專利名稱：Hdpe/pa－6高阻隔性聚合物層狀共混材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明專利涉及一種高阻隔性聚合物層狀共混材料，尤其是指對烴類溶劑具有優(yōu)異阻隔性能的聚合物層狀共混材料。
背景技術：
高分子材料在包裝領域中占有越來越重要的地位。與金屬和玻璃等傳統(tǒng)包裝材料相比，它具有質輕、易成型加工、不易破損等優(yōu)點。但它對氣體和有機溶劑的阻隔卻較差，這極大地限制了高分子包裝材料的應用領域。為了改進這一缺陷，對各種高分子材料的阻隔性研究日益引起了人們的重視，并在世界各國得到了應用。
目前國內外提高塑料容器阻隔性技術主要有3種表面處理技術、多層共擠技術、共混阻隔技術。表面處理技術是對塑料制品表面進行氟化或磺化處理，或表面涂覆等，由于該技術污染環(huán)境嚴重而使其應用受到限制。而多層共擠技術有投資大、工藝復雜、難回收、對操作者要求高等缺點，目前在我國應用較少。與以上兩項技術相比，共混阻隔技術生產(chǎn)工藝簡單，設備投資低，在產(chǎn)品回收及原料經(jīng)濟性使用方面具有優(yōu)勢，符合國情，值得開發(fā)應用。因此加速對共混阻隔技術的研究，具有重大的現(xiàn)實意義和極好的應用前景。
從上個世紀八十年代起，國外就開始以塑料瓶代替玻璃瓶盛裝農藥，并開發(fā)塑料啤酒瓶，目前，乳油農藥、有機溶劑等制劑90％以上均用此包裝。塑料包裝具有易成型、不易破損、計量準確、輕量化、柔韌和耐用等特點，已成為國際上農藥包裝的主流。我國農藥生產(chǎn)量大，每年農藥產(chǎn)量約為30萬t，共混阻隔瓶具有較強的市場競爭力。有關資料指出，我國每年農藥瓶破損率就達10％～20％，每年如有20％農藥產(chǎn)品采用阻隔性聚合物包裝，僅消除破損一項，就可每年節(jié)約農藥多達1.2萬t，減少損失約4億元，我國農藥包裝的塑料化，即將普及。
共混阻隔技術推廣應用前景廣闊，今后這一技術將與表面處理、共擠技術一起完成農藥包裝“以塑料代玻璃”的進程，并在這一過程中展開競爭。應用共混阻隔技術還可開發(fā)汽車、摩托車油箱，其阻隔性能比用高分子量聚乙烯制作的油箱要好得多。這一技術使用面寬，可繼續(xù)開發(fā)醫(yī)藥、化工、食品行業(yè)的阻隔性容器，符合國內外提高塑料包裝阻隔性能，發(fā)展阻隔性包裝容器的必然趨勢。
目前國內外對HDPE/PA-6阻隔材料的研究與開發(fā)主要有1.江蘇工業(yè)學院(原江蘇石油化工學院)開發(fā)完成的共混阻隔中空容器生產(chǎn)技術于1997年通過鑒定，并在國內有關廠家推廣。使用該技術生產(chǎn)的100、250、500和1000mL幾種規(guī)格的阻隔容器獲得了江蘇昆山汽巴-嘉基公司的質量認可，替代進口產(chǎn)品作為該公司乳油農藥的包裝(塑料工業(yè)，2000，28(6)36-38)(中國塑料，2003，17(3)64-67)。
2.四川大學李震等(高分子材料科學與工程，2001，17(3)153-156)采用共混復合技術制備了HDPE/PA-6阻隔材料在中空吹塑成型機上制得具有層狀結構的阻隔中空容器，研究結果認為，適當?shù)娜垠w粘度比以及良好的相界面粘合對于層狀的形成和阻隔性的影響至關重要。
3.中國科技大學的丁運生等人研究了γ-射線輻照法對HDPE/PA6阻隔性材料性能的影響，γ-射線輻照法改變了HDPE與PA6界面的相容性，使其阻隔性能提高。
4.加拿大的O.Rodriguez-Veloz和M.R.Kamal(Advances in PolymerTechnology，Vol.18，No.2，89-108，1999)對HDPE/PA-6層狀共混體系進行了研究，制備了阻隔性能比較高的層狀共混材料。
以上方法制備雖然性能較好，但是使用的相容劑價格貴，工藝相對復雜，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種既對烴類溶劑、空氣和潮氣具有高阻隔性能，又機械性能優(yōu)良、成本較低的阻隔材料以及其加工工藝。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的解決方案是一種高阻隔性聚合物層狀共混材料，其原料成份配比為(質量百分比)高密度聚乙烯(HDPE)60～88，尼龍6(PA-6)30～10，相容劑2～10。配方中HDPE賦予材料對空氣、潮氣的高阻隔性，PA-6賦予材料對有機溶劑的高阻隔性，相容劑可以改善兩種物料間的界面粘結性能，賦予材料良好的機械性能，并協(xié)同改進材料的阻隔性。
該種高阻隔性聚合物層狀共混材料的加工工藝如下將尼龍6和相容劑充分干燥后，與高密度聚乙烯在高速混合機中充分混合10分鐘；然后在TE-35型同向排氣式雙螺桿混煉機上擠出，經(jīng)切粒機切粒得到層狀共混物粒料，擠出機螺桿各段及?？跍囟葹?80～280℃，喂料頻率為5～10rpm，螺桿轉速為25～90rpm。該工藝是根據(jù)配方中所用物料的結構和其熔融流變性能的匹配性來確定的，以確保極性物料以納米層狀結構分散在非極性物料中，極大的發(fā)揮共混材料的阻隔性。
用該高阻隔性聚合物層狀共混粒料在吹塑機上吹塑制成500ml容器，按照ASTM D2684-89測定其對苯、甲苯和二甲苯的滲透率分別為0.7％、0.45％和0.26％，較純HDPE容器對苯、甲苯和二甲苯的滲透率分別提高40倍、50倍和60倍。該材料的拉伸強度達到18.5MPa，沖擊強度達到5.8×103J·m-2。
具體實施例方式
實施例1按質量百分比取尼龍6為30和相容劑10充分干燥，與高密度聚乙烯70在高速混合機中充分混合，然后在TE-35型同向排氣式雙螺桿混煉機上擠出得到層狀共混物粒料，擠出機螺桿各段及?？跍囟葹?00℃、220℃、220℃、230℃、250℃、260℃，喂料頻率為5.4rpm，螺桿轉速為30rpm。將層狀共混物粒料于60℃真空干燥24小時，用復合塑料膜袋包裝密封備用。
實施例2按質量百分比取尼龍6為25和相容劑5充分干燥，與高密度聚乙烯75在高速混合機中充分混合，然后在TE-35型同向排氣式雙螺桿混煉機上擠出得到層狀共混物粒料，擠出機螺桿各段及?？跍囟葹?80℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃，喂料頻率為8rpm，螺桿轉速為70rpm。將層狀共混物粒料于60℃真空干燥24小時，用復合塑料膜袋包裝密封備用。
實施例3將實施例1的樣品(可加少量色母粒)經(jīng)單螺桿擠出吹塑機制備成500ml的包裝瓶。該瓶對空氣、潮氣和烴類溶劑有優(yōu)良的阻隔性能。盛裝液體物料后，跌落試驗無破損。
實施例4將實施例2的樣品(可加少量色母粒)經(jīng)單螺桿擠出吹塑機制備成500ml的包裝瓶。該瓶對空氣、潮氣和烴類溶劑有優(yōu)良的阻隔性能。盛裝液體物料后，跌落試驗無破損。
權利要求
1.一種高阻隔性材料及，其特征是材料的成分配比為高密度聚乙烯(HDPE)60～88，尼龍6(PA-6)30～10，相容劑2～10。
2.如權力要求1所述的高阻隔性材料的加工工藝，其特征是將高密度聚乙烯、尼龍6和相容劑在高速混合機中充分混合10分鐘，真空干燥24小時；然后在TE-35型同向排氣式雙螺桿混煉機上擠出經(jīng)切粒機切粒得到層狀共混物粒料，擠出機螺桿各段及?？跍囟葹?80～280℃，喂料頻率為5～10rpm，螺桿轉速為25～90rpm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高阻隔性聚合物層狀共混材料及其加工工藝。該阻隔性材料的特點是，其原料成份配比為(質量百分比)高密度聚乙烯60～88，尼龍PA－6 30～10，相容劑2～10。該材料的加工工藝如下將干燥好的尼龍6和相容劑與高密度聚乙烯在高速混合機中充分混合10分鐘；然后在TE－35型同向排氣式雙螺桿混煉機上擠出經(jīng)切粒機切粒得到層狀共混物粒料，擠出機螺桿各段及模口溫度為180～280℃，喂料頻率為5～10rpm，螺桿轉速為25～90rpm。該材料對烴類溶劑、空氣和潮氣有優(yōu)良的阻隔性。該材料可加工成薄膜、瓶子和容器等產(chǎn)品，顯著改善包裝產(chǎn)品的阻透性。
文檔編號B29C47/40GK1754908SQ20051003156
公開日2006年4月5日 申請日期2005年5月20日 優(yōu)先權日2005年5月20日
發(fā)明者鄧劍如, 袁劍民 申請人:湖南大學