一種快速成型高密度聚乙烯組合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 一種快速成型高密度聚乙烯組合物及其制備方法，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具 體涉及一種中空容器、異型材的聚乙烯組合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 高密度聚乙烯（HDPE)是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂，廣泛應(yīng)用于中空容 器、管材、薄膜、電線電纜、片材、型材等領(lǐng)域。不論HDPE應(yīng)用于何種領(lǐng)域，采用何種加工工 藝，獲得性能優(yōu)異的制品，并能提高制品的加工成型速率，提高生產(chǎn)效率，都是共同追求的 目標(biāo)。
[0003] 提1? HDPE的結(jié)晶溫度和結(jié)晶速率，可以提1?其制品的成型速率，提1?生廣效率。 HDPE的結(jié)晶改性主要通過(guò)加入有機(jī)或無(wú)機(jī)的成核劑，目前應(yīng)用最多的有機(jī)成核劑有：二亞 芐山梨糖醇類、脫氫松香酸類和有機(jī)磷酸鹽等有機(jī)小分子成核劑，他們?cè)诟纳凭酆衔锝Y(jié)晶 行為及性能的同時(shí)，存在分散不佳易于從聚合物中析出的問(wèn)題。無(wú)機(jī)的成核劑有：滑石粉、 碳酸氫鈉、氧化鋅等，但無(wú)機(jī)的成核劑的成核效果差。采用聚合物做成核劑，聚合物間通過(guò) 分子鏈的相互作用更容易分散均勻，但目前對(duì)用作成核劑的聚合物的結(jié)構(gòu)和用量的報(bào)道較 少。
[0004] 美國(guó)專利US5082902提供了一種適用于注塑或旋轉(zhuǎn)成型加工的共混改性樹脂，將 HDPE與LLDPE按50/50重量百分比混配，得到的共混改性樹脂結(jié)晶半周期比LLDPE的結(jié)晶 半周期縮短，沖擊能提高。這一專利的共混樹脂較純HDPE的剛性下降，制成大型容器后，盛 裝液體或堆碼時(shí)易彎曲變形，使制品使用壽命縮短。
[0005] 中國(guó)專利CN102197082A提供了一種具有更快的結(jié)晶速率和改善的抗環(huán)境應(yīng)力開 裂性的聚乙烯，該聚乙烯組合物包含成核劑和多峰聚乙烯組合物，該組合物用于制造飲料 瓶蓋。該組合物采用多峰聚乙烯組合物中加入成核劑實(shí)現(xiàn)更快的結(jié)晶速率，但是所用成核 劑為有機(jī)成核劑價(jià)格昂貴，生產(chǎn)成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種經(jīng)濟(jì)又結(jié)晶溫度高 時(shí)間短，尺寸穩(wěn)定性好的一種快速成型高密度聚乙烯組合物及其制備方法。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：該快速成型高密度聚乙烯組合物， 其特征在于：采用在聚乙烯A中加入聚乙烯B和添加劑母料共混造粒后制得；其重量份組 成為：聚乙烯A75?90份；聚乙烯ΒΚΓ25份；添加劑母料0. 06、. 15份； 其中聚乙烯A的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率（21.6Kg)為：TlOg/lOmin，密度為0.94(T0.950g/ cm3 ； 聚乙烯B的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率（21. 6Kg)為I. 7?2. 5g/10min，密度為0. 95(H). 955g/ cm3,重均分子量在4(Γ60萬(wàn)，為乙烯與丙烯或丁烯共聚單體的共聚物，共聚單體為丙烯 時(shí)，丙烯與乙烯的摩爾比為（0. 〇1~〇. 02) :1，共聚單體為丁烯時(shí)，丁烯與乙烯的摩爾比為 (0. 003^0. 005) ：1 ； 添加劑母料為低密度聚乙烯、納米碳酸鈣和滑石粉按質(zhì)量比3 :2 :1的混合擠出物。
[0008] 優(yōu)選的，所述的納米碳酸鈣為經(jīng)過(guò)硬脂酸或偶聯(lián)劑表面處理劑表面活化處理的納 米碳酸鈣，納米碳酸鈣和表面處理劑的質(zhì)量比為100 :1。
[0009] 優(yōu)選的，所述的表面處理劑用乙醇或丙酮稀釋劑稀釋，表面處理劑和稀釋劑的質(zhì) 量比為1 : (3飛），表面處理劑和稀釋劑在高速攪拌機(jī)混合1~3分鐘。納米碳酸鈣本身更容易 分散，在硬脂酸或偶聯(lián)劑表面處理后與聚乙烯大分子的相容性更好，分散更均勻。表面處理 劑在稀釋后能更容易與納米碳酸鈣吸附，表面更均勻，在組合物中又不會(huì)影響大分子結(jié)晶， 也不會(huì)是碳酸鈣發(fā)生遷移，增加穩(wěn)定性。
[0010] 優(yōu)選的，所述的滑石粉為經(jīng)過(guò)分散劑處理的超細(xì)滑石粉，以增加超細(xì)滑石粉在聚 乙烯組合物中的分散效果；超細(xì)滑石粉和分散劑的質(zhì)量比為100 :3。
[0011] 優(yōu)選的，所述的分散劑為聚乙烯蠟或氧化聚乙烯蠟。
[0012] 所述低密度聚乙烯的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率（2. 16Kg)為2.0g/10min，密度為 0. 89(T〇. 921g/cm3。其分子間的空隙正適合處理后的納米碳酸鈣和滑石粉依附，能將其均 勻分散。
[0013] 所述添加劑母料的各組份低密度聚乙烯、納米碳酸鈣和滑石粉在高速攪拌機(jī)中混 合:TlO分鐘混合均勻后加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融、塑化、擠出、造粒，制得添加劑母料。 所述的造粒溫度為17(T180°C。添加劑母料為預(yù)制的組合物，將三者的作用統(tǒng)一發(fā)揮并提高 其中組份與主、聚乙烯B分子鏈的相容性，更易混合均勻，整體也無(wú)法遷移，保證了結(jié)晶均 勻和性能穩(wěn)定。
[0014] 本發(fā)明中聚乙烯B的選取相當(dāng)關(guān)鍵，所選擇聚乙烯B為分子主鏈長(zhǎng)，支鏈少且支鏈 短的聚乙烯，而且選擇重均分子量在4(Γ60萬(wàn)的聚乙烯。這樣影響其熔體質(zhì)量流動(dòng)速率和 密度得以在聚乙烯A之間更好的分散并與其結(jié)合，使結(jié)晶溫度高、時(shí)間短，結(jié)晶均勻。在其 長(zhǎng)主鏈的作用下成型后尺寸穩(wěn)定性好。
[0015] 一種上述的快速成型高密度聚乙烯組合物的制備方法，其特征在于，制備步驟為： 將聚乙烯Α、聚乙烯Β、添加劑母料按上述重量份配料后，再混合攪拌均勻，將混合均勻的物 料加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融、塑化、擠出、造粒，擠出溫度為21(T22(TC ;其中添加劑母料 的組份低密度聚乙烯、納米碳酸鈣和滑石粉在高速攪拌機(jī)中混合:TlO分鐘混合均勻后加 入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融、塑化、擠出、造粒制得；上述量的納米碳酸鈣與表面處理劑在高 速攪拌機(jī)中混合:Γ5分鐘后將高速攪拌機(jī)加熱到80°C?100°C再攪拌混合:Γ5分鐘進(jìn)行表 面活化處理；上述量的滑石粉和分散劑在高速攪拌混合器中混合:TlO分鐘進(jìn)行處理。
[0016] 所述的添加劑母料的造粒溫度為17(Tl80°C。
[0017] 所述的雙螺桿擠出機(jī)的螺桿直徑70mm，螺桿長(zhǎng)徑比為25,螺桿與料筒的間隙為 0. 3 mm，在螺桿的計(jì)量段裝配有三組捏合塊，三組捏合塊從進(jìn)料端到出料端依次為一組 90°捏合塊、一組60°捏合塊和一組45°捏合塊；90°捏合塊內(nèi)相鄰捏合片間中垂線的夾 角為90°，60°捏合塊內(nèi)相鄰捏合片間中垂線的夾角為60°，45°捏合塊內(nèi)相鄰捏合片間 中垂線的夾角為45°。捏合塊依次排列的安裝方式組合起來(lái)構(gòu)成混煉區(qū)，在擠出過(guò)程中，使 組合物易于剪切分散，利于成核結(jié)晶。捏合塊由機(jī)加工一次成型，每組捏合塊包括多片捏合 片，多片捏合片以其中心的定位孔為軸心成夾角旋轉(zhuǎn)分布構(gòu)成捏合塊。
[0018] 本發(fā)明所述的組合物，可以采用吹塑、擠出加工工藝成型制品。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種快速成型高密度聚乙烯組合物及其制備方法所具 有的有益效果是：本發(fā)明聚乙烯組合物的主物料采用兩種密度和熔體質(zhì)量流動(dòng)速率的聚乙 烯配合，是不同長(zhǎng)度主鏈和側(cè)鏈的大分子鏈間相互影響相互配合，在改善聚合物結(jié)晶行為 及性能的同時(shí)，保證添加劑分散均勻不易析出。所使用的添加劑進(jìn)行預(yù)制造粒，以整體形式 添加，能與主物料完美的相容，分散更均勻，更不易析出。制備所用的雙螺桿擠出機(jī)捏合片 搭配更合理，在擠出過(guò)程中，使組合物易于剪切分散，利于成核結(jié)晶。本發(fā)明組合物的結(jié)晶 溫度高，結(jié)晶時(shí)間短，在生產(chǎn)制品時(shí)成型速度快、制品的尺寸穩(wěn)定性好。且本發(fā)明所選用的 各種組份價(jià)格較低，在保證產(chǎn)品易于成型加工的同時(shí)，大大降低了原料成本，生產(chǎn)更經(jīng)濟(jì)。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1是雙螺桿擠出機(jī)三組捏合塊的安裝位置示意圖。
[0021] 圖2是90。捏合塊主視圖。
[0022] 圖3是圖2中90°捏合塊的左視圖。
[0023] 圖4是60。捏合塊主視圖。
[0024] 圖5是圖4中60°捏合塊的左視圖。
[0025] 圖6是45。捏合塊主視圖。
[0026] 圖7是圖6中45°捏合塊的左視圖。
[0027] 其中：1、捏合片2、定位孔3、90°捏合塊4、60°捏合塊5、45°捏合塊。
[0028] 圖1~7是本發(fā)明的最佳實(shí)施例，下面結(jié)合附圖1~7對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 參照附圖1~7 :本發(fā)明所使用的雙螺桿擠出機(jī)在螺桿的計(jì)量段裝配的三組捏合 塊，三組捏合塊從進(jìn)料端到出料端依次為一組90°捏合塊3、一組60°捏合塊4和一組 45°捏合塊5 ;90°捏合塊3內(nèi)相鄰捏合片1間中垂線的夾角為90°，60°捏合塊4內(nèi)相鄰 捏合片1間中垂線的夾角為60°，45°捏合塊5內(nèi)相鄰捏合片1間中垂線的夾角為45°。 捏合塊依次排列的安裝方式組合起來(lái)構(gòu)成混煉區(qū)，在擠出過(guò)程中，使組合物易于剪切分散， 利于成核結(jié)晶。捏合塊由機(jī)加工一次成型，每組捏合塊包括多片捏合片1