專利名稱：：一種高強高韌高流動性滾塑專用料及其制備方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于化工領域，涉及一種適用于滾塑成型工藝的高強高韌高流動性專用料及其制備方法。
背景技術：
：滾塑又稱旋轉模塑，是生產(chǎn)中空塑料制品的工藝方法之一。其基本工藝過程是將定量的粉狀樹脂裝入模具，在對模具加熱的同時使模具繞互相垂直的兩個軸向旋轉，從而使樹脂熔融并借助重力作用均勻地涂布于模腔表面，最后經(jīng)冷卻脫模后得到制品。滾塑工藝大部分使用的特種線性低密度聚乙烯(LLDPE)材料進行生產(chǎn)。滾塑是一種重要的塑料加工模式，目前國內尚沒有專用的滾塑材料生產(chǎn)，大部分廠家選用國外進口的LLDPE進行滾塑加工，即便如此，廠家可選用的滾塑專用料的牌號仍然很少，對于一部分要求薄壁高剛性的大型制件，目前的牌號無法滿足質量或成本的要求。CN1036392A公開了一種在滾塑基料中加入1%_50%的填充料進行造粒加工的方法，提到可提高材料的剛性(拉伸強度)，但并沒有給出具體的制造方法和改良剛性的效果，從理論上分析，這種簡單加入填充料的方式，會大幅度下降材料的韌性，造成產(chǎn)品發(fā)脆，失去使用效果?！端芰稀冯s志在2002年第6期刊登了劉圣軍等人發(fā)表的《共混改性聚乙烯滾塑專用樹脂的研制》，公開了利用LLDPE和高密度聚乙烯(HDPE)進行共混提高滾塑材料剛性的方法，但由于加入HDPE，材料的韌性大幅下降。對于滾塑級LLDPE，高剛性意味著可以減少制品壁厚，高韌性意味著制品可以承載更大的沖力力，高流動性意味著制品表面可以消除或減少氣泡，并縮短加工時間。對滾塑級LLDPE而言，要同時滿足這三個條件是不容易的，通常提高剛性就意味著降低韌性和流動性，提高流動性就意味著降低剛性。利用納米蒙脫土增強增韌LLDPE已經(jīng)被很多人研究，但納米蒙脫土如何在雙螺桿共混的工藝下達到充分分散一直是沒有良好解決的問題。有人利用超聲波，但在大規(guī)模生產(chǎn)上難以實現(xiàn)；有人利用馬來酸酐接枝PE進行二次造粒，但帶來了氣味無法消除等弱點，在滾塑級LLDPE的改性上，目前尚未有人進行公開報道。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處提供一種用于滾塑成型工藝的高強高韌高流動性的專用材料。本發(fā)明的另一個目的在于提供上述高強高韌高流動性的專用材料的制備方法。本發(fā)明通過以下技術方案，制作出適合滾塑成型工藝的高強高韌高流動性的滾塑專用材料，其特征在于該滾塑專用料由下列各組分組成(以配方組分總和為100%計)(A)質量百分比60%_90%的線性低密度聚乙烯；(B)質量百分比9.5%-19.2%的福照高密度聚乙烯；(C)質量百分比0.5%—20%的納米蒙脫土；(D)質量百分比0—0.8%的成核劑。本發(fā)明所使用的線性低密度聚乙烯是由乙烯和丁烯、乙烯和己烯或乙烯和辛烯共聚而得，熔體流動速率在2-10g/10min，密度在0.925-0.940§/，3之間，耐環(huán)境應力開裂性能大于300h。這種線性低密度聚乙烯，可以由一種符合要求的商品化線性低密度聚乙烯構成，也可以由兩種以上不同牌號的商品化線性低密度聚乙烯混合構成，常用市售產(chǎn)品。本發(fā)明所使用的高密度聚乙烯，熔體流動速率在2-10g/10min之間，密度在0.940-0.960g/cm3之間。額照高密度聚乙烯是高密度聚乙烯經(jīng)過紫外線或臭氧輻照，在高密度聚乙烯鏈上形成C=0，C-O，C(=0)-0等極性基團。在研究中我們發(fā)現(xiàn)，利用臭氧/紫外線輻照后的HDPE對納米蒙脫土進行插層處理，再和滾塑級LLDPE進行共混，可以同時大幅度提高LLDPE的剛性、韌性和流動性，并且LLDPE的零剪切黏度沒有升高，不會影響滾塑的成型工藝，由該材料制作的滾塑制品，沒有發(fā)生制件不良的情況。本發(fā)明所使用的納米蒙脫土，蒙脫土含量》95%，徑厚比》150，粒度99.9%通過150目，疊層厚度《25nm。在上述材料中再加入一定量的特定成核劑，可以進一步提高材料的剛性而不影響加工性能。本發(fā)明所使用的成核劑為山梨醇類成核劑，如083(二亞芐叉山梨醇)、^1085(1,3;2，4-二對甲基芐叉山梨醇)或DMDBS(二(3，4-二甲基二芐叉)山梨醇)等。按照上述配方，本發(fā)明高強高韌高流動性滾塑專用料的制備包括以下步驟步驟一將高密度聚乙烯在塑料磨粉機中研磨成35目以上的粉體，研磨工藝為轉速3200-5000轉/分鐘，磨盤溫度50-65°C;步驟二將經(jīng)步驟一處理的高密度聚乙烯放在密閉容器中，加溫到40-6(TC，同時通以臭氧置換容器中的空氣，打開紫外輻照裝置處理10-20min，得到輻照高密度聚乙烯(B);步驟三按上述配方取輻照高密度聚乙烯(B)、納米蒙脫土(C)和成核劑(D)在塑料混合機中充分混合得混合物，混合工藝混合時間2-10min,轉速5-60轉/分鐘；步驟四將經(jīng)步驟三處理所得混合物用雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造成填充母粒(H)，擠出工藝參數(shù)為熔體溫度160-200°C，螺桿轉速100-500轉/分鐘，混煉時間1-10min;步驟五按上述配方取線性低密度聚乙烯(A)和經(jīng)步驟四處理所得母粒(H)在塑料混合機中混合，混合時間2-5min，轉速5-60轉/分鐘；步驟六將通過步驟五得到的混合物用雙螺桿擠出機再次熔融共混，擠出造成粒，擠出工藝參數(shù)為熔體溫度160-200°C，螺桿轉速100-500轉/分鐘，混煉時間l-10min;步驟七將步驟六得到的粒料在塑料磨粉機中研磨成35目以上的粉體，研磨工藝為轉速3200-5000轉/分鐘;磨盤溫度50墨65。C。上述制備步驟可簡單地表示為圖1所示的流程。在材料的加工過程中，由于加工或制品的需要，填加相應的潤滑劑、顏料、填料、阻燃劑、抗紫外線劑、抗氧劑等其他助劑，并不影響本發(fā)明的效果。本發(fā)明利用臭氧和紫外線輻照的HDPE插層納米蒙脫土，使納米蒙脫土充分充分分散在聚乙烯(PE)中，通過二步法制作出高強高韌高流動性的適合滾塑工藝生產(chǎn)的PE粉末，具有成本低、效果顯著的優(yōu)點。本發(fā)明制備方法制得的高強高韌高流動性的滾塑專用材料，滿足滾塑加工工藝要求，其拉伸強度可以高達20-28.2Mpa，彎曲模量可高達810-1460Mpa，沖擊強度可高達41-70KJ/m2,熔體流動速率可高達6.1-14.5g/10min。本發(fā)明為滾塑行業(yè)提供了一種新型的綜合性能優(yōu)異的原材料，在大型滾塑制件、復雜形狀的滾塑制件應用領域中有著不可或缺的作用，本發(fā)明工藝流程較簡單，成本可控，有著廣闊的應用前景。圖1為高強高韌高流動性滾塑專用料制備工藝流程圖。圖中，A為線性低密度聚乙烯，B為輻照高密度聚乙烯，C為納米蒙脫土，D為成核劑，H為母粒。具體實施方式下面通過實施例對本發(fā)明進行具體描述，有必要在此指出的是，以下實施例只用于對本發(fā)明進行進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。一般性說明以下實施例采用的線性低密度聚乙烯熔體流動速率2-10g/10rain，密度0.925-0.940g/cm'i，耐環(huán)境應力開裂性能大于300h;高密度聚乙烯熔體流動速率2-10g/10min，密度0.940-0.960g/cm:i;納米蒙脫土蒙脫土含量》95%，徑厚比》150，粒度99.9%通過150目，疊層厚度《25nm;成核劑為山梨醇類成核劑。本發(fā)明中使用的材料均為市售，實施所用典型的材料為線性低密度聚乙烯韓國SK公司，PE500U高密度聚乙烯揚子石化，PE5000S納米蒙脫土浙江豐虹粘土化工有限公司，DK-4MDBS:山西省化工研究院，TM-5材料性能和效果的測試項目的方法為<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例1配方(A)質量百分比60X的線性低密度聚乙烯PE500U;(B)質量百分比19.2X的輻照高密度聚乙烯PE5000S;(C)質量百分比20X的納米蒙脫土DK-4;(D)質量百分比0.8X的MDBSTM-5。上述組分通過以下工藝方法制得滾塑專用料1、原材料處理在轉速為5000轉/分，磨盤溫度為65'C的工藝條件下，將高密度聚乙烯PE5000S在塑料磨粉機中研磨成35目以上的粉體，放在密閉容器中，加溫到6(TC，同時通以臭氧置換容器中的空氣，打開紫外輻照裝置處理20min，得輻照高密度聚乙烯PE5000S。2、母粒制造將按上述比例稱取的B和C、D倒在塑料混合機中，在混合時間10min，轉速60轉/分鐘的工藝條件下充分混合后放料得混合物。將混合物用雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造成填充母粒。擠出工藝參數(shù)為熔體溫度200°C，螺桿轉速500rpm，混煉時間10min。3、產(chǎn)品制造將所得填充母粒和按上述比例稱取的A放入塑料混合機中，在混合時間3min，轉速30轉/分鐘的工藝條件下混合，將混合物用雙螺桿擠出機再次熔融共混，擠出造成粒。擠出工藝參數(shù)為熔體溫度180'C，螺桿轉速300rpm，混煉時間5min;在轉速為4000轉/分，磨盤溫度為6(TC的工藝下，將造粒得到的粒料在塑料磨粉機中研磨成35目以上的粉體。其性能測試結果見表l。實施例2配方(A)質量百分比90%的線性低密度聚乙烯PE500U;(B)質量百分比9.5%的輻照高密度聚乙烯PE5000S;(C)質量百分比0.5X的納米蒙脫土DK-4。上述組分通過以下工藝方法制得滾塑專用料-1、原材料處理在轉速為3200轉/分，磨盤溫度為50。C的工藝條件下，將高密度聚乙烯PE5000S在塑料磨粉機中研磨成35目以上的粉體，放在密閉容器中，加溫到4(TC，同時通以臭氧置換容器中的空氣，打開紫外輻照裝置處理10min，得輻照高密度聚乙烯PE5000S。2、母粒制造將按上述比例稱取的B和C倒在塑料混合機中，在混合時間3min，轉速10轉/分鐘的工藝條件下充分混合后放料得混合物。將混合物用雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造成填充母粒。擠出工藝參數(shù)為熔體溫度160。C,螺桿轉速100rpm，混煉時間2min。3、產(chǎn)品制造將填充母粒和按上述比例稱取的A放入塑料混合機中，在混合時間5min，轉速60轉/分鐘的工藝條件下混合，將混合物用雙螺桿擠出機再次熔融共混，擠出造成粒。擠出工藝參數(shù)為熔體溫度20(TC，螺桿轉速500rpm，混煉時間10min;在轉速為5000轉/分，磨盤溫度為65'C的工藝下，將造粒得到的粒料在塑料磨粉機中研磨成35目以上的粉體。其性能測試結果見表l。實施例3配方(A)質量百分比65X的線性低密度聚乙烯PE500U;(B)質量百分比27.65%的輻照高密度聚乙烯PE5000S;(C)質量百分比7X的納米蒙脫土DK-4;(D)質量百分比O.35X的MDBSTM-5。上述組分通過以下工藝方法制得滾塑專用料1、原材料處理在轉速為4000轉/分，磨盤溫度為55。C的工藝條件下，將高密度聚乙烯PE5000S在塑料磨粉機中研磨成35目以上的粉體，放在密閉容器中，加溫到50'C，同時通以臭氧置換容器中的空氣，打開紫外輻照裝置處理20min，得輻照高密度聚乙烯PE5000S。2、母粒制造將按上述比例稱取的B和C、D倒在塑料混合機中，在混合時間10min，轉速60轉/分鐘的工藝條件下充分混合后放料得混合物。將混合物用雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造成填充母粒。擠出工藝參數(shù)為熔體溫度180。C，螺桿轉速300rpm,混煉時間5min。3、產(chǎn)品制造將填充母粒和按上述比例稱取的A放入塑料混合機中，在混合時間2min，轉速10轉/分鐘的工藝條件下混合，將混合物用雙螺桿擠出機再次熔融共混，擠出造成粒。擠出工藝參數(shù)為熔體溫度160'C，螺桿轉速100rpm，混煉時間3min。在轉速為3200轉/分，磨盤溫度為50'C的工藝下，將造粒得到的粒料在塑料磨粉機中研磨成35目以上的粉體。其性能測試結果見表l。實施例4配方(A)質量百分比65%的線性低密度聚乙烯；(B)質量百分比28%的輻照高密度聚乙烯；(C)質量百分比7%的納米蒙脫土。實施方法同實施例3，其性能測試結果見表l。實施例5對比方案為，將材料按下面比例放入塑料混合機中，在混合時間2min,轉速10轉/分鐘的工藝條件下混合，將混合物用雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造成粒。擠出工藝參數(shù)為熔體溫度160'C，螺桿轉速100rpm，混煉時間3min。材料用量變化為(A)質量百分比65X的線性低密度聚乙烯PE500U;(B)質量百分比27.7X的高密度聚乙烯PE5000S;(C)質量百分比7X的納米蒙脫土DK-4;(D)質量百分比0.3X的MDBSTM-5。在轉速為3200轉/分，磨盤溫度為50'C的工藝下，將造粒得到的粒料在塑料磨粉機中研磨成35目以上的粉體。其性能測試結果見表l。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>權利要求1.一種高強高韌高流動性滾塑專用料，其特征在于該滾塑專用料由下列各組分組成(A)質量百分比60-90％的線性低密度聚乙烯；(B)質量百分比9.5-19.2％的輻照高密度聚乙烯；(C)質量百分比0.5-20％的納米蒙脫土；(D)質量百分比0-0.8％的成核劑。2、根據(jù)權利要求1所述高強高韌高流動性滾塑專用料，其特征在于所述的線性低密度聚乙烯是由乙烯和丁烯、乙烯和己烯或乙烯和辛烯共聚而得，熔體流動速率2-10g/10min，密度0.925-0.940g/cm3，耐環(huán)境應力開裂性能大于300h。3、根據(jù)權利要求l所述高強高韌高流動性滾塑專用料，其特征在于所述的高密度聚乙烯的熔體流動速率2-10g/10min，密度0.940-0.960g/cm3。4、根據(jù)權利要求1所述高強高韌高流動性滾塑專用料，其特征在于所述的輻照高密度聚乙烯是高密度聚乙烯經(jīng)過紫外線或臭氧輻照。5、根據(jù)權利要求1所述高強高韌高流動性滾塑專用料，其特征在于所述的納米蒙脫土中蒙脫土含量》95%，徑厚比》150，粒度99.9%通過150目，疊層厚度《25nm。6、根據(jù)權利要求1所述高強高韌高流動性滾塑專用料，其特征在于所述成核劑為山梨醇類成核劑。7、根據(jù)權利要求6所述高強高韌高流動性滾塑專用料，其特征在于所述山梨醇類成核劑為二亞芐叉山梨醇、1,3;2,4-二對甲基芐叉山梨醇或二(3，4-二甲基二芐叉)山梨醇。8、權利要求1所述的高強高韌高流動性滾塑專用料的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟步驟一將高密度聚乙烯在塑料磨粉機中研磨成35目以上的粉體，研磨工藝為轉速3200-5000轉/分鐘，磨盤溫度50-65'C;步驟二將經(jīng)步驟一處理的高密度聚乙烯放在密閉容器中，加溫到40-60°C，同時通以臭氧置換容器中的空氣，打開紫外輻照裝置處理10-20min，得到輻照高密度聚乙烯；步驟三按配方取輻照高密度聚乙烯、納米蒙脫土和成核劑在塑料混合機中充分混合得混合物，混合工藝混合時間2-10min，轉速5-60轉/分鐘；步驟四將經(jīng)步驟三處理所得混合物用雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造成填充母粒，擠出工藝參數(shù)為熔體溫度160-200'C，螺桿轉速100-500轉/分鐘，混煉時間l-10min;步驟五按配方取線性低密度聚乙烯和經(jīng)步驟四處理所得母粒在塑料混合機中混合，混合時間2-5min，轉速5-60轉/分鐘；步驟六將通過步驟五得到的混合物用雙螺桿擠出機再次熔融共混，擠出造成粒，擠出工藝參數(shù)為熔體溫度160-200°C,螺桿轉速100-500轉/分鐘，混煉時間l-10min;步驟七將步驟六得到的粒料在塑料磨粉機中研磨成35目以上的粉體，研磨工藝為轉速3200-5000轉/分鐘;磨盤溫度50-65。C。全文摘要本發(fā)明公開了一種高強高韌高流動性滾塑專用料及其制備方法，該滾塑專用料由下列質量百分比的各組分組成線性低密度聚乙烯60-90％；輻照高密度聚乙烯9.5-19.2％；納米蒙脫土0.5-20％；成核劑0-0.8％。本發(fā)明高強高韌高流動性的滾塑專用材料滿足滾塑加工工藝要求，其拉伸強度高達20-28.2MPa，彎曲模量高達810-1460MPa，沖擊強度高達41-70KJ/m²，熔體流動速率高達6.1-14.5g/10min，為滾塑行業(yè)提供了一種新型的綜合性能優(yōu)異的原材料，在大型滾塑制件、復雜形狀的滾塑制件應用領域中有著不可或缺的作用。本發(fā)明采用的工藝流程簡單，成本可控，有著廣闊的應用前景。文檔編號B29C47/38GK101265343SQ200810023368公開日2008年9月17日申請日期2008年4月9日優(yōu)先權日2008年4月9日發(fā)明者汾吳,原溫,蔣頂軍申請人:南京聚隆化學實業(yè)有限責任公司;南京聚隆工程塑料有限公司