專利名稱：：用于耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂hdpe中空容器的功能母料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂HDPE中空容器的功能母料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：高密度聚乙烯(HDPE)具有無(wú)臭、無(wú)毒、優(yōu)良的低溫性能和耐化學(xué)藥品性能，由HDPE制造的塑料中空容器大量用于洗滌液、清潔用品、化妝品、潤(rùn)滑油、工業(yè)化學(xué)品和汽車用化學(xué)品的包裝。然而在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，HDPE中空容器在盛放上述化學(xué)品時(shí)容易發(fā)生環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂(ESC)。所謂環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂是指在環(huán)境因素和應(yīng)力因素協(xié)同作用下發(fā)生的開(kāi)裂。HDPE中空容器的環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂問(wèn)題與制品形狀、成型工藝以及制品中盛放的化學(xué)品種類有關(guān)。從制品形狀和成型工藝的角度分析，制品中HDPE分子鏈的取向和結(jié)晶取決于制品生產(chǎn)時(shí)的冷卻速度，由于中空容器的生產(chǎn)工藝是單面冷卻，制品厚壁與薄壁處的冷卻速度明顯不同，由取向和結(jié)晶所產(chǎn)生的收縮程度也就明顯不同，因此在交界處會(huì)形成內(nèi)應(yīng)力。通常中空容器中較厚的澆口和薄的瓶底拐角交界的地方是產(chǎn)生應(yīng)力開(kāi)裂的典型位置。HDPE中空容器在接觸某些化學(xué)液體時(shí)，溶劑的溶脹會(huì)使其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低，也會(huì)誘導(dǎo)HDPE進(jìn)一步結(jié)晶；表面活性物質(zhì)則會(huì)侵潤(rùn)裂紋的表面，降低其表面能，從而促進(jìn)裂紋的進(jìn)一步發(fā)展。因此制品在較低應(yīng)力條件下就會(huì)發(fā)生開(kāi)裂。目前，改善HDPE耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂的方法主要有(1)改進(jìn)本身的結(jié)構(gòu)；(2)改善制品的成型工藝；(3)對(duì)HDPE進(jìn)行共混改性。對(duì)于方法(l)，提高分子量、增加鏈的支化度以及降低樹(shù)脂密度都可以提高制品的耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能，但是提高分子量會(huì)使加工流動(dòng)性變差，增加支化度和降低樹(shù)脂密度又會(huì)使制品的機(jī)械強(qiáng)度下降。在方法(2)中，通過(guò)調(diào)節(jié)熔體溫度、冷卻溫度以及冷卻時(shí)間可以控制結(jié)晶速度，從而改善制品的耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能；但是導(dǎo)致成型周期延長(zhǎng)，生產(chǎn)成本增加。對(duì)HDPE進(jìn)行共混改性是提高HDPE耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂的有效方法，已有大量文獻(xiàn)報(bào)道了用HDPE與其他聚合物共混來(lái)改善制品耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂的工作，包括與線型低密度聚乙烯(LLDPE)的共混、與橡膠的共混、與氯化聚乙烯(CPE)的共混、與乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)的共混，其中HDPE與丁基橡膠和熱塑性彈性體的共混對(duì)改善耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂效果最為明顯。但該方法需要將HDPE制成改性專用料，原材料成本較高，而且制品的機(jī)械強(qiáng)度(剛性)都有明顯下降。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有的中空容器受環(huán)境應(yīng)力作用導(dǎo)致開(kāi)裂的問(wèn)題，提供一種耐應(yīng)力開(kāi)裂HDPE中空容器用功能母料及其制備方法為了克服
背景技術(shù)：
中存在的缺陷，本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種用于耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂HDPE中空容器的功能母料，由無(wú)機(jī)功能填料、分散助劑、載體樹(shù)脂經(jīng)混合后由雙螺桿擠出機(jī)塑煉造粒而成，以重量計(jì)，功能母料中載體樹(shù)脂的用量為10%-39%;無(wú)機(jī)功能填料用量為60%-89%;分散助劑的用量為1%-5%。本發(fā)明中所述無(wú)機(jī)功能填料為碳酸鈣、高嶺土、滑石粉、硅灰石、硫酸鋇中的一種或兩種及兩種以上混合物，填料平均粒徑為0.55um。本發(fā)明中所述載體樹(shù)脂為高密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯中的一種或兩種及兩種以上的混合物，載體樹(shù)脂的熔體流動(dòng)速率在0.52.0g/min之間。本發(fā)明中所述分散助劑包括偶聯(lián)劑和潤(rùn)滑分散劑，所述的偶聯(lián)劑可以是硅垸偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鈦鋁復(fù)合偶聯(lián)劑中的一種或兩種及兩種以上混合物；所述的潤(rùn)滑分散劑為石蠟、聚乙烯蠟、脂肪酸中的一種或兩種及兩種以上混合物。本發(fā)明中所述的用于耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂HDPE中空容器的功能母料的制備方法，先將無(wú)機(jī)功能填料在高速混合機(jī)中攪拌升溫至608(TC，然后加入偶聯(lián)劑進(jìn)行高速攪拌溫度為8010(TC，攪拌時(shí)間為1015分鐘；將處理好的無(wú)機(jī)填料與載體樹(shù)脂、潤(rùn)滑分散劑在高速混合機(jī)中再混合35分鐘，然后將混合物料加入同向雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行塑煉擠出，即制得本發(fā)明的功能母料.'雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)的溫度為I區(qū)溫度140150°C，II區(qū)溫度160190°C，III區(qū)溫度170190°C，IV區(qū)溫度170190°C，V區(qū)溫度170180°C，VI區(qū)160170°C，VH區(qū)140150°C，Vffl區(qū)130140°C，IX區(qū)125135°C，X區(qū)120135。C，機(jī)頭溫度170180°C。螺桿轉(zhuǎn)速為250400r/min。本發(fā)明中為保證功能母料在制造過(guò)程和成型過(guò)程中的穩(wěn)定性，在母料制造中可以加入適量的熱穩(wěn)定劑，用量為總量的0.11.0%。本發(fā)明中所述的用于耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂HDPE中空容器的功能母料制備的中空容器，將所述功能母料和高密度聚乙烯(HDPE)充分混合后，直接在吹塑成型機(jī)組上進(jìn)行擠出吹塑，制備HDPE中空容器，功能母料和高密度聚乙烯的混合配比為2030:7060，功能母料與粒狀HDPE按一定比例在高速分散機(jī)中簡(jiǎn)單混合，然后使用中空容器成型機(jī)組吹塑成型。單螺桿擠出機(jī)加料段溫度140160°C，壓縮段溫度160175°C，均化段溫度175195°C，機(jī)頭溫度170190°C;儲(chǔ)料溫度為170185°C;模具溫度為3545°C;吹氣壓力為0.450.65MPa;螺桿轉(zhuǎn)速為3070r/min;注料壓力為911MPa。由于本發(fā)明中采用的無(wú)機(jī)功能填料的導(dǎo)熱系數(shù)比HDPE樹(shù)脂高的多，制品成型過(guò)程中的冷卻速率明顯加快，成型周期明顯縮短。此外，由于無(wú)機(jī)功能填料的成本較低，制品的原材料成本也明顯降低。有益效果本發(fā)明中將一定形態(tài)和粒徑分布的無(wú)機(jī)功能填料、分散助劑與載體樹(shù)脂在雙螺桿擠出機(jī)上混合制成粒狀的濃縮功能母料，該濃縮母料與粒狀HDPE經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單混合后即可通過(guò)吹塑成型生產(chǎn)HDPE中空容器。當(dāng)制品在模具中冷卻時(shí)，均勻分散在制品壁中的無(wú)機(jī)功能填料通過(guò)提高傳熱系數(shù)，使制品均勻并快速冷卻。制品內(nèi)部溫度的均勻分布使得制品內(nèi)部的結(jié)晶及體積收縮比較均勻，從而減輕了內(nèi)應(yīng)力；制品溫度的快速下降減少了結(jié)晶度和球晶尺寸，有利于提高耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能；此外，在制品使用過(guò)程中，均勻分散在制品壁中的無(wú)機(jī)功能填料可以有效阻止裂紋的繼續(xù)發(fā)展，也對(duì)提高中空容器的耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能有貢獻(xiàn)。因此，通過(guò)添加該功能母料所制備的HDPE中空容器具有突出的耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能。在有效提高制品耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能的同時(shí)，在HDPE中空容器生產(chǎn)中添加該功能母料還可以減少HDPE樹(shù)脂的用量，并且縮短成型周期。因此，可以降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。具體實(shí)施例方式現(xiàn)在結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。實(shí)施例1:將細(xì)度為1250目的碳酸鈣、高密度聚乙烯(MFR=0.8g/10min)、鈦鋁復(fù)合偶聯(lián)劑和脂肪酸混合制備功能母料。各組份質(zhì)量配比為75份碳酸鈣，21份HDPE，1.5份鈦鋁復(fù)合偶聯(lián)劑,2.5份硬脂酸。制備過(guò)程如下將碳酸鈣加入高速分散機(jī)中在高速攪拌下升溫至6080°C，然后加入鈦鋁復(fù)合偶聯(lián)劑，偶聯(lián)劑與碳酸鈣在高速混合機(jī)中混合均勻，溫度為80100°C，時(shí)間為1015分鐘。將處理好的碳酸鈣與載體樹(shù)脂HDPE和硬脂酸潤(rùn)滑分散劑仍在高速混合機(jī)中再混合35分鐘，然后將混合料加入到同向雙螺桿擠出機(jī)中塑煉擠出，雙螺桿擠出機(jī)溫度為16018(TC，經(jīng)冷卻造粒即制得本發(fā)明的功能母料。實(shí)施例2:將實(shí)施例1中的載體樹(shù)脂由HDPE換成低密度聚乙烯(LDPE，MFR二1.5g/10min)，其余與實(shí)施例1相同。制備出以LDPE為載體樹(shù)脂的功能母料。實(shí)施例3:將實(shí)施例1中的載體樹(shù)脂由HDPE換成線型低密度聚乙烯(LLDPE，MFR二2.Og/10min)，其余與實(shí)施例1相同。制備出以LLDPE為載體樹(shù)脂的功能母料。實(shí)施例4:將實(shí)施例1中細(xì)度為1250目的碳酸鈣換為細(xì)度為1500目的碳酸鈣，其余與實(shí)施例1相同。制備出含細(xì)度1500目碳酸鈣的功能母料。實(shí)施例5:將實(shí)施例1中細(xì)度為1250目的碳酸鈣換為細(xì)度為2500目的碳酸鈣，其余與實(shí)施例l相同。制備出含細(xì)度2500目碳酸鈣的功能母料。實(shí)施例6:使用牌號(hào)為5202的HDPE(MFR=0.35g/10min)在吹瓶機(jī)組上吹塑成型HDPE中空容器。吹塑成型條件為擠出機(jī)加料段溫度140°C，壓縮段溫度170°C，均化段溫度180°C，機(jī)頭溫度18CTC;儲(chǔ)料溫度為175°C;模具溫度為40'C;吹氣壓力為0.50.6MPa;螺桿轉(zhuǎn)速為40r/min;注料壓力為9MPa。制得4.5升HDPE桶。實(shí)施例7:將實(shí)施例1制備的功能母料與實(shí)施例6中的HDPE(MFR=0.35g/10min)按20/80的配比在高速分散機(jī)中混合均勻，在吹瓶機(jī)組上吹塑成型4.5升HDPE桶。吹塑成型工藝條件與實(shí)施例6相同。實(shí)施例8:將實(shí)施例1制備的功能母料與實(shí)施例6中的HDPE(MFR=0.35g/10min)按30/70的配比在高速分散機(jī)中混合均勻，在吹瓶機(jī)組上吹塑成型4.5升HDPE桶。吹塑成型工藝條件與實(shí)施例6相同。表1所示為實(shí)施例68所制得HDPE中空容器的最大承載負(fù)荷及耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能(ESCR)?？梢钥闯鎏砑颖景l(fā)明功能母料可明顯改善HDPE中空容器耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能。表1.實(shí)施例68HDPE中空容器的最大承載負(fù)荷及耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能HDPE中空容器最大承載負(fù)荷/KgESCR(F50)/hr實(shí)施例674188實(shí)施例766263實(shí)施例863351實(shí)施例9:將實(shí)施例2制備的功能母料與實(shí)施例6中的HDPE(MFR=0.35g/10min)按20/80的配比在高速分散機(jī)中混合均勻，在吹瓶機(jī)組上吹塑成型4.5升HDPE桶。吹塑成型工藝條件與實(shí)施例6相同。實(shí)施例10:將實(shí)施例3制備的功能母料與實(shí)施例6中的HDPE(MFR=0.35g/10min)按20/80的配比在高速分散機(jī)中混合均勻，在吹瓶機(jī)組上吹塑成型4.5升HDPE桶。吹塑成型工藝條件與實(shí)施例6相同。比較實(shí)施例7、實(shí)施例9和實(shí)施例10所制得HDPE中空容器的最大承載負(fù)荷及耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能(ESCR)，可以看出功能母料中載體樹(shù)脂種類對(duì)HDPE中空容器耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能的影響(見(jiàn)表2)。表2.實(shí)施例7、9和10HDPE中空容器的最大承載負(fù)荷及耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>實(shí)施例11:將實(shí)施例4制備的功能母料與實(shí)施例6中的HDPE(MFR=0.35g/10min)按20/80的配比在高速分散機(jī)中混合均勻，在吹瓶機(jī)組上吹塑成型4.5升HDPE桶。吹塑成型工藝條件與實(shí)施例6相同。實(shí)施例12:將實(shí)施例5制備的功能母料與實(shí)施例6中的HDPE(MFR=0.35g/10min)按20/80的配比在高速分散機(jī)中混合均勻，在吹瓶機(jī)組上吹塑成型4.5升HDPE桶。吹塑成型工藝條件與實(shí)施例6相同。比較實(shí)施例7、實(shí)施例11和實(shí)施例12所制得HDPE中空容器的最大承載負(fù)荷及耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能(ESCR)，可以看出功能母料中碳酸鈣細(xì)度對(duì)HDPE中空容器耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能的影響(見(jiàn)表3)。表3.實(shí)施例7、11和12HDPE中空容器的最大承載負(fù)荷及耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>此外，比較實(shí)施例68中生產(chǎn)周期為19秒時(shí)HDPE中空容器制品的表面溫度(表4)以及實(shí)施例8中HDPE中空容器制品在不同生產(chǎn)周期下的表面溫度(表5)，可以看出添加本發(fā)明功能母料可以明顯加快制品冷卻速度，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率。表4.實(shí)施例68生產(chǎn)周期為19秒時(shí)制品的表面溫度<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表5實(shí)施例8中制品在不同生產(chǎn)周期下的表面溫度<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。權(quán)利要求1、一種用于耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂HDPE中空容器的功能母料，其特征在于由無(wú)機(jī)功能填料、分散助劑、載體樹(shù)脂經(jīng)混合后由雙螺桿擠出機(jī)塑煉造粒而成，以重量計(jì)，功能母料中載體樹(shù)脂的用量為10％-39％；無(wú)機(jī)功能填料用量為60％-89％；分散助劑的用量為1％-5％。2、如權(quán)利要求1所述的用于耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂HDPE中空容器的功能母料，其特征在于所述無(wú)機(jī)功能填料為碳酸鈣、高嶺土、滑石粉、硅灰石、硫酸鋇中的一種或兩種及兩種以上混合物，填料平均粒徑為0.55iim。3、如權(quán)利要求1所述的用于耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂HDPE中空容器的功能母料，其特征在于所述載體樹(shù)脂為高密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯中的一種或兩種及兩種以上的混合物，載體樹(shù)脂的熔體流動(dòng)速率在0.52.0g/min之間。4、如權(quán)利要求1所述的用于耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂HDPE中空容器的功能母料，其特征在于所述分散助劑包括偶聯(lián)劑和潤(rùn)滑分散劑。5、如權(quán)利要求4所述的用于耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂HDPE中空容器的功能母料，其特征在于所述的偶聯(lián)劑可以是硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鈦鋁復(fù)合偶聯(lián)劑中的一種或兩種及兩種以上混合物；所述的潤(rùn)滑分散劑為石蠟、聚乙烯蠟、脂肪酸中的一種或兩種及兩種以上混合物。6、如權(quán)利要求1所述的用于耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂HDPE中空容器的功能母料的制備方法，其特征在于先將無(wú)機(jī)功能填料在高速混合機(jī)中攪拌升溫至608crc，然后加入偶聯(lián)劑進(jìn)行高速攪拌溫度為80ioo°c，攪拌時(shí)間為iois分鐘；將處理好的無(wú)機(jī)填料與載體樹(shù)脂、潤(rùn)滑分散劑在高速混合機(jī)中再混合35分鐘，然后將混合物料加入同向雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行塑煉擠出，即制得本發(fā)明的功能母料；雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)的溫度為I區(qū)溫度140150°C，II區(qū)溫度160190°C，III區(qū)溫度170190°C，IV區(qū)溫度170190°C，V區(qū)溫度170180°C，VI區(qū)160170°C，VII區(qū)140150°C，Wl區(qū)130140°C，IX區(qū)125135°C，X區(qū)120135°C，機(jī)頭溫度170180°C。螺桿轉(zhuǎn)速為250400r/min。7、如權(quán)利要求1所述的用于耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂HDPE中空容器的功能母料制備的中空容器，其特征在于將所述功能母料和高密度聚乙烯(HDPE)充分混合后，直接在吹塑成型機(jī)組上進(jìn)行擠出吹塑，制備HDPE中空容器。功能母料和高密度聚乙烯的混合配比為2030:7060。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂HDPE中空容器的功能母料及其制備方法，由無(wú)機(jī)功能填料、分散助劑、載體樹(shù)脂經(jīng)混合后由雙螺桿擠出機(jī)塑煉造粒而成，以重量計(jì)，功能母料中載體樹(shù)脂的用量為10％-39％；無(wú)機(jī)功能填料用量為60％-89％；分散助劑的用量為1％-5％，本發(fā)明解決現(xiàn)有的中空容器受環(huán)境應(yīng)力作用導(dǎo)致開(kāi)裂的問(wèn)題。文檔編號(hào)B29C47/00GK101671452SQ20091003621公開(kāi)日2010年3月17日申請(qǐng)日期2009年10月10日優(yōu)先權(quán)日2009年10月10日發(fā)明者丁永紅,強(qiáng)俞,姚自力,威朱,秦文偉申請(qǐng)人:江蘇領(lǐng)航材料科技有限公司