CN104893063A - 一种阻燃ldpe母料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种阻燃LDPE母料及其制备方法，按照重量份数配比称取LDPE、钛白粉、LLDPE、钛酸酯、白油、CPE、抗氧剂、氢氧化铝、五溴甲苯、聚乙烯蜡、阻燃剂、二碱式亚磷酸铅、滑石粉为、戊二酸和UV-327，混合后挤出即可；产品邵氏硬度85-88，冲击强度12-18kJ/m2；断裂伸长率400-600%，拉伸强度10-30MPa；氧指数28-30%，维卡软化点128-132℃，击穿电压20-30kV/mm。

Description

一种阻燃LDPE母料及其制备方法
技术领域
本申请属于LDPE材料制备领域，尤其涉及一种阻燃LDPE母料及其制备方法。
背景技术
低密度聚乙烯（LDPE）是一种塑料材料，它适合热塑性成型加工的各种成型工艺，成型加工性好。LDPE主要用途是作薄膜产品，还用于注塑制品，医疗器具，药品和食品包装材料，吹塑中空成型制品等。通常，LLDPE树脂用密度和熔体指数来表征。密度由聚合物链中共聚单体的浓度决定。共聚单体的浓度决定了聚合物中的短支链量。短支链的长度则取决于共聚单体的类型。共聚单体浓度越高，树脂的密度越低。此外，熔体指数是树脂平均分子量的反映，主要由反应温度（溶液法）和加入链转移剂（气相法）来决定。平均分子量与分子量分布无关，后者主要受催化剂类型影响。低密度聚乙烯（Low density polyethylene，简称LDPE）通常是以乙烯为单体，在98. 0～294MPa的高压下，用氧或有机过氧化物为引发剂，经聚合所得的聚合物，密度为0. 910～0. 9259/cm3.中密度聚乙烯（MDPE）密度为 0．926～0．9409/cm3 ；甚低密度聚乙烯（VLDPE）密度在 0．910g/cm3 以下。
LLDPE在20世纪70年代由Union Carbide公司工业化，它代表了聚乙烯催化剂和工艺技术的重大变革，使聚乙烯的产品范围显著扩大。LLDPE用配位催化剂代替自由基引发剂，以及用较低成本的低压气相聚合取代成本较高的高压反应器，在比较短的时间内，便以其优异的性能和较低的成本，在许多领域已替代了LDPE。LLDPE几乎渗透到所有的传统聚乙烯市场，包括薄膜、模塑、管材和电线电缆。LLDPE产品无毒、无味、无臭，呈乳白色颗粒。与LDPE相比具有强度高、韧性好、刚性强、耐热、耐寒等优点，还具有良好的耐环境应力开裂、耐撕裂强度等性能，并可耐酸、碱、有机溶剂等。2005年，中国LLDPE产量为188万吨，约占PE总产量的35.5%；消费量355万吨，约占PE总消费量的33.8%。预计未来2～3年内，LLDPE消费量将保持8%左右的速度继续增长。按照当前市场价格12000元/吨计算，中国LLDPE的市场规模已经超过了400亿元。通常，LLDPE树脂用密度和熔体指数来表征。密度由聚合物链中共聚单体的浓度决定。共聚单体的浓度决定了聚合物中的短支链量。短支链的长度则取决于共聚单体的类型。共聚单体浓度越高，树脂的密度越低。此外，熔体指数是树脂平均分子量的反映，主要由反应温度(溶液法)和加入链转移剂(气相法)来决定。平均分子量与分子量分布无关，后者主要受催化剂类型影响。LLDPE在20世纪70年代由Union Carbide公司工业化，它代表了聚乙烯催化剂和工艺技术的重大变革，使聚乙烯的产品范围显著扩大。LLDPE用配位催化剂代替自由基引发剂，以及用较低成本的低压气相聚合取代成本较高的高压反应器，在比较短的时间内，便以其优异的性能和较低的成本，在许多领域已替代了LDPE。目前LLDPE几乎渗透到所有的传统聚乙烯市场，包括薄膜、模塑、管材和电线电缆。LLDPE产品无毒、无味、无臭，呈乳白色颗粒。与LDPE相比具有强度高、韧性好、刚性强、耐热、耐寒等优点，还具有良好的耐环境应力开裂、耐撕裂强度等性能，并可耐酸、碱、有机溶剂等。2005年，我国LLDPE产量为188万吨，约占PE总产量的35.5%；消费量355万吨，约占PE总消费量的33.8%。预计未来2～3年内，LLDPE消费量将保持8%左右的速度继续增长。按照当前市场价格12000元/吨计算，我国LLDPE的市场规模已经超过了400亿元。
低密度聚乙烯按聚合方法，可分为高压法和低压法。按照反应器类型可分为釜式法和管式法。以乙烯为原料，送入反应器，在引发剂的作用下以高压压缩进行聚合反应，从反应器出来的物料，经分离器除去未反应的乙烯之后，经熔融挤出造粒，干燥、掺合，送去包装。LDPE和LLDPE都具有极好的流变性或熔融流动性。LLDPE有更小的剪切敏感性，因为它具有窄分子量分布和短支链。在剪切过程中（例如挤塑），LLDPE保持了更大的粘度，因而比相同熔融指数的LDPE难于加工。在挤塑中，LLDPE更低的剪切敏感性使聚合物分子链的应力松弛更快，并且由此物理性质对吹胀比改变的敏感性减小。线形低密度聚乙烯由于较高的抗张强度、较好的抗穿刺和抗撕裂性能，主要用于制造薄膜。2005年世界LLDPE消费量为1617万吨，同比增长6.4%。在消费结构中，薄膜制品仍占最大比例，消费量为1190万吨，占总消费量的73.6%，其次为注塑，消费量为114.8万吨，约占LLDPE总消费量的7.1%。2005年，中国LLDPE和LDPE消费总量为598万吨，其中LLDPE消费量为355万吨，同比增长25.4%，占LLDPE/LDPE消费总量的59.4%；LDPE消费量为243万吨，同比增加0.7%，占LLDPE/LDPE消费总量的40.6%。从LLDPE/LDPE消费结构看，薄膜仍是消费的最大品种，消费量为485万吨，占LLDPE/LDPE总消费量的77.5%，其中包装膜313万吨，占总消费量的50%；农膜134.5万吨，占消费总量的22.5%；特殊包装膜37.6万吨，占消费总量的6%。其次为注塑制品，消费量为55.7万吨，占消费总量的8.9%。其后依次为涂层制品、管材和电线电缆，消费量分别为31.3万吨、18.8万吨和15.7万吨，分别占总消费量的5%、3%和2.5%；其它消费量为18.8万吨，占总消费量的3%。从2003～2005年LLDPE/LDPE的消费情况看，薄膜的消费比例一直保持在77%左右，第二大品种注塑制品的消费比例也一直在9%上下徘徊。预计未来2～3年内，虽然各项品种的绝对消费量将继续增长，但其消费比例会基本维持目前态势；由于包装膜的需求相对增长较快，农膜的消费比例将会降至20%左右。由于LLDPE的性能不断改善，其应用领域也不断扩大，未来市场对LLDPE的需求增速将大大高于LDPE和HDPE。
与通常使用的丁烯共聚单体相比，以己烯和辛烯作为共聚单体生产的LLDPE具有更为优良的性能。LLDPE树脂的最大用途在于薄膜的生产，以长链α-烯烃（如己烯、辛烯）作为共聚单体生产的LLDPE树脂制成的薄膜及制品在拉伸强度、冲击强度、撕裂强度、耐穿刺性、耐环境应力开裂性等许多方面均优于用丁烯作为共聚单体生产的LLDPE树脂。自20世纪90年代以来，国外的PE生产厂商及用户均趋向于用己烯及辛烯替代丁烯。据悉，用辛烯作共聚单体，树脂性能不一定能比己烯共聚有更进一步的改善，且价格反而贵些，因此国外主要LLDPE生产商使用己烯来替代丁烯的趋势更为明显。由于国内尚无大规模生产己烯、辛烯，且进口价格较贵，因此，现今国内生产的LLDPE树脂主要用丁烯作为共聚单体。国内有些企业在引进LLDPE生产装置时虽有用己烯作共聚单体的牌号，但终因国内无己烯生产而不得不放弃，仅在开车考核时进口少量己烯。中国进口的高档LLDPE多为此类产品。预计今后对以1-己烯为单体的LLDPE需求将有较大增长。而随着人性化理念的普及，及新型和谐社会的构成，设计一种冲击强度高、拉伸强度高和断裂伸长率高的阻燃LDPE母料及其制备方法是非常必要的。
发明内容
解决的技术问题：
本申请针对上述技术问题，提供一种阻燃LDPE母料及其制备方法，解决现有LDPE冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率低等技术问题。
技术方案：
一种阻燃LDPE母料，所述阻燃LDPE母料的原料按重量份数配比如下：LDPE100份；钛白粉5-25份；LLDPE30-50份；钛酸酯1.5-5.5份；白油1-20份；CPE15-35份；抗氧剂4-16份；氢氧化铝25-45份；五溴甲苯5-25份；聚乙烯蜡为2-8份；阻燃剂40-60份；二碱式亚磷酸铅为6-14份；滑石粉为8-18份；戊二酸3-7份；UV-327为0.1-0.5份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述阻燃LDPE母料的原料按重量份数配比如下：LDPE100份；钛白粉10-20份；LLDPE35-45份；钛酸酯2.5-4.5份；白油5-15份；CPE20-30份；抗氧剂8-12份；氢氧化铝30-40份；五溴甲苯10-20份；聚乙烯蜡为3-7份；阻燃剂45-55份；二碱式亚磷酸铅为8-12份；滑石粉为10-16份；戊二酸4-6份；UV-327为0.2-0.4份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述阻燃LDPE母料的原料按重量份数配比如下：LDPE100份；钛白粉15份；LLDPE40份；钛酸酯3.5份；白油10份；CPE25份；抗氧剂15份；氢氧化铝35份；五溴甲苯15份；聚乙烯蜡为5份；阻燃剂50份；二碱式亚磷酸铅为10份；滑石粉为15份；戊二酸5份；UV-327为0.3份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述抗氧剂采用抗氧剂1010或抗氧剂DLTP。
作为本发明的一种优选技术方案：所述阻燃剂采用三氧化二锑或十溴联苯醚。
作为本发明的一种优选技术方案：所述阻燃LDPE母料的制备方法，包括如下步骤：
第一步：按照重量份数配比称取LDPE、钛白粉、LLDPE、钛酸酯、白油、CPE、抗氧剂、氢氧化铝、五溴甲苯、聚乙烯蜡、阻燃剂、二碱式亚磷酸铅、滑石粉为、戊二酸和UV-327；
第二步：将LDPE、钛白粉、LLDPE、钛酸酯和白油投入反应釜中加热至50-60℃，搅拌5-10min，搅拌速度200-300r/min；
第三步：将搅拌后的物料与剩余原料投入捏合机中，捏合4-10min，速度500-900r/min；
第四步：将捏合后的物料投入挤出机中挤出，挤出三段温度为160-180℃、180-210℃和210-230℃，机头温度160-180℃，螺杆转速为60-80 r/min。
 有益效果：
本发明所述一种阻燃LDPE母料及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、产品邵氏硬度85-88，冲击强度12-18kJ/m2；2、断裂伸长率400-600%，拉伸强度10-30MPa；3、氧指数28-30%，维卡软化点128-132℃；4、击穿电压20-30kV/mm，可以广泛生产并不断代替现有材料。
具体实施方式
实施例1:
按照重量份数配比称取LDPE100份；钛白粉5份；LLDPE30份；钛酸酯1.5份；白油1份；CPE15份；抗氧剂DLTP4份；氢氧化铝25份；五溴甲苯5份；聚乙烯蜡为2份；十溴联苯醚40份；二碱式亚磷酸铅为6份；滑石粉为8份；戊二酸3份；UV-327为0.1份。
将LDPE、钛白粉、LLDPE、钛酸酯和白油投入反应釜中加热至50℃，搅拌5min，搅拌速度200r/min，将搅拌后的物料与剩余原料投入捏合机中，捏合4min，速度500r/min。
将捏合后的物料投入挤出机中挤出，挤出三段温度为160℃、180℃和210℃，机头温度160℃，螺杆转速为60r/min。
产品邵氏硬度85，冲击强度12kJ/m2；断裂伸长率400%，拉伸强度10MPa；氧指数28%，维卡软化点128℃，击穿电压20kV/mm。
 实施例2:
按照重量份数配比称取LDPE100份；钛白粉25份；LLDPE50份；钛酸酯5.5份；白油20份；CPE35份；抗氧剂DLTP16份；氢氧化铝45份；五溴甲苯25份；聚乙烯蜡为8份；十溴联苯醚60份；二碱式亚磷酸铅为14份；滑石粉为18份；戊二酸7份；UV-327为0.5份。
将LDPE、钛白粉、LLDPE、钛酸酯和白油投入反应釜中加热至60℃，搅拌10min，搅拌速度300r/min，将搅拌后的物料与剩余原料投入捏合机中，捏合10min，速度900r/min。
将捏合后的物料投入挤出机中挤出，挤出三段温度为180℃、210℃和230℃，机头温度180℃，螺杆转速为80 r/min。
产品邵氏硬度86，冲击强度14kJ/m2；断裂伸长率450%，拉伸强度15MPa；氧指数28%，维卡软化点129℃，击穿电压23kV/mm。
 实施例3:
按照重量份数配比称取LDPE100份；钛白粉10份；LLDPE35份；钛酸酯2.5份；白油5份；CPE20份；抗氧剂1010为8份；氢氧化铝30份；五溴甲苯10份；聚乙烯蜡为3份；十溴联苯醚45份；二碱式亚磷酸铅为8份；滑石粉为10份；戊二酸4份；UV-327为0.2份。
将LDPE、钛白粉、LLDPE、钛酸酯和白油投入反应釜中加热至50℃，搅拌5min，搅拌速度200r/min，将搅拌后的物料与剩余原料投入捏合机中，捏合4min，速度500r/min。
将捏合后的物料投入挤出机中挤出，挤出三段温度为165℃、190℃和215℃，机头温度165℃，螺杆转速为65r/min。
产品邵氏硬度86，冲击强度15kJ/m2；断裂伸长率500%，拉伸强度20MPa；氧指数29%，维卡软化点130℃，击穿电压25kV/mm。
 实施例4:
按照重量份数配比称取LDPE100份；钛白粉20份；LLDPE45份；钛酸酯4.5份；白油15份；CPE30份；抗氧剂1010为12份；氢氧化铝40份；五溴甲苯20份；聚乙烯蜡为7份；三氧化二锑55份；二碱式亚磷酸铅为12份；滑石粉为16份；戊二酸6份；UV-327为0.4份。
将LDPE、钛白粉、LLDPE、钛酸酯和白油投入反应釜中加热至60℃，搅拌10min，搅拌速度280r/min，将搅拌后的物料与剩余原料投入捏合机中，捏合8min，速度800r/min。
将捏合后的物料投入挤出机中挤出，挤出三段温度为170℃、200℃和220℃，机头温度170℃，螺杆转速为70 r/min。
产品邵氏硬度87，冲击强度16kJ/m2；断裂伸长率550%，拉伸强度25MPa；氧指数29%，维卡软化点131℃，击穿电压27kV/mm。
 实施例5:
按照重量份数配比称取LDPE100份；钛白粉15份；LLDPE40份；钛酸酯3.5份；白油10份；CPE25份；抗氧剂1010为15份；氢氧化铝35份；五溴甲苯15份；聚乙烯蜡为5份；三氧化二锑50份；二碱式亚磷酸铅为10份；滑石粉为15份；戊二酸5份；UV-327为0.3份。
将LDPE、钛白粉、LLDPE、钛酸酯和白油投入反应釜中加热至55℃，搅拌8min，搅拌速度250r/min，将搅拌后的物料与剩余原料投入捏合机中，捏合7min，速度700r/min。
将捏合后的物料投入挤出机中挤出，挤出三段温度为170℃、200℃和220℃，机头温度170℃，螺杆转速为70 r/min。
产品邵氏硬度88，冲击强度18kJ/m2；断裂伸长率600%，拉伸强度30MPa；氧指数30%，维卡软化点132℃，击穿电压30kV/mm。
 以上实施例中的组合物所有组分均可以商业购买。
上述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述，而不是限制，因此在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应该认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims (6)

1.一种阻燃LDPE母料，其特征在于所述阻燃LDPE母料的原料按重量份数配比如下：LDPE100份；钛白粉5-25份；LLDPE30-50份；钛酸酯1.5-5.5份；白油1-20份；CPE15-35份；抗氧剂4-16份；氢氧化铝25-45份；五溴甲苯5-25份；聚乙烯蜡为2-8份；阻燃剂40-60份；二碱式亚磷酸铅为6-14份；滑石粉为8-18份；戊二酸3-7份；UV-327为0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃LDPE母料，其特征在于所述阻燃LDPE母料原料按重量份数配比如下：LDPE100份；钛白粉10-20份；LLDPE35-45份；钛酸酯2.5-4.5份；白油5-15份；CPE20-30份；抗氧剂8-12份；氢氧化铝30-40份；五溴甲苯10-20份；聚乙烯蜡为3-7份；阻燃剂45-55份；二碱式亚磷酸铅为8-12份；滑石粉为10-16份；戊二酸4-6份；UV-327为0.2-0.4份。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃LDPE母料，其特征在于所述阻燃LDPE母料的原料按重量份数配比如下：LDPE100份；钛白粉15份；LLDPE40份；钛酸酯3.5份；白油10份；CPE25份；抗氧剂15份；氢氧化铝35份；五溴甲苯15份；聚乙烯蜡为5份；阻燃剂50份；二碱式亚磷酸铅为10份；滑石粉为15份；戊二酸5份；UV-327为0.3份。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃LDPE母料，其特征在于：所述抗氧剂采用抗氧剂1010或抗氧剂DLTP。
5.根据权利要求1所述的一种阻燃LDPE母料，其特征在于：所述阻燃剂采用三氧化二锑或十溴联苯醚。
6.一种权利要求1所述阻燃LDPE母料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：按照重量份数配比称取LDPE、钛白粉、LLDPE、钛酸酯、白油、CPE、抗氧剂、氢氧化铝、五溴甲苯、聚乙烯蜡、阻燃剂、二碱式亚磷酸铅、滑石粉为、戊二酸和UV-327；
第二步：将LDPE、钛白粉、LLDPE、钛酸酯和白油投入反应釜中加热至50-60℃，搅拌5-10min，搅拌速度200-300r/min；
第三步：将搅拌后的物料与剩余原料投入捏合机中，捏合4-10min，速度500-900r/min；
第四步：将捏合后的物料投入挤出机中挤出，挤出三段温度为160-180℃、180-210℃和210-230℃，机头温度160-180℃，螺杆转速为60-80 r/min。
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