專利名稱：一種耐高溫聚乙烯色母粒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程塑料著色用色母粒，具體地說是一種耐高溫聚乙烯色母粒及其制 備方法。
背景技術(shù)：
耐熱聚乙烯(PE-RT)系新型材料，替代交聯(lián)聚乙烯(PE-X)、PP鋁塑復(fù)合管等化工 進(jìn)、排水管的首選新材料。PE-RT除聚乙烯材料質(zhì)輕、耐腐、耐酸堿外，更具長期耐110°C高 溫與加工流動性好的突出優(yōu)點(diǎn)。目前因國內(nèi)石化企業(yè)尚未生產(chǎn)該P(yáng)E-RT材料，故其配用的 色母粒也需進(jìn)口，但價(jià)格高，國內(nèi)未見有PE-RT色母粒的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種配方設(shè)計(jì)合理的耐高溫聚乙烯色母粒，按比例摻入 PE-RT后，能制造出白、黃、桔、紅、蘭、綠、棕等七種色澤的PE-RT管道。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種耐高溫聚乙烯色母粒，其各組分的配比按重量百 分比計(jì)分別為基體樹脂20 30 %、納米蒙脫土 3 5 %、分散劑7 15 %、阻交聯(lián)劑0. 3 1%、聚硅氧烷有機(jī)硅表面活性劑0. 5 2%、抗氧化劑1 3%、光穩(wěn)定劑1 3%、顏料 20 70% ；所述的基體樹脂為乙烯與辛烯共聚物、丁烯與辛烯共聚物或前二者的共混物，或 者以上任一種經(jīng)馬來酸酐、丙烯酸或苯乙烯接枝的改性聚烯烴材料；所述的阻交聯(lián)劑為二 甲基亞砜、二甲胺或二甲基甲酰胺；所述的分散劑為低分子聚乙烯蠟或乙烯-醋酸乙烯蠟 與含氟聚合物的復(fù)配物，所述的含氟聚合物為可熔性聚四氟乙烯。本發(fā)明為PE-RT配制專用色母粒，使其具備強(qiáng)耐溫性、持久耐靜液壓強(qiáng)度和優(yōu)良 抗沖擊強(qiáng)度、而且擠出生產(chǎn)管材無需交聯(lián)；良好的柔韌性和高溫穩(wěn)定性的PE-RT力學(xué)性能 得以保持和提高，并且賦予它良好感觀，不僅可在冷、熱水系統(tǒng)中應(yīng)用，并且還廣泛適用于 地面輻射采暖系統(tǒng)。所述的顏料選用金紅石型鈦白粉、鈦黃粉、苯并咪唑酮黃、蒽醌橙、喹吖啶酮紅、酞 青蘭、酞青綠、苯并咪唑硐棕中的任一種或二種以上的復(fù)合物。所述的抗氧化劑選用受阻酚類抗氧劑與亞磷酸酯類抗氧劑的復(fù)配物。所述的光穩(wěn)定劑為紫外線吸收劑、受阻胺類光穩(wěn)定劑、含鎳穩(wěn)定劑中的任一種。所述的納米蒙脫土粒徑小于lOOnm。所述的耐高溫聚乙烯色母粒，還添加了硬脂酸金屬鹽，所述的硬脂酸金屬鹽為硬 脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鋇、硬脂酸鎂中的任一種，其加入量為各組分重量百分比總和的
1 2%。分散劑以聚乙烯蠟和含氟聚合物為主輔以聚硅氧烷有機(jī)硅表面活性劑，一是基于 為提高納米蒙脫土與顏料及其它添加助劑在加工過程中能達(dá)到納米級的分散，從而保證色 母粒在PE-RT管道中的均勻分散、分布；二是基于為提高納米蒙脫土與顏料及其它添加助
3劑表面活性劑與分散劑表面改性后與基體樹脂相容性增強(qiáng)，從而保證力學(xué)性能的提高；三 是基于可熔性聚四氟乙烯具有優(yōu)異的耐熱穩(wěn)定性與非遷移性，它能提高材料的爽滑性、流 動性與脫膜性，故能明顯降低加工過程中剪切摩擦系數(shù)，減小設(shè)備磨耗，降低機(jī)筒自身發(fā) 熱，避免因高溫、高剪切產(chǎn)生物料粘附螺桿、口模而導(dǎo)致非正常流動產(chǎn)生制品表面缺陷和制 品的力學(xué)性能下降。阻交聯(lián)劑二甲基亞砜、二甲胺或二甲基甲酰胺等的加入系基于用普通聚烯烴色母 粒添加在PE-RT樹脂中生產(chǎn)、管材或管件時(shí)，其PE-RT制品力學(xué)性能或多或少均有降低、特 別發(fā)現(xiàn)在需要規(guī)格切換需換模口、模套或在停電、機(jī)械故障等停機(jī)情況后，重新開機(jī)二次加 熱生產(chǎn)則發(fā)現(xiàn)制品表面產(chǎn)生冷斑、趨紋、氣泡流紋或表面粗糙等現(xiàn)象，長時(shí)間擠出變換工藝 參數(shù)均無法消除此類現(xiàn)象，只有拆開模具，抽出螺桿清除粘附在?？诨蚵輻U上的粘稠物才 能恢復(fù)正常制品外觀，解析原因是PE-RT熔體在高溫下較長停當(dāng)時(shí)間，PE-RT材料中催化劑 殘存促進(jìn)催化或顏料與助劑中含金屬離子作用致使PE-RT材料系帶鏈結(jié)構(gòu)與結(jié)晶度受破 壞，從而產(chǎn)生輕度交聯(lián)，粘附螺桿、膜口流口，引起熔體粘度差分別產(chǎn)生的絲、條、點(diǎn)、塊狀物 攜入制品內(nèi)部或在表面產(chǎn)生，為此引入阻交聯(lián)劑較好地解決這一問題。抗氧劑與光穩(wěn)定劑的加入可進(jìn)一步提高PE-RT材料在加工過程中的熱穩(wěn)定性，避 免熱氧老化產(chǎn)生變色和力學(xué)性能降低。著色劑-顏料，首先要求顏料達(dá)到飲用水管道衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；再要求耐熱性> 210°C、 耐光性7級以上、能耐酸堿、防腐、粒徑小、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。著色劑的作用是在加入到PE-RT樹脂 后，在其制品成型過程中產(chǎn)生特定的顏色，在其成型過程及使用過程中保持穩(wěn)定不變，無褪 色，無浸出、無毒、耐候性好。上述耐高溫聚乙烯色母粒的制備方法如下所述的基體樹脂先與納米蒙脫土、抗 氧化劑、分散劑、表面活性劑、硬脂酸金屬鹽和光穩(wěn)定劑混合后，在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造 粒成納米復(fù)合材料，上述抗氧化劑、分散劑、表面活性劑、硬脂酸金屬鹽和光穩(wěn)定劑的用量 為配方添加量的40-60%，所述的納米復(fù)合材料再與顏料和其他余下的所有材料在高速攪 拌機(jī)上混合，最后在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒。先由基體樹脂與納米蒙脫土混合等制備納米復(fù)合材料，基于1、色母料載體與基材 PE-RT同屬含辛烯單體共聚物，結(jié)構(gòu)相似，不含產(chǎn)生相容性排斥而損害PE-RT材料力學(xué)性 能，2、利用納米粒子的納米效應(yīng)和納米粒子與基體間強(qiáng)的界面相互作用，提高PE-RT材料 的綜合力學(xué)性能。本發(fā)明經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，具有以下突出優(yōu)點(diǎn)和積極效果UPE-RT管材專用色母粒耐熱性優(yōu)良、色澤穩(wěn)定；在注塑機(jī)設(shè)定平均溫度210°C，加熱時(shí)間分別為IOmin和90min條件下分別注塑制 得色板，將色板與標(biāo)準(zhǔn)樣板在美國Datacolor公司的測色儀進(jìn)行比對測試，二者與標(biāo)準(zhǔn)色 板的ΔΕ < 2，說明PE-RT專用色母粒的耐熱性能優(yōu)良。2、PE-RT管材專用色母粒對PE-RT管道力學(xué)性能沒有產(chǎn)生不利影響，并且略有提
尚ο純PE-RT與專用色母粒著色后的樣條力學(xué)性能測試表
性能指測試方法 ADTM單位純 PE-RT母粒著色后PE-RT拉伸屈服強(qiáng)度D638KG/CM2190195斷裂伸長率D638%70. 071. 5沖擊強(qiáng)度D256N/BN/B氧化誘導(dǎo)期D3895MIN1601613、PE_RT管材專用色母粒提高了 PE-RT成型生產(chǎn)管道工藝的流動性、產(chǎn)能，管材表 面光潔度良好。4、PE-RT管材專用色母粒放大生產(chǎn)后停機(jī)換模，二次加熱后的驗(yàn)證單螺桿擠出機(jī)直徑65，L/D25 1，溫度加料段180°C、壓縮段220°C、計(jì)量段 230°C、機(jī)頭/ 口膜220-230°C，口膜至定徑套距離2_10CM，擠出速率25g/min，牽引速度 410mm/s ;PE-RT料比專用色母料(100 2)。連續(xù)生產(chǎn)48小時(shí)，管材表面光滑細(xì)膩、無任何 異常。后切換規(guī)格，需換模頭口徑停機(jī)14小時(shí)后，重新加熱開機(jī)，只有首先擠出的約7-10 分鐘管材表面手感略有毛刺外，以下全部如前生產(chǎn)管材，經(jīng)檢測符合標(biāo)準(zhǔn)試樣。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了 PE-RT樹脂與無機(jī)粒子在納米級尺度上的結(jié)合，因此賦予材料優(yōu)異 的力學(xué)性能、熱性能；分散劑、抗氧劑、表面活性劑等低摩爾質(zhì)量物的加入，特別是含氟聚合 物加入，提高了螺桿、料筒及口模的光滑度，提高了 PE-RT分子間的滑動性，減輕了剪切摩 擦，減少了熔體發(fā)熱，使得PE-RT材料的流動性更加順暢；阻交聯(lián)劑的加入杜絕了高溫、高 剪切速率情況下PE-RT材料熔體系帶鏈的破壞或催化劑殘余物及其它助劑釋放的金屬離 子造成的催化反應(yīng)而產(chǎn)生交聯(lián)物；保證管材擠出生產(chǎn)正常，保證了 PE-RT管材的力學(xué)性能 不降低而有所提高。
具體實(shí)施方式

權(quán)利要求
1.一種耐高溫聚乙烯色母粒，其各組分的配比按重量百分比計(jì)分別為基體樹脂 20 30%、納米蒙脫土 3飛％、分散劑7 15%、阻交聯(lián)劑0. 3 1%、聚硅氧烷有機(jī)硅表面活性劑 0. 5 2%、抗氧化劑廣3%、光穩(wěn)定劑廣3%、顏料20 70% ；所述的基體樹脂為乙烯與辛烯共聚物、丁烯與辛烯共聚物或前二者的共混物，或者以 上任一種經(jīng)馬來酸酐、丙烯酸或苯乙烯接枝的改性聚烯烴材料；所述的阻交聯(lián)劑為二甲基 亞砜、二甲胺或二甲基甲酰胺；所述的分散劑為低分子聚乙烯蠟或乙烯-醋酸乙烯蠟與含 氟聚合物的復(fù)配物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫聚乙烯色母粒，其特征在于所述的含氟聚合物為可熔 性聚四氟乙烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫聚乙烯色母粒，其特征在于所述的顏料選用金紅石型 鈦白粉、鈦黃粉、苯并咪唑酮黃、蒽醌橙、喹吖啶酮紅、酞青蘭、酞青綠、苯并咪唑硐棕中的任 一種或二種以上的復(fù)合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫聚乙烯色母粒，其特征在于所述的抗氧化劑選用受阻 酚類抗氧劑與亞磷酸酯類抗氧劑的復(fù)配物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫聚乙烯色母粒，其特征在于所述的光穩(wěn)定劑為紫外線 吸收劑、受阻胺類光穩(wěn)定劑、含鎳穩(wěn)定劑中的任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫聚乙烯色母粒，其特征在于所述納米蒙脫土的粒徑小 于 lOOnm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫聚乙烯色母粒，其特征在于它還添加了硬脂酸金屬 鹽，所述的硬脂酸金屬鹽為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鋇、硬脂酸鎂中的任一種，其加入量 為各組分重量百分比總和的11%。
8.權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述耐高溫聚乙烯色母粒的制備方法，其步驟如下所述的基 體樹脂先與納米蒙脫土、抗氧化劑、分散劑、表面活性劑和光穩(wěn)定劑混合后，在雙螺桿擠出 機(jī)中擠出造粒成納米復(fù)合材料，上述抗氧化劑、分散劑、表面活性劑和光穩(wěn)定劑的用量為配 方添加量的40-60%，所述的納米復(fù)合材料再與顏料和其他余下的所有材料在高速攪拌機(jī)上 混合，最后在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐高溫聚乙烯色母粒及其制備方法。目前因國內(nèi)石化企業(yè)尚未生產(chǎn)該P(yáng)E-RT材料，故其配用的色母粒也需進(jìn)口，但價(jià)格高。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種耐高溫聚乙烯色母粒，其包括基體樹脂20~30%、納米蒙脫土3~5%、分散劑7~15%、阻交聯(lián)劑0.3~1%、聚硅氧烷有機(jī)硅表面活性劑0.5~2%、抗氧化劑1~3%、光穩(wěn)定劑1~3%、顏料20~70%；所述的阻交聯(lián)劑為二甲基亞砜、二甲胺或二甲基甲酰胺；所述的分散劑為低分子聚乙烯蠟或乙烯-醋酸乙烯蠟與含氟聚合物的復(fù)配物。本發(fā)明按比例摻入PE-RT后，能制造出多種色澤的PE-RT管道，保證了PE-RT管材的力學(xué)性能不降低而有所提高。
文檔編號C08L83/04GK102070820SQ20101057206
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者傅琪斌, 湯志龍, 王仲文, 王執(zhí)中 申請人:浙江七色鹿色母粒有限公司