域。为了改进这一缺陷，对各种高分子材料的阻隔性研究日益引起了人们的重视，并在世界各国得到了应用。
目前国内外提高塑料容器阻隔性技术主要有3种：表面处理技术、多层共挤技术、共混阻隔技术。表面处理技术是对塑料制品表面进行氟化或磺化处理，或表面涂覆等，由于该技术污染环境严重而使其应用受到限制。而多层共挤技术有投资大、工艺复杂、难回收、对操作者要求高等缺点，目前在我国应用较少。与以上两项技术相比，共混阻隔技术生产工艺简单，设备投资低，在产品回收及原料经济性使用方面具有优势，符合国情，值得开发应用。因此加速对共混阻隔技术的研究，具有重大的现实意义和极好的应用前景。
从上个世纪八十年代起，国外就开始以塑料瓶代替玻璃瓶盛装农药，并开发塑料啤酒瓶，目前，乳油农药、有机溶剂等制剂90％以上均用此包装。塑料包装具有易成型、不易破损、计量准确、轻量化、柔韧和耐用等特点，已成为国际上农药包装的主流。我国农药生产量大，每年农药产量约为30万t，共混阻隔瓶具有较强的市场竞争力。有关资料指出，我国每年农药瓶破损率就达10％～20％，每年如有20％农药产品采用阻隔性聚合物包装，仅消除破损一项，就可每年节约农药多达1.2万t，减少损失约4亿元，我国农药包装的塑料化，即将普及。
共混阻隔技术推广应用前景广阔，今后这一技术将与表面处理、共挤技术一起完成农药包装“以塑料代玻璃”的进程，并在这一过程中展开竞争。应用共混阻隔技术还可开发汽车、摩托车油箱，其阻隔性能比用高分子量聚乙烯制作的油箱要好得多。这一技术使用面宽，可继续开发医药、化工、食品行业的阻隔性容器，符合国内外提高塑料包装阻隔性能，发展阻隔性包装容器的必然趋势。
目前国内外对HDPE/PA-6阻隔材料的研究与开发主要有：
1.江苏工业学院(原江苏石油化工学院)开发完成的共混阻隔中空容器生产技术于1997年通过鉴定，并在国内有关厂家推广。使用该技术生产的100、250、500和1000mL几种规格的阻隔容器获得了江苏昆山汽巴-嘉基公司的质量认可，替代进口产品作为该公司乳油农药的包装(塑料工业，2000，28(6)：36-38)(中国塑料，2003，17(3)：64-67)。
2.四川大学李震等(高分子材料科学与工程，2001，17(3)：153-156)采用共混复合技术制备了HDPE/PA-6阻隔材料在中空吹塑成型机上制得具有层状结构的阻隔中空容器，研究结果认为，适当的熔体粘度比以及良好的相界面粘合对于层状的形成和阻隔性的影响至关重要。
3.中国科技大学的丁运生等人研究了γ-射线辐照法对HDPE/PA6阻隔性材料性能的影响，γ-射线辐照法改变了HDPE与PA6界面的相容性，使其阻隔性能提高。
4.加拿大的O.Rodriguez-Veloz和M.R.Kamal(Advances in PolymerTechnology，Vol.18，No.2，89-108，1999)对HDPE/PA-6层状共混体系进行了研究，制备了阻隔性能比较高的层状共混材料。
以上方法制备虽然性能较好，但是使用的相容剂价格贵，工艺相对复杂，不利于大规模生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既对烃类溶剂、空气和潮气具有高阻隔性能，又机械性能优良、成本较低的阻隔材料以及其加工工艺。
为达到上述目的，本发明采用的解决方案是：一种高阻隔性聚合物层状共混材料，其原料成份配比为(质量百分比)：高密度聚乙烯(HDPE)60～88，尼龙6(PA-6)30～10，相容剂2～10。配方中HDPE赋予材料对空气、潮气的高阻隔性，PA-6赋予材料对有机溶剂的高阻隔性，相容剂可以改善两种物料间的界面粘结性能，赋予材料良好的机械性能，并协同改进材料的阻隔性。
该种高阻隔性聚合物层状共混材料的加工工艺如下：将尼龙6和相容剂充分干燥后，与高密度聚乙烯在高速混合机中充分混合10分钟；然后在TE-35型同向排气式双螺杆混炼机上挤出，经切粒机切粒得到层状共混物粒料，挤出机螺杆各段及模口温度为180～280℃，喂料频率为5～10rpm，螺杆转速为25～90rpm。该工艺是根据配方中所用物料的结构和其熔融流变性能的匹配性来确定的，以确保极性物料以纳米层状结构分散在非极性物料中，极大的发挥共混材料的阻隔性。
用该高阻隔性聚合物层状共混粒料在吹塑机上吹塑制成500ml容器，按照ASTM D2684-89测定其对苯、甲苯和二甲苯的渗透率分别为0.7％、0.45％和0.26％，较纯HDPE容器对苯、甲苯和二甲苯的渗透率分别提高40倍、50倍和60倍。该材料的拉伸强度达到18.5MPa，冲击强度达到5.8×103J·m-2。
具体实施方式
实施例1
按质量百分比取尼龙6为30和相容剂10充分干燥，与高密度聚乙烯70在高速混合机中充分混合，然后在TE-35型同向排气式双螺杆混炼机上挤出得到层状共混物粒料，挤出机螺杆各段及模口温度为200℃、220℃、220℃、230℃、250℃、260℃，喂料频率为5.4rpm，螺杆转速为30rpm。将层状共混物粒料于60℃真空干燥24小时，用复合塑料膜袋包装密封备用。
实施例2
按质量百分比取尼龙6为25和相容剂5充分干燥，与高密度聚乙烯75在高速混合机中充分混合，然后在TE-35型同向排气式双螺杆混炼机上挤出得到层状共混物粒料，挤出机螺杆各段及模口温度为180℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃，喂料频率为8rpm，螺杆转速为70rpm。将层状共混物粒料于60℃真空干燥24小时，用复合塑料膜袋包装密封备用。
实施例3
将实施例1的样品(可加少量色母粒)经单螺杆挤出吹塑机制备成500ml的包装瓶。该瓶对空气、潮气和烃类溶剂有优良的阻隔性能。盛装液体物料后，跌落试验无破损。
实施例4
将实施例2的样品(可加少量色母粒)经单螺杆挤出吹塑机制备成500ml的包装瓶。该瓶对空气、潮气和烃类溶剂有优良的阻隔性能。盛装液体物料后，跌落试验无破损。
Claims (2)
1.一种高阻隔性材料及，其特征是：材料的成分配比为：高密度聚乙烯(HDPE)60～88，尼龙6(PA-6)30～10，相容剂2～10。
2.如权力要求1所述的高阻隔性材料的加工工艺，其特征是：将高密度聚乙烯、尼龙6和相容剂在高速混合机中充分混合10分钟，真空干燥24小时；然后在TE-35型同向排气式双螺杆混炼机上挤出经切粒机切粒得到层状共混物粒料，挤出机螺杆各段及模口温度为180～280℃，喂料频率为5～10rpm，螺杆转速为25～90rpm。
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