CN104558784A - 快速成型聚烯烃滚塑组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种快速成型滚塑聚烯烃组合物及其制备方法，属于聚烯烃组合物领域。本发明所述的快速成型聚烯烃滚塑组合物，包含以下重量份数的原料：聚乙烯100份、母料1～10份；母料为成核剂、交联剂、润滑剂及茂金属聚乙烯（MPE）的混合物；本组合物通过优选助剂及对助剂特殊的处理工艺，使聚烯烃类滚塑原料尽可能减小产生气泡的尺寸、利于气泡的排除，从而达到了降低滚塑加工周期的目的；制备4mm制品时可减少加热时间5min，冷却时间5min。

Description

快速成型聚烯烃滚塑组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚烯烃组合物，特别是涉及一种快速成型滚塑用聚烯烃组合物及其制备方法。
背景技术
滚塑成型又称旋转成型或回转成型，是将塑料粉末加入模具中，然后加热模具并使之沿两个互相垂直的轴连续旋转，模具内树脂在重力和热量的作用下逐渐均匀地涂布、熔融粘附在模具内表面上，形成所需要的形状，然后冷却模具，脱模得到制品。
滚塑这种加工方式决定了其生产过程较长，对于壁厚6mm的LLDPE制品，一般加热时间为30min，风冷时间30min（由于水冷对模具有损伤，一般6mm制品不会采用水冷降温方式）；对于壁厚更厚的大型储罐类制品，时间会更长。成型周期长是滚塑加工方式的一大缺点，而目前的降低滚塑成型周期的研究更多地是通过滚塑设备来完成，如对模内空气进行加热、冷却，对原料方面的研究几乎是空白。
提高聚丙烯、注塑及吹塑级PE的快速成型性一般是通过添加成核剂，以提高其结晶温度及半结晶时间，从而在注塑、吹塑时能够达到快速成型的目的。但对于滚塑加工方式而言，一方面由于滚塑原料必须为粉料，而且加工过程为无压状态，所以不可避免会存在气泡，而较长的工艺是为了保证气泡有充足的时间向内层扩散并消失；另一方面滚塑工艺相对其他加工方式而言冷却速率相对较低，如聚丙烯一样只添加成核剂对成型周期影响较小，而且滚塑级聚烯烃的熔体质量流动速率（MFR）较高，任何添加物在滚塑加工时，由于熔融时添加物及原料本身熔点、熔体黏度、结晶度等方面存在差异，会使制品的冲击、拉伸等性能下降，所以必须通过特殊的手段对添加物进行处理，从而保证添加物及基体树脂性质均一，才能达到应有的效果。
美国专利US5082902提供了一种适用于注塑或旋转成型加工的共混改性树脂，是将HDPE与LLDPE按比例混配，得到的共混改性树脂半结晶温度比HDPE的半结晶温度短，能缩短成型周期且冲击性能提高。该专利缺点是由于LLDPE与HDPE的熔点与密度存在差异，滚塑后LLDPE与HDPE易于分层，对制品性能不利。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够快速成型的滚塑用聚烯烃组合物，同时提供了其简单、利于操作制备方法。
本发明所述的快速成型聚烯烃滚塑组合物，包含以下重量份数的原料：
a、聚乙烯 100份
b、母料   1～10份；
所述母料为成核剂、交联剂、润滑剂及茂金属聚乙烯（MPE）的混合物；
其中：
所述的聚乙烯为滚塑级，熔体质量流动速率（MFR2.16kg）为2～10g/10min，密度0.930～0.950g/cm3；
成核剂：交联剂：润滑剂的质量比为1∶0.1～0.25∶0.1～0.25，茂金属聚乙烯的质量为成核剂、交联剂、润滑剂三者之和；
所述成核剂为无机成核剂，一是可以在树脂结晶时起到成核剂作用，二是滚塑过程中可以起到气泡的成核作用，达到减小气泡尺寸、使其易于脱除的目的，本发明选用纳米级碳酸钙或超细滑石粉的一种或两种的任意比例混合；
所述的交联剂是用来在成核剂周围形成微交联点以增加成核剂的分散性、成核剂与树脂间的结合，同时微交联还可破坏树脂结晶，所选交联剂为过氧化二异丙苯（DCP）；
所述的润滑剂一是用于处理成核剂，二是作为润滑剂使原料易于脱模，三是可用来吸收残余催化剂分解所释放出来的酸，本发明选用硬脂酸盐，优选硬脂酸锌；
所述茂金属聚乙烯为滚塑级，其熔体质量流动速率（MFR2.16kg）为2～10g/10min，密度为0.930-0.950g/cm3。
本发明所述的快速成型聚烯烃滚塑组合物的制备方法，包括以下步骤：
（1）母料的制备：将成核剂、交联剂、润滑剂按比例加入高速混合机，混合温度60～70℃，混合时间10～15min，混合速度800～1200转/分，冷却后至室温后加入相应比例的MPE，经高搅混合后造粒，混合温度20～50℃，混合时间3～5min，混合速度600～800转/分，采用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机造粒，温度100～140℃，得母料颗粒；
（2）快速成型聚烯烃滚塑组合物的制备：将聚乙烯、母料颗粒经高搅混合后造粒，混合温度20～40℃，混合时间3～5min，混合速度600～800转/分，采用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机造粒，温度100～130℃；将所造粒料研磨成35目细粉，得快速成型聚烯烃滚塑组合物粉体。
所述的交联剂用乙醇、丙酮或液体石蜡中的一种浸润。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本组合物通过优选助剂及对助剂特殊的处理工艺，使聚烯烃类滚塑原料尽可能减小产生气泡的尺寸、利于气泡的排除，从而达到了降低滚塑加工周期的目的；制备4mm制品时可减少加热时间5min，冷却时间5min。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
所用原料：
LLDPE1：MFR4.3g/10min，密度0.936g/cm3；
LLDPE2：MFR5.0g/10min，密度0.936g/cm3；
LLDPE3：MFR2.0g/10min，密度0.920g/cm3；
HDPE1：MFR4.0g/10min，密度0.942g/cm3；
HDPE2：MFR7.0g/10min，密度0.962g/cm3；
成核剂：纳米碳酸钙,市售；
交联剂：DCP，市售；
润滑剂：硬脂酸锌，市售；
MPE：MFR5.0g/10min，密度0.936g/cm3。
滚塑工艺：
将粉料称重后加入模具，封闭模具后将模具移至加热室开始加热并计时，此为加热时间，到设定加热时间后，将模具移出加热室开始鼓风冷却，此为冷却时间，冷却时间到达设定时间后关闭鼓风，开模取出制品并取样测试。制品为500×500×250尺寸的方形盒子。
性能检测：
表面：目测
气泡：用光照射制品表面，目测制品内部有无肉眼可见气泡
脱模性：单人可轻易取出制品为“可”。
表1 实施例配比（wt%）及性能
表2 对比例配比（wt%）及性能
注：对比例1～6风冷时间25min单人不能顺利取出制品，对比例7加热时间30min制品存在气泡。
由表1、表2可以看出，本发明制备的组合物加热时间较对比例缩短17%，冷却时间较对比例缩短17%，而且，所制备的制品断裂伸长率提高40%以上，冲击强度较基础滚塑树脂提高近20%。而如果不添加成核剂或交联剂，制品的成型周期将不能缩短。采用LLDPE与HDPE共混所得的滚塑料滚塑后冲击强度、断裂伸长率较差，而且滚塑时间没有明显降低。

Claims (8)

1.一种快速成型聚烯烃滚塑组合物，其特征在于，包含以下重量份数的原料：
a、聚乙烯 100份
b、母料   1～10份；
所述的母料为成核剂、交联剂、润滑剂及茂金属聚乙烯的混合物。
2.根据权利要求1所述的快速成型聚烯烃滚塑组合物，其特征在于，所述的聚乙烯为滚塑级，熔体质量流动速率MFR2.16kg=2～10g/10min，密度0.930～0.950g/cm3。
3.根据权利要求1所述的快速成型聚烯烃滚塑组合物，其特征在于，成核剂：交联剂：润滑剂的质量比为1∶0.1～0.25∶0.1～0.25，茂金属聚乙烯的质量为成核剂、交联剂、润滑剂三者之和。
4.根据权利要求1所述的快速成型聚烯烃滚塑组合物，其特征在于，所述的成核剂为纳米级碳酸钙或超细滑石粉的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的快速成型聚烯烃滚塑组合物，其特征在于，所述的交联剂为过氧化二异丙苯。
6.根据权利要求1所述的快速成型聚烯烃滚塑组合物，其特征在于，所述的润滑剂为硬脂酸盐。
7.一种根据权利要求1-6任一所述的快速成型聚烯烃滚塑组合物制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）母料的制备：将成核剂、交联剂、润滑剂，60～70℃混合，冷却后至室温后加入茂金属聚乙烯，20～50℃搅拌混合，造粒得母料颗粒；
（2）快速成型聚烯烃滚塑组合物的制备：20～40℃将聚乙烯、母料颗粒搅拌混合，造粒，将所造粒料研磨成35目细粉，得快速成型聚烯烃滚塑组合物粉体。
8.根据权利要求7所述的快速成型聚烯烃滚塑组合物制备方法，其特征在于，交联剂采用乙醇、丙酮或液体石蜡中的一种浸润。
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