一種新型高接枝率低凝膠聚乙烯相容劑及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種新型高接枝率低凝膠聚乙烯相容劑及其制備方法，將聚乙烯65-98％，功能性單體1-10％，抗交聯劑0.1-9％，抗氧劑0.1-3％，潤滑劑0.1-3％按比例放入高混機中混合3-5分鐘，出料，喂入雙螺桿擠出機，引發劑0.1-10％采用側喂料方式喂入，然后在反應段施加超聲處理，以增加自由基的濃度，提高接枝反應效率，然后在口模出口端施加超聲處理，以消耗殘留的過氧化物，然后擠出后再造粒。與現有技術相比，本發明通過緩釋型引發體系及采用超聲引發技術，獲得了高接枝率、低凝膠的聚乙烯相容劑，提高了生產效率，有利于保護環境及使用人員的身體健康。特別在低煙無鹵阻燃電纜料等行業，有利于后期使用過程中的用電安全。
【專利說明】一種新型高接枝率低凝膠聚乙烯相容劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于高分子領域，涉及一種高接枝率、低凝膠聚乙烯相容劑及其制備方法。【背景技術】
[0002]聚乙烯作為通用塑料，以產量大，性能良好及低廉的價格而得到廣泛應用。然而由于其表面能低，分子呈化學惰性，導致其粘合性，潤濕性，印染性，氣體滲透性，抗靜電性以及與其它極性聚臺物、無機填料等的相容性差。這些缺點制約了聚乙烯的進一步應用。對聚乙烯進行接枝功能化可以賦予其一些特殊性能，可以很好的改善共混合填充材料的界面性能，從而明顯提高復合材料的性能。
[0003]目前，官能化接枝聚乙烯已經廣泛應用到了塑料改性行業，如共混增容、填充增強、粘合等，而在低煙無鹵阻燃電纜料、木塑復合材料等新興領域也越來越受到人們的重視。
[0004]目前，官能化接枝聚乙烯的制備方法多采用雙螺桿擠出機直接進行反應接枝，這種方法適用范圍廣，對設備等投資要求較少，但是由于反應時間較短，接枝效率不高。傳統做法是通過提高馬來酸酐等功能性單體含量以獲得高接枝率，但聚乙烯分子鏈經自由基引發后容易產生交聯，過量活性單體的存在還會促進這一反應的進行，這樣在獲得一定接枝率的同時，不可避免會導致交聯過度，此外，馬來酸酐等單體也難以脫除干凈，導致最終產品味道刺激性大，不利于身體健康。同時，過度交聯的聚乙烯在使用過程中會極大地影響材料體系的加工性能，特別在低煙無鹵阻燃電纜料等行業，交聯過度的相容劑會降低電纜料的流動性，從而影響電纜的生產效率，甚至導致包覆層斷裂，影響產品質量及后期使用過程中的用電安全。
【發明內容】
[0005]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種新型高接枝率低凝膠聚乙烯相容劑及其制備方法。
[0006]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:一種新型高接枝率低凝膠聚乙烯相容劑，其特征在于，包括以下重量百分比含量的組分:聚乙烯65-98%，功能性單體1-10%，引發劑0.1-10 %，抗交聯劑0.1-9 %，抗氧劑0.1-3 %，潤滑劑0.1-3 %。
[0007]所述的相容劑優選以下重量百分比含量的組分:聚乙烯80-85%，功能性單體5_8%，引發劑2-6%，抗交聯劑2-6%，抗氧劑1-2%，潤滑劑1_2%。
[0008]所述的聚乙烯為高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯中的一種或幾種。
[0009]所述的功能性單體為馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯或丙烯酸中的一種或幾種。
[0010]所述的引發劑是一種高效的含有納米結構的緩釋型過氧化物引發體系，采用了超聲作用輔以引發產生自由基，[0011]所述的納米結構的緩釋型過氧化物引發體系其有效成分為2，5_ 二甲基-2，5-雙(叔丁過氧基)己烷與CeO2按質量比1: 4復配的復配物。
[0012]所述的抗交聯劑是硬脂酸酰胺、對苯醌、油酸、亞磷酸三苯酯、四氯化碳、苯乙烯中的一種或幾種；所述的潤滑劑是脂肪酸皂鹽類潤滑劑、硅酮類潤滑劑、低分子蠟中的一種或幾種；所述的抗氧劑為一種受阻酚類抗氧劑與亞磷酸酯類抗氧劑的復配體系。
[0013]所述的脂肪酸皂鹽類潤滑劑包括硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、乙撐雙脂肪酸酰胺或改性乙撐雙脂肪酸酰胺；所述的抗氧劑為質量比為1:1的抗氧劑1010與抗氧劑168的混合物 。
[0014]一種新型高接枝率低凝膠聚乙烯相容劑的制備方法，其特征在于，將聚乙烯65-98%，功能性單體1_10%，抗交聯劑0.1-9%，抗氧劑0.1-3 %，潤滑劑0.1-3%按比例放入高混機中混合3-5分鐘，出料，喂入雙螺桿擠出機，引發劑0.1-10%采用側喂料方式喂入，然后在反應段與出口端分別施加超聲處理，擠出后再造粒。
[0015]所述的雙螺桿擠出機的加工溫度在80-210°C，螺桿轉數在180-600轉/分，超聲功率在 100W-800W。
[0016]與現有技術相比，本發明采用上述配方及加工方法制得一種高接枝率、低凝膠聚乙烯相容劑，可用于聚乙烯合金增容、填充增強、粘合等，此外在低煙無齒阻燃電纜料、木塑復合材料等新興領域也有廣泛應用。高效的含有納米結構的緩釋型過氧化物引發體系可顯著提高反應產物的接枝率，并抑制反應過程中的副反應，減少過氧化物殘留，降低產品氣味，側喂料工藝有利于控制引發劑在雙螺桿擠出機中的時間分布寬度，以及合適的抗交聯劑的選擇都為控制凝膠含量打下了基礎，通過超聲處理，產生自由基，增加自由基濃度，進一步提高了接枝效率，出口端的超聲作用可消耗殘留的引發劑，降低了單體的殘留量。本發明很好的解決了聚乙烯反應接枝高接枝率與低殘留、低凝膠量相互競爭的缺點，制備了一種高效環保的聚乙烯相容劑。
[0017]本發明的優點是制備的相容劑接枝率高，可降低添加量，減少使用成本；低殘留量、無刺激性氣味，有利于環境保護和人的身體健康；超聲波處理工藝，可使材料性能更加穩定，延長保質期；低凝膠含量，具有優異的加工穩定性。本發明適應了低碳環保的發展趨勢，可廣泛用于塑料改性、低煙無鹵阻燃電纜料、木塑復合材料等領域。
【具體實施方式】
[0018]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0019]實施例1:
[0020]聚乙烯采用韓國進口的LLDPE，引發劑采用2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁過氧基)己烷，抗氧劑為CIBA公司的168和1010，潤滑劑采用硬脂酸鈣，功能單體采用馬來酸酐。采用傳統工藝加工，將上述組分按比例放入高混機中混合3-5分鐘，出料，然后用螺桿擠出機擠出造粒，加工溫度在80-20(TC，螺桿轉數在450轉/分。
[0021]實施例2:
[0022]聚乙烯采用韓國進口的LLDPE，引發劑采用一種高效的含有納米結構的緩釋型過氧化物引發體系，其有效成分為2，5_ 二甲基-2，5-雙(叔丁過氧基)己烷與CeO2的復配物，比例為1: 4，功能單體采用馬來酸酐，抗氧劑為CIBA公司的168和1010，潤滑劑采用硬脂酸鈣，抗交聯劑采用亞磷酸三苯酯。采用傳統工藝加工，將上述組分按比例放入高混機中混合3-5分鐘，出料，然后用螺桿擠出機擠出造粒，加工溫度在80-200°C，螺桿轉數在450
轉/分。
[0023]實施例3:
[0024]聚乙烯采用韓國進口的LLDPE，引發劑采用一種高效的含有納米結構的緩釋型過氧化物引發體系，其有效成分為2，5_ 二甲基-2，5-雙(叔丁過氧基)己烷與CeO2的復配物，比例為1: 4，功能單體采用馬來酸酐，抗氧劑為CIBA公司的168和1010，潤滑劑采用硬脂酸鈣，抗交聯劑采用亞磷酸三苯酯。將上述組分按比例放入高混機中混合3-5分鐘，出料，用雙螺桿擠出機擠出，引發劑采用側喂料方式喂入，然后在反應段與出口端分別施加超聲處理，后造粒，加工溫度在80-20(TC，螺桿轉數在450轉/分，超聲功率在400W。
[0025]表1.實施例1-3的配方配比
【權利要求】
1.一種新型高接枝率低凝膠聚乙烯相容劑，其特征在于，包括以下重量百分比含量的組分:聚乙烯65-98%，功能性單體1_10%，引發劑0.1_10%，抗交聯劑0.1_9%，抗氧劑0.1-3%，潤滑劑 0.1-3%。
2.根據權利要求1所述的一種新型高接枝率低凝膠聚乙烯相容劑，其特征在于，所述的相容劑優選以下重量百分比含量的組分:聚乙烯80-85%，功能性單體5-8%，引發劑2-6 %，抗交聯劑2-6 %，抗氧劑1-2 %，潤滑劑1-2 %。
3.根據權利要求1或2所述的一種新型高接枝率低凝膠聚乙烯相容劑，其特征在于，所述的聚乙烯為高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯中的一種或幾種。
4.根據權利要求1或2所述的一種新型高接枝率低凝膠聚乙烯相容劑，其特征在于，所述的功能性單體為馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯或丙烯酸中的一種或幾種。
5.根據權利要求1或2所述的一種新型高接枝率低凝膠聚乙烯相容劑，其特征在于，所述的引發劑是一種高效的含有納米結構的緩釋型過氧化物引發體系，采用了超聲作用輔以引發產生自由基。
6.根據權利要求5所述的一種新型高接枝率低凝膠聚乙烯相容劑，其特征在于，所述的納米結構的緩釋型過氧化物引發體系其有效成分為2，5_二甲基-2，5-雙(叔丁過氧基)己烷與CeO2按質量比1: 4復配的復配物。
7.根據權利要求1或2所述的一種新型高接枝率低凝膠聚乙烯相容劑，其特征在于，所述的抗交聯劑是硬脂酸酰胺、對苯醌、油酸、亞磷酸三苯酯、四氯化碳、苯乙烯中的一種或幾種；所述的潤滑劑是脂肪酸皂鹽類潤滑劑、硅酮類潤滑劑、低分子蠟中的一種或幾種；所述的抗氧劑為一種受阻酚類抗氧劑與亞磷酸酯類抗氧劑的復配體系。
8.根據權利要求7所述的·一種新型高接枝率低凝膠聚乙烯相容劑，其特征在于，所述的脂肪酸皂鹽類潤滑劑包括硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、乙撐雙脂肪酸酰胺或改性乙撐雙脂肪酸酰胺；所述的抗氧劑為質量比為1:1的抗氧劑1010與抗氧劑168的混合物。
9.一種如權利要求1所述的新型高接枝率低凝膠聚乙烯相容劑的制備方法，其特征在于，將聚乙烯65-98 %，功能性單體1-10 %，抗交聯劑0.1-9 %，抗氧劑0.1-3 %，潤滑劑0.1-3%按比例放入高混機中混合3-5分鐘，出料，喂入雙螺桿擠出機，引發劑0.1-10%采用側喂料方式喂入，然后在反應段與口模出口端分別施加超聲處理，擠出后再造粒。
10.根據權利要求9所述的一種新型高接枝率低凝膠聚乙烯相容劑，其特征在于，所述的雙螺桿擠出機的加工溫度在80-210°C，螺桿轉數在180-600轉/分，超聲功率在100W-800W。
【文檔編號】C08K5/098GK103539896SQ201210244111
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年7月13日 優先權日:2012年7月13日
【發明者】段浩, 湯俊杰, 齊陽城 申請人:上海日之升新技術發展有限公司