本发明涉及塑料母粒领域，尤其涉及一种改性聚乙烯母粒及其制备方法。
背景技术：
：聚乙烯是目前产量最大、应用最广的塑料品种之一，约占世界塑料总产量的35％，其中低密度聚乙烯、高密度聚乙烯以及线型低密度聚乙烯，三者均属于热塑性通用塑料；而只有分子量超过150万以上的超高分子量聚乙烯常被用作工程塑料所使用。聚乙烯不仅具有优良的电绝缘性、耐低温性以及易加工成型性，还具有优异的化学稳定性和介电性能。但是聚乙烯熔点仅仅只有92℃，而且机械强度较低、耐候性较差，在低温环境下聚乙烯变脆，容易开裂。母粒(英文名称masterbatches)全名塑料母粒，别名母料是20世纪80年代发展站起来的一种塑料加工助剂，它是由超量的化学助剂、载体树脂和分散剂等所组成。母粒是把超常量的颜料(染料)均匀载附于树脂中而得到的聚集体。在塑料加工成型过程中，为了操作上的方便，将所需要的各种助剂、填料与少量载体树脂先进行混合混炼，经过挤出机等设备计量、混合、熔融、挤出、切粒等加工过程制得的颗粒料。母粒一般是由载体树脂、各种填料和各种助剂组成的。母粒中助剂的限度或填料的含量比实际塑料制品中的需要量要高数倍至十几倍。现有的聚乙烯母粒都是由聚乙烯本体与填料及助剂一起熔融切粒而成，然后母粒再与其它塑料进行再加工，提高塑料件的机械性能。但是采用纯聚乙烯母粒与其它塑料进行生产加工，加工出来的塑料件往往由于聚乙烯自带的性能缺陷造成耐候性较差、机械强度不高、易老化导致使用寿命较短。为此，本发明公开了一种改性聚乙烯母粒及其制备方法，通过将聚乙烯与聚酰胺树脂进行改性来生产聚乙烯母粒，使得采用本工艺生产出来的聚乙烯母粒具有较高的机械强度以及热稳定性，扩大了其在塑料加工领域的使用范围。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种改性聚乙烯母粒及其制备方法以解决现有技术中的聚乙烯母粒机械强度低、耐候性较差、易老化、使用领域受到局限等技术问题；为解决以上技术问题，本发明公开了以下技术方案：本发明公开了一种改性聚乙烯母粒，包括原料改性聚乙烯、滑石粉、硬脂酸钙和助剂，其中原料的重量组分为：其中，改性聚乙烯为聚乙烯与聚酰胺树脂之间的复合改性。聚酰胺树脂简称pa，是由二聚油酸和乙二胺反应制得的线性无规则聚酰胺。聚酰胺树脂中含有氨基、羰基以及酰胺基等极性基团，所以其与聚乙烯在复合时能够很好的接枝，具有较高的粘结性能。滑石粉作为聚乙烯改性填料，可以显著提高填充材料的刚度、高温抗蠕变和耐热性，硬脂酸钙作为分散剂可以提高填充材料的均匀度，保持填充材料的稳定性。进一步的，为了更好的提高聚乙烯母粒的机械性能，聚乙烯与聚酰胺树脂之间按照质量比3～4:1进行复合。进一步的，为了增加母粒生产加工过程中的润滑性，助剂采用硅酮粉或白油。同时本申请还公开了一种改性聚乙烯母粒的制备方法，包括以下制备步骤：步骤一、备料将称量好的聚乙烯、聚酰胺树脂、滑石粉以及硬脂酸钙先用真空干燥箱进行干燥处理，真空干燥箱的温度控制在35～40℃，真空度控制在0.5～1mpa，避免因为温度过高使得聚乙烯熔融，通过抽真空能够使得原料中的水分得以挥发，以免影响后续生产加工，烘干后将各原料分别放置在干燥器中进行储存，备用；步骤二、改性聚乙烯的制备将聚乙烯颗粒与聚酰胺树脂混合均匀后，倒入螺杆挤出机中进行挤料加工，冷却、切粒后得到改性聚乙烯，干燥处理后，备用；步骤三、聚乙烯母粒的制备将步骤二中干燥后的改性聚乙烯与滑石粉、硬脂酸钙以及助剂进行混合，搅拌均匀后先倒入密炼机中进行混合密炼，然后再将密炼后的混合料加入双螺杆挤出机中进行熔融加工，将从挤出机喷嘴中挤出来的料条放入水槽中进行冷却，然后用切粒机对料条进行切粒，得到粒料；步骤四、烘料将粒料放入热风干燥机中进行干燥处理；步骤五、筛选将步骤四中干燥处理后的粒料用振动筛进行筛选，筛网的孔径大小为3～5mm；步骤六、密封包装将从振动筛中筛选出来的粒料用密封袋进行真空包装，粒径小的废料则重复以上步骤进行回料再加工。进一步的，步骤二中的螺杆挤出机的加热温区为：1区140～150℃、2区150～155℃、3区155～160℃、4区155～160℃、5区155～160℃、6区160～170℃、7区160～170℃、8区170～180℃、机头180℃，挤出机的转速控制在100～120r/min。进一步的，步骤三中双螺杆挤出机的加热温区为：1区140～150℃、2区150～155℃、3区150～155℃、4区155～165℃、5区155～165℃、6区165～170℃、7区165～170℃、8区170～180℃、机头180℃，挤出机的转速控制在150～180r/min。进一步的，步骤三中密炼机的混合室内的压力控制在5～8bar，混合室内的温度控制在180～200℃。本发明公开了一种改性聚乙烯母粒及其制备方法，通过将聚乙烯与聚酰胺树脂进行复合改性，聚酰胺树脂具有较好的粘接能力，并且能够弥补聚乙烯耐候性较差、易脆、易老化等缺陷。滑石粉以及硬脂酸钙的按比例加入，也可以提高母粒的刚度、耐高温蠕变等性能，从而也提高了塑料制品的软化温度。采用本方法制得的聚乙烯母粒具有强度大、耐老化等特点。具体实施方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例1实施例1公开了一种改性聚乙烯母粒，包括原料改性聚乙烯、滑石粉、硬脂酸钙和助剂，其中原料的重量组分为：其中，改性聚乙烯为聚乙烯与pa-610(聚癸二酰己二胺)之间的复合改性。聚乙烯与pa-610之间按照质量比3:1进行复合。为了增加母粒生产加工过程中的润滑性，实施例1中的助剂采用硅酮粉。同时本申请还公开了一种改性聚乙烯母粒的制备方法，包括以下制备步骤：步骤一、备料将称量好的聚乙烯、pa-610、滑石粉以及硬脂酸钙先用真空干燥箱进行干燥处理，真空干燥箱的温度控制在35～40℃，真空度控制在0.5～1mpa，避免因为温度过高使得聚乙烯熔融，通过抽真空能够使得原料中的水分得以挥发，以免影响后续生产加工，烘干后将各原料分别放置在干燥器中进行储存，备用；步骤二、改性聚乙烯的制备将聚乙烯颗粒与pa-610混合均匀后，倒入螺杆挤出机中进行挤料加工，冷却、切粒后得到改性聚乙烯，干燥处理后，备用；螺杆挤出机的加热温区为：1区140℃、2区150℃、3区155℃、4区155℃、5区155℃、6区160℃、7区160℃、8区170℃、机头180℃，挤出机的转速控制在100r/min。通过低速高温的融合能够使得聚乙烯颗粒与pa-610能够很好的接枝熔融。在制备改性聚乙烯时不能够与其它助剂一同进行反应，一旦加入其它共聚物就会使得酰胺基与聚乙烯之前形成三元共聚物甚至多元共聚物，造成材料化学稳定性不高，影响其应用性能。步骤三、聚乙烯母粒的制备将步骤二中干燥后的改性聚乙烯与滑石粉、硬脂酸钙以及助剂进行混合，搅拌均匀后先倒入密炼机中进行混合密炼，密炼机的混合室内的压力控制在5～8bar，混合室内的温度控制在180～200℃。然后再将密炼后的混合料加入双螺杆挤出机中进行熔融加工，双螺杆挤出机的加热温区为：1区140℃、2区150℃、3区155℃、4区155℃、5区155℃、6区160℃、7区160℃、8区170℃、机头180℃，挤出机的转速控制在150r/min。将从挤出机喷嘴中挤出来的料条放入水槽中进行冷却，然后用切粒机对料条进行切粒，得到粒料；步骤四、烘料将粒料放入热风干燥机中进行干燥处理；步骤五、筛选将步骤四中干燥处理后的粒料用振动筛进行筛选，筛网的孔径大小为3～5mm；步骤六、密封包装将从振动筛中筛选出来的粒料用密封袋进行真空包装，粒径小的废料则重复以上步骤进行回料再加工。实施例2实施例2公开了一种改性聚乙烯母粒，包括原料改性聚乙烯、滑石粉、硬脂酸钙和助剂，其中原料的重量组分为：其中，改性聚乙烯为聚乙烯与pa-610之间的复合改性。聚乙烯与pa-610之间按照质量比3:1进行复合。为了增加母粒生产加工过程中的润滑性，助剂采用白油。同时本申请还公开了一种改性聚乙烯母粒的制备方法，包括以下制备步骤：步骤一、备料将称量好的聚乙烯、pa-610、滑石粉以及硬脂酸钙先用真空干燥箱进行干燥处理，真空干燥箱的温度控制在35～40℃，真空度控制在0.5～1mpa，避免因为温度过高使得聚乙烯熔融，通过抽真空能够使得原料中的水分得以挥发，以免影响后续生产加工，烘干后将各原料分别放置在干燥器中进行储存，备用；步骤二、改性聚乙烯的制备将聚乙烯颗粒与聚酰胺树脂混合均匀后，倒入螺杆挤出机中进行挤料加工，冷却、切粒后得到改性聚乙烯，干燥处理后，备用；螺杆挤出机的加热温区为：1区150℃、2区150℃、3区155℃、4区155℃、5区160℃、6区170℃、7区170℃、8区180℃、机头180℃，挤出机的转速控制在120r/min。步骤三、聚乙烯母粒的制备将步骤二中干燥后的改性聚乙烯与滑石粉、硬脂酸钙以及助剂进行混合，搅拌均匀后先倒入密炼机中进行混合密炼，密炼机的混合室内的压力控制在5～8bar，混合室内的温度控制在180～200℃。然后再将密炼后的混合料加入双螺杆挤出机中进行熔融加工，双螺杆挤出机的加热温区为：1区150℃、2区150℃、3区155℃、4区155℃、5区160℃、6区170℃、7区170℃、8区180℃、机头180℃，挤出机的转速控制在180r/min。将从挤出机喷嘴中挤出来的料条放入水槽中进行冷却，然后用切粒机对料条进行切粒，得到粒料；步骤四、烘料将粒料放入热风干燥机中进行干燥处理；步骤五、筛选将步骤四中干燥处理后的粒料用振动筛进行筛选，筛网的孔径大小为3～5mm；步骤六、密封包装将从振动筛中筛选出来的粒料用密封袋进行真空包装，粒径小的废料则重复以上步骤进行回料再加工。实施例3实施例3公开了一种改性聚乙烯母粒，包括原料改性聚乙烯、滑石粉、硬脂酸钙和助剂，其中原料的重量组分为：其中，改性聚乙烯为聚乙烯与pa-66(也叫尼龙66，主要成份为聚己二酰己二胺)之间的复合改性。聚乙烯与pa-66之间按照质量比3:1进行复合。为了增加母粒生产加工过程中的润滑性，助剂采用硅酮粉。同时本申请还公开了一种改性聚乙烯母粒的制备方法，包括以下制备步骤：步骤一、备料将称量好的聚乙烯、pa-66、滑石粉以及硬脂酸钙先用真空干燥箱进行干燥处理，真空干燥箱的温度控制在35～40℃，真空度控制在0.5～1mpa，避免因为温度过高使得聚乙烯熔融，通过抽真空能够使得原料中的水分得以挥发，以免影响后续生产加工，烘干后将各原料分别放置在干燥器中进行储存，备用；步骤二、改性聚乙烯的制备将聚乙烯颗粒与聚酰胺树脂混合均匀后，倒入螺杆挤出机中进行挤料加工，冷却、切粒后得到改性聚乙烯，干燥处理后，备用；螺杆挤出机的加热温区为：1区140℃、2区150℃、3区155℃、4区155℃、5区155℃、6区160℃、7区160℃、8区170℃、机头180℃、机头180℃，挤出机的转速控制在100r/min。步骤三、聚乙烯母粒的制备将步骤二中干燥后的改性聚乙烯与滑石粉、硬脂酸钙以及助剂进行混合，搅拌均匀后先倒入密炼机中进行混合密炼，密炼机的混合室内的压力控制在5～8bar，混合室内的温度控制在180～200℃。然后再将密炼后的混合料加入双螺杆挤出机中进行熔融加工，双螺杆挤出机的加热温区为：1区140℃、2区150℃、3区155℃、4区155℃、5区155℃、6区160℃、7区160℃、8区170℃、机头180℃、机头180℃，挤出机的转速控制在150r/min。将从挤出机喷嘴中挤出来的料条放入水槽中进行冷却，然后用切粒机对料条进行切粒，得到粒料；步骤四、烘料将粒料放入热风干燥机中进行干燥处理；步骤五、筛选将步骤四中干燥处理后的粒料用振动筛进行筛选，筛网的孔径大小为3～5mm；步骤六、密封包装将从振动筛中筛选出来的粒料用密封袋进行真空包装，粒径小的废料则重复以上步骤进行回料再加工。实施例4实施例4公开了一种改性聚乙烯母粒，包括原料改性聚乙烯、滑石粉、硬脂酸钙和助剂，其中原料的重量组分为：其中，改性聚乙烯为聚乙烯与pa-66之间的复合改，聚乙烯与pa-66之间按照质量比3:1进行复合。为了增加母粒生产加工过程中的润滑性，助剂采用白油。同时本申请还公开了一种改性聚乙烯母粒的制备方法，包括以下制备步骤：步骤一、备料将称量好的聚乙烯、pa-66、滑石粉以及硬脂酸钙先用真空干燥箱进行干燥处理，真空干燥箱的温度控制在35～40℃，真空度控制在0.5～1mpa，避免因为温度过高使得聚乙烯熔融，通过抽真空能够使得原料中的水分得以挥发，以免影响后续生产加工，烘干后将各原料分别放置在干燥器中进行储存，备用；步骤二、改性聚乙烯的制备将聚乙烯颗粒与pa-66混合均匀后，倒入螺杆挤出机中进行挤料加工，冷却、切粒后得到改性聚乙烯，干燥处理后，备用；螺杆挤出机的加热温区为：1区150℃、2区150℃、3区155℃、4区155℃、5区160℃、6区170℃、7区170℃、8区180℃、机头180℃，挤出机的转速控制在120r/min。步骤三、聚乙烯母粒的制备将步骤二中干燥后的改性聚乙烯与滑石粉、硬脂酸钙以及助剂进行混合，搅拌均匀后先倒入密炼机中进行混合密炼，密炼机的混合室内的压力控制在5～8bar，混合室内的温度控制在180～200℃。然后再将密炼后的混合料加入双螺杆挤出机中进行熔融加工，双螺杆挤出机的加热温区为：1区150℃、2区150℃、3区155℃、4区155℃、5区160℃、6区170℃、7区170℃、8区180℃、机头180℃，挤出机的转速控制在180r/min。将从挤出机喷嘴中挤出来的料条放入水槽中进行冷却，然后用切粒机对料条进行切粒，得到粒料；步骤四、烘料将粒料放入热风干燥机中进行干燥处理；步骤五、筛选将步骤四中干燥处理后的粒料用振动筛进行筛选，筛网的孔径大小为3～5mm；步骤六、密封包装将从振动筛中筛选出来的粒料用密封袋进行真空包装，粒径小的废料则重复以上步骤进行回料再加工。实施例5实施例5公开了一种改性聚乙烯母粒，包括原料改性聚乙烯、滑石粉、硬脂酸钙和助剂，其中原料的重量组分为：其中，改性聚乙烯为聚乙烯与pa-66之间的复合改性。聚乙烯与pa-66之间按照质量比15:4进行复合。为了增加母粒生产加工过程中的润滑性，助剂采用白油。同时本申请还公开了一种改性聚乙烯母粒的制备方法，包括以下制备步骤：步骤一、备料将称量好的聚乙烯、pa-66、滑石粉以及硬脂酸钙先用真空干燥箱进行干燥处理，真空干燥箱的温度控制在35～40℃，真空度控制在0.5～1mpa，避免因为温度过高使得聚乙烯熔融，通过抽真空能够使得原料中的水分得以挥发，以免影响后续生产加工，烘干后将各原料分别放置在干燥器中进行储存，备用；步骤二、改性聚乙烯的制备将聚乙烯颗粒与pa-66混合均匀后，倒入螺杆挤出机中进行挤料加工，冷却、切粒后得到改性聚乙烯，干燥处理后，备用；螺杆挤出机的加热温区为：1区150℃、2区155℃、3区160℃、4区160℃、5区160℃、6区170℃、7区170℃、8区180℃、机头180℃，挤出机的转速控制在120r/min。步骤三、聚乙烯母粒的制备将步骤二中干燥后的改性聚乙烯与滑石粉、硬脂酸钙以及助剂进行混合，搅拌均匀后先倒入密炼机中进行混合密炼，密炼机的混合室内的压力控制在5～8bar，混合室内的温度控制在180～200℃。然后再将密炼后的混合料加入双螺杆挤出机中进行熔融加工，双螺杆挤出机的加热温区为：1区150℃、2区155℃、3区155℃、4区160℃、5区165℃、6区170℃、7区175℃、8区180℃、机头180℃，挤出机的转速控制在180r/min。将从挤出机喷嘴中挤出来的料条放入水槽中进行冷却，然后用切粒机对料条进行切粒，得到粒料；步骤四、烘料将粒料放入热风干燥机中进行干燥处理；步骤五、筛选将步骤四中干燥处理后的粒料用振动筛进行筛选，筛网的孔径大小为3～5mm；步骤六、密封包装将从振动筛中筛选出来的粒料用密封袋进行真空包装，粒径小的废料则重复以上步骤进行回料再加工。实施例6实施例6公开了一种改性聚乙烯母粒，包括原料改性聚乙烯、滑石粉、硬脂酸钙和助剂，其中原料的重量组分为：其中，改性聚乙烯为聚乙烯与pa-66之间的复合改性。聚乙烯与pa-66之间按照质量比4:1进行复合。为了增加母粒生产加工过程中的润滑性，助剂采用白油。同时本申请还公开了一种改性聚乙烯母粒的制备方法，包括以下制备步骤：步骤一、备料将称量好的聚乙烯、聚酰胺树脂、滑石粉以及硬脂酸钙先用真空干燥箱进行干燥处理，真空干燥箱的温度控制在35～40℃，真空度控制在0.5～1mpa，避免因为温度过高使得聚乙烯熔融，通过抽真空能够使得原料中的水分得以挥发，以免影响后续生产加工，烘干后将各原料分别放置在干燥器中进行储存，备用；步骤二、改性聚乙烯的制备将聚乙烯颗粒与聚酰胺树脂混合均匀后，倒入螺杆挤出机中进行挤料加工，冷却、切粒后得到改性聚乙烯，干燥处理后，备用；螺杆挤出机的加热温区为：1区150℃、2区155℃、3区160℃、4区160℃、5区160℃、6区170℃、7区170℃、8区180℃、机头180℃，挤出机的转速控制在100～120r/min。步骤三、聚乙烯母粒的制备将步骤二中干燥后的改性聚乙烯与滑石粉、硬脂酸钙以及助剂进行混合，搅拌均匀后先倒入密炼机中进行混合密炼，密炼机的混合室内的压力控制在5～8bar，混合室内的温度控制在180～200℃。然后再将密炼后的混合料加入双螺杆挤出机中进行熔融加工，双螺杆挤出机的加热温区为：1区150℃、2区155℃、3区155℃、4区160℃、5区165℃、6区170℃、7区175℃、8区180℃、机头180℃、机头180℃，挤出机的转速控制在180r/min。将从挤出机喷嘴中挤出来的料条放入水槽中进行冷却，然后用切粒机对料条进行切粒，得到粒料；步骤四、烘料将粒料放入热风干燥机中进行干燥处理；步骤五、筛选将步骤四中干燥处理后的粒料用振动筛进行筛选，筛网的孔径大小为3～5mm；步骤六、密封包装将从振动筛中筛选出来的粒料用密封袋进行真空包装，粒径小的废料则重复以上步骤进行回料再加工。以上实施例物料配比以及不同物料配比对于改性母粒的熔点的影响如表1所示：表1不同原料配比对改性母粒熔点所产生的影响组成实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6pe(％)1.21.21.21.21.51.6pa-66000.40.40.40.4pa-6100.40.40000滑石粉707075758080硬脂酸钙203020302030助剂232323熔点138141143147142151通过表1可以看出改性后的聚乙烯母粒要比单纯的聚乙烯的熔点要提高很多，实施例1和实施例2的对比可以看出，增加硬脂酸钙含量对于提高聚乙烯母粒的熔点起到积极的影响。通过实施例1-4的对比，我们可以看出选用尼龙66作为改性剂要比选用尼龙610对于聚乙烯母粒的熔点提高起到更好的效果。这可能是因为尼龙66中具有的羰基与氨基形成分子内氢键形成的，而尼龙610不具有这样的分子结构。通过将实施例3-6进行对比，当滑石粉以及硬脂酸钙含量均增大的时候，母粒的熔点有个大幅度提升，而当滑石粉含量稍减，硬脂酸钙的含量稍增的时候，母粒的熔点也会稍减，这说明了硬脂酸钙含量的多少对母粒熔点的影响要比滑石粉对母粒熔点的影响要大。通过采用氙灯老化试验箱对实施例4-6中的料条进行耐候性试验以及采用常规塑料强度检测，测试老化对于母粒强度的影响，如表2所示：测试时，老化试验箱型号为：ci65/dmc型，光源为6.5kw，水冷式长弧氙灯，试验采用连续光照，温度控制在45±5℃紫外辐照强度56w/m2，料条采用80mm*10mm*5mm，弯曲试样采用80mm*10mm*5mm。通过表2可以看出3种料条经过1500小时的快速老化，缺口冲击强度和断裂伸长率这两个性能特征是最能体现材料老化性能的特征。我们可以从实验数据看出所有实验制品的缺口冲击强度都维持在5kj/m2以上，断裂伸长率大多是维持在130％以上，可见实施例4-6中的改性聚乙烯母粒的抗老化性能还是能够满足大多数塑料制品加工生产的。无论是强度还是在抗老化方面都要比纯聚乙烯塑料具有较好的应用效果。当前第1页12