本發(fā)明涉及功能性母料領(lǐng)域,具體涉及一種用于增強(qiáng)聚乙烯樹脂抗蠕變能力的功能母粒。
背景技術(shù):
:聚乙烯(PE)是經(jīng)乙烯聚合制得的一種熱塑性樹脂,無臭、無毒、手感似蠟,具有優(yōu)良的耐低溫性能,化學(xué)穩(wěn)定性好,能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕,而且電絕緣性優(yōu)良,用途十分廣泛,可用于制作薄膜、包裝材料、容器、管道、單絲、電線電纜、日用品等,也可用于電視、雷達(dá)等所需的高頻絕緣材料。但是聚乙烯樹脂的抗蠕變能力弱,容易發(fā)生蠕變開裂失效,限制了聚乙烯樹脂在管材、受力零部件等方面的應(yīng)用。中國專利CN106009203A,
專利名稱:一種抗蠕變防靜電棕櫚纖維增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法,公開日2016年10月12日,公開了一種添加有棕櫚纖維、堿式氯化鎂晶須和石棉粉作為增強(qiáng)劑增強(qiáng)抗蠕變能力的聚乙烯復(fù)合材料。但是通過添加劑添加后的提升效果一般,而且棕櫚纖維、石棉粉等使用容易造成粉塵污染。母粒是將超常量改性化學(xué)助劑均勻負(fù)載在載體樹脂中而得到的粒狀聚集體。將母粒添加加在目標(biāo)樹脂中,母粒的分散效果好使目標(biāo)樹脂性能均勻,母粒的載體樹脂與目標(biāo)樹脂的相容性好。而且與使用添加劑相比,母粒的使用更安全、功能全面,且不會出現(xiàn)粉塵污染。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:針對聚乙烯的抗蠕變能力弱,應(yīng)用于制備管材等方面易發(fā)生蠕變開裂而造成制品失效的問題,本發(fā)明的目的在于提供一種用于增強(qiáng)聚乙烯抗蠕變能力的功能母粒,能夠顯著提高聚乙烯樹脂的抗蠕變能力,且功能母粒的使用更加安全,避免污染出現(xiàn)。本發(fā)明提供如下的技術(shù)方案:一種增強(qiáng)聚乙烯抗蠕變能力的功能母粒,由以下重量份的組份制備而成:載體樹脂100~120份、PS樹脂30~50份、交聯(lián)劑1~3份、二氧化硅納米纖維12~15份、納米氧化鎂1~3份、納米氧化錳0.8~1.2份、納米氧化鋯0.8~1.0份、納米氧化鉬0.5~0.8份、偶聯(lián)劑0.5~0.8份、分散劑1~1.5份,其中載體樹脂為聚乙烯樹脂。本發(fā)明的增強(qiáng)聚乙烯抗蠕變能力的功能母粒,采用聚乙烯樹脂作為載體樹脂使功能母粒添加到聚乙烯中的相容性好,保證添加功能母粒的聚乙烯性能均勻一致。PS樹脂即是由苯乙烯單體經(jīng)自由基加聚反應(yīng)合成的苯乙烯樹脂,其側(cè)鏈為苯環(huán),具有良好的抗蠕變性。PS樹脂伴隨功能母粒添加到聚乙烯中通過共混交聯(lián)改性聚乙烯,一方面使聚乙烯內(nèi)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以提升抗蠕變能力,另一方面作為添加劑改善聚乙烯的抗蠕變性能。納米氧化鎂、納米氧化錳、納米氧化鋯和納米氧化鉬在聚乙烯樹脂中均勻分散,它們所具有的晶態(tài)結(jié)構(gòu)阻止蠕變過程的進(jìn)行,提升聚乙烯樹脂的抗蠕變能力。二氧化硅納米纖維具有微球形結(jié)構(gòu),均勻分散到聚乙烯樹脂中能夠提升聚乙烯樹脂網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的致密性,強(qiáng)化PS樹脂和納米氧化鎂等晶態(tài)物質(zhì)的抗蠕變效果,提升聚乙烯的抗蠕變能力。作為本發(fā)明的一種改進(jìn),所述交聯(lián)劑為DCP交聯(lián)劑。交聯(lián)劑可以提高PS樹脂與聚乙烯樹脂之間的交聯(lián)程度,緊密化聚乙烯樹脂內(nèi)部的網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)結(jié)果證明添加DCP作為交聯(lián)劑還可提升聚乙烯的抗蠕變能力,且提升效果隨DCP一定范圍內(nèi)添加量增加而增強(qiáng)。作為本發(fā)明的一種改進(jìn),所述偶聯(lián)劑為KR-41B或三異硬脂?;佀狨ブ械囊环N。偶聯(lián)劑可以有效改善聚乙烯、PS樹脂與二氧化硅、氧化鎂、氧化鋯、氧化鉬和氧化錳之間的界面作用,提升聚乙烯樹脂的耐熱、耐老化性能。同時KR-41B或三異硬脂?;佀狨S樹脂的適用性好,可以增強(qiáng)偶聯(lián)劑的效果。作為本發(fā)明的一種改進(jìn),所述分散劑為氧化聚乙烯蠟、乙烯基雙硬脂酰胺、三硬脂酸甘油酯或硬脂酸鈣中的一種。分散劑使二氧化硅、氧化鉬、氧化鎂、氧化錳和氧化鋯在聚乙烯樹脂內(nèi)均勻分散,避免出現(xiàn)團(tuán)結(jié),保證聚乙烯樹脂性能均勻,同時提供了潤滑效果。一種增強(qiáng)聚乙烯耐熱性的功能母粒的制備方法,包括以下步驟:(1)將重量份的各原料組份混合攪拌均勻;(2)螺桿造粒機(jī)的攪拌速度100~130r/min、各段溫度處于120~190℃內(nèi),將混合物料投入螺桿造粒機(jī)中擠出成粒;(3)將所得顆粒在100~120℃下通風(fēng)干燥1~3小時;(4)將干燥后的顆粒經(jīng)-16目~+18目的篩網(wǎng)過篩。將原料在投料前攪拌均勻保證功能母粒性能一致。保持螺桿造粒機(jī)的攪拌速度為100~130r/min、各段溫度處于120~190℃內(nèi)使擠出的顆粒的成份均勻,保證生產(chǎn)的穩(wěn)定。經(jīng)進(jìn)一步風(fēng)吹干燥后使顆粒表面結(jié)構(gòu)均勻穩(wěn)定,確保顆粒的功能穩(wěn)定,便于長期存放。經(jīng)篩網(wǎng)過篩的顆粒既保證功能母粒的粒徑均勻,又避免出現(xiàn)粒徑過大造成功能母粒添加到聚乙烯中的熔融分散效果受到影響。作為本發(fā)明的一種改進(jìn),步驟(2)中螺桿造粒機(jī)各段的溫度分別為:一段120~135℃、二段135~150℃、三段150~165℃、四段165~180℃、五段180~185℃、六段185~190℃,模頭溫度為180~185℃。通過設(shè)定螺桿造粒機(jī)的各段的操作溫度逐漸上升,使物料均勻混合并逐漸熔融,保證功能母粒的性能穩(wěn)定。作為本發(fā)明的一種改進(jìn),所述螺桿造粒機(jī)的長徑比為12~14。螺桿加壓充分,制品的物理機(jī)械性能均可提高。螺桿造粒機(jī)保持合適的長徑比可確保物料塑化效果好,擠出物料過程平穩(wěn),而且擠出量提高。本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明的增強(qiáng)聚乙烯抗蠕變能力的功能母粒,功能母粒中的PS豎直與聚乙烯共混改變聚乙烯的網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)并經(jīng)二氧化硅納米纖維協(xié)同強(qiáng)化,提升聚乙烯的抗蠕變能力。納米氧化鉬、納米氧化鎂、納米氧化鋯和納米氧化錳的均勻分散進(jìn)一步提升了聚乙烯的抗蠕變能力。另外本發(fā)明的功能母粒性能均勻,在聚乙烯中的分散程度好,使用安全。具體實(shí)施方式下面就本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。如無特別說明,本發(fā)明中所采用的原料均可從市場上購得或是本領(lǐng)域常用的,如無特別說明,下述實(shí)施例中的方法均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。實(shí)施例1:一種增強(qiáng)聚乙烯抗蠕變能力的功能母粒,由以下組份制備而成:載體樹脂100g、PS樹脂30g、交聯(lián)劑1g、二氧化硅納米纖維12g、納米氧化鎂1g、納米氧化錳0.8g、納米氧化鋯0.8g、納米氧化鉬0.5g、偶聯(lián)劑0.5g、分散劑1g,其中載體樹脂為聚乙烯樹脂,交聯(lián)劑優(yōu)選為DCP交聯(lián)劑,偶聯(lián)劑優(yōu)選為KR-41B或三異硬脂酰基鈦酸酯中的一種,分散劑優(yōu)選為氧化聚乙烯蠟、乙烯基雙硬脂酰胺、三硬脂酸甘油酯或硬脂酸鈣中的一種。一種增強(qiáng)聚乙烯抗蠕變能力的功能母粒的制備方法,包括以下步驟:(1)將各原料組份混合攪拌均勻,混合溫度50℃,攪拌速度40r/min;(2)保持螺桿造粒機(jī)的攪拌速度為100r/min、各段加熱溫度處于120~190℃內(nèi),螺桿造粒機(jī)的長徑比優(yōu)選為12,將混合物料投入螺桿造粒機(jī)中擠出成粒,其中各段的優(yōu)選加熱溫度范圍分別為:一段120~135℃、二段135~150℃、三段150~165℃、四段165~180℃、五段180~185℃、六段185~190℃,模頭溫度為180~185℃;(3)將螺桿造粒機(jī)擠出的顆粒在100℃下通風(fēng)干燥3小時;(4)將干燥后的顆粒經(jīng)-16目~+18目的篩網(wǎng)過篩,制得所要的功能母粒。實(shí)施例2:一種增強(qiáng)聚乙烯抗蠕變能力的功能母粒,由以下組份制備而成:載體樹脂110g、PS樹脂40g、交聯(lián)劑2g、二氧化硅納米纖維13.5g、納米氧化鎂2g、納米氧化錳1.0g、納米氧化鋯0.9g、納米氧化鉬0.65g、偶聯(lián)劑0.65g、分散劑1.25g,其中載體樹脂為聚乙烯樹脂,交聯(lián)劑優(yōu)選為DCP交聯(lián)劑,偶聯(lián)劑優(yōu)選為KR-41B或三異硬脂?;佀狨ブ械囊环N,分散劑優(yōu)選氧化聚乙烯蠟、乙烯基雙硬脂酰胺、三硬脂酸甘油酯或硬脂酸鈣中的一種。一種增強(qiáng)聚乙烯抗蠕變能力的功能母粒的制備方法,包括以下步驟:(1)將各原料組份混合攪拌均勻,混合溫度50℃,攪拌速度40r/min;(2)保持螺桿造粒機(jī)的攪拌速度115r/min、各段加熱溫度處于120~190℃內(nèi),螺桿造粒機(jī)的長徑比優(yōu)選為13,將混合物料投入螺桿造粒機(jī)中擠出成粒,其中各段的優(yōu)選加熱溫度范圍分別為:一段120~135℃、二段135~150℃、三段150~165℃、四段165~180℃、五段180~185℃、六段185~190℃,模頭溫度為180~185℃;(3)將螺桿造粒機(jī)擠出的顆粒在110℃下通風(fēng)干燥2小時;(4)將干燥后的顆粒經(jīng)-16目~+18目的篩網(wǎng)過篩,制得所要的功能母粒。實(shí)施例3:一種增強(qiáng)聚乙烯抗蠕變能力的功能母粒,由以下組份制備而成:載體樹脂120g、PS樹脂50g、交聯(lián)劑3g、二氧化硅納米纖維15g、納米氧化鎂3g、納米氧化錳1.2g、納米氧化鋯1.0g、納米氧化鉬0.8g、偶聯(lián)劑0.8g、分散劑1.5g,其中載體樹脂為聚乙烯樹脂,交聯(lián)劑優(yōu)選為DCP交聯(lián)劑,偶聯(lián)劑優(yōu)選為KR-41B或三異硬脂?;佀狨ブ械囊环N,分散劑優(yōu)選為氧化聚乙烯蠟、乙烯基雙硬脂酰胺、三硬脂酸甘油酯或硬脂酸鈣中的一種。一種增強(qiáng)聚乙烯抗蠕變能力的功能母粒的制備方法,包括以下步驟:(1)將各原料組份混合攪拌均勻,混合溫度50℃,攪拌速度40r/min;(2)保持螺桿造粒機(jī)的攪拌速度130r/min、各段加熱溫度處于120~190℃內(nèi),螺桿造粒機(jī)的長徑比優(yōu)選為14,將混合物料投入螺桿造粒機(jī)中擠出成粒,其中各段的優(yōu)選加熱溫度范圍分別為:一段120~135℃、二段135~150℃、三段150~165℃、四段165~180℃、五段180~185℃、六段185~190℃,模頭溫度為180~185℃;(3)將螺桿造粒機(jī)擠出的顆粒在120℃下通風(fēng)干燥1小時;(4)將干燥后的顆粒經(jīng)-16目~+18目的篩網(wǎng)過篩,制得所要的功能母粒。性能測試向聚乙烯樹脂中分別添加質(zhì)量百分比為5%的本發(fā)明的實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3功能母粒得到改性的聚乙烯樹脂并制備成測試需要的聚乙烯管,分別為試驗(yàn)樣1、試驗(yàn)樣2和試驗(yàn)樣3,未添加本發(fā)明的功能母粒的聚乙烯樹脂制備的聚乙烯管為對比樣。對試驗(yàn)樣1、試驗(yàn)樣2和試驗(yàn)樣3和對比樣進(jìn)行測試,測試結(jié)果如表1所示。其中T表示抗蠕變性的斷裂時間,測試標(biāo)準(zhǔn)ISO1167-1996;ESCR表示抗裂紋緩慢傳播的斷裂時間,測試標(biāo)準(zhǔn)為ISO13479-1997;RCP表示抗裂紋快速傳播的壓力,測試標(biāo)準(zhǔn)ISO13477-1997。表1測試結(jié)果項(xiàng)目試驗(yàn)樣1試驗(yàn)樣2試驗(yàn)樣3對比樣T410h398h405h126hESCR2600h2550h2580h2510hRCP0.25~0.3MPa0.25~0.3MPa0.25~0.3MPa0.25~0.3MPa本發(fā)明的功能母粒添加到聚乙烯中可有效提升聚乙烯樹脂的抗蠕變能力。當(dāng)前第1頁1 2 3