专利名称：：用于耐环境应力开裂hdpe中空容器的功能母料及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种用于耐环境应力开裂HDPE中空容器的功能母料及其制备方法。
背景技术：
：高密度聚乙烯(HDPE)具有无臭、无毒、优良的低温性能和耐化学药品性能，由HDPE制造的塑料中空容器大量用于洗涤液、清洁用品、化妆品、润滑油、工业化学品和汽车用化学品的包装。然而在使用过程中发现，HDPE中空容器在盛放上述化学品时容易发生环境应力开裂(ESC)。所谓环境应力开裂是指在环境因素和应力因素协同作用下发生的开裂。HDPE中空容器的环境应力开裂问题与制品形状、成型工艺以及制品中盛放的化学品种类有关。从制品形状和成型工艺的角度分析，制品中HDPE分子链的取向和结晶取决于制品生产时的冷却速度，由于中空容器的生产工艺是单面冷却，制品厚壁与薄壁处的冷却速度明显不同，由取向和结晶所产生的收縮程度也就明显不同，因此在交界处会形成内应力。通常中空容器中较厚的浇口和薄的瓶底拐角交界的地方是产生应力开裂的典型位置。HDPE中空容器在接触某些化学液体时，溶剂的溶胀会使其玻璃化转变温度降低，也会诱导HDPE进一步结晶；表面活性物质则会侵润裂纹的表面，降低其表面能，从而促进裂纹的进一步发展。因此制品在较低应力条件下就会发生开裂。目前，改善HDPE耐环境应力开裂的方法主要有(1)改进本身的结构；(2)改善制品的成型工艺；(3)对HDPE进行共混改性。对于方法(l)，提高分子量、增加链的支化度以及降低树脂密度都可以提高制品的耐环境应力开裂性能，但是提高分子量会使加工流动性变差，增加支化度和降低树脂密度又会使制品的机械强度下降。在方法(2)中，通过调节熔体温度、冷却温度以及冷却时间可以控制结晶速度，从而改善制品的耐环境应力开裂性能；但是导致成型周期延长，生产成本增加。对HDPE进行共混改性是提高HDPE耐环境应力开裂的有效方法，已有大量文献报道了用HDPE与其他聚合物共混来改善制品耐环境应力开裂的工作，包括与线型低密度聚乙烯(LLDPE)的共混、与橡胶的共混、与氯化聚乙烯(CPE)的共混、与乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)的共混，其中HDPE与丁基橡胶和热塑性弹性体的共混对改善耐环境应力开裂效果最为明显。但该方法需要将HDPE制成改性专用料，原材料成本较高，而且制品的机械强度(刚性)都有明显下降。
发明内容为了克服上述缺陷，本发明要解决的技术问题是针对现有的中空容器受环境应力作用导致开裂的问题，提供一种耐应力开裂HDPE中空容器用功能母料及其制备方法为了克服
背景技术：
中存在的缺陷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种用于耐环境应力开裂HDPE中空容器的功能母料，由无机功能填料、分散助剂、载体树脂经混合后由双螺杆挤出机塑炼造粒而成，以重量计，功能母料中载体树脂的用量为10%-39%;无机功能填料用量为60%-89%;分散助剂的用量为1%-5%。本发明中所述无机功能填料为碳酸钙、高岭土、滑石粉、硅灰石、硫酸钡中的一种或两种及两种以上混合物，填料平均粒径为0.55um。本发明中所述载体树脂为高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯中的一种或两种及两种以上的混合物，载体树脂的熔体流动速率在0.52.0g/min之间。本发明中所述分散助剂包括偶联剂和润滑分散剂，所述的偶联剂可以是硅垸偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛铝复合偶联剂中的一种或两种及两种以上混合物；所述的润滑分散剂为石蜡、聚乙烯蜡、脂肪酸中的一种或两种及两种以上混合物。本发明中所述的用于耐环境应力开裂HDPE中空容器的功能母料的制备方法，先将无机功能填料在高速混合机中搅拌升温至608(TC，然后加入偶联剂进行高速搅拌温度为8010(TC，搅拌时间为1015分钟；将处理好的无机填料与载体树脂、润滑分散剂在高速混合机中再混合35分钟，然后将混合物料加入同向双螺杆挤出机中进行塑炼挤出，即制得本发明的功能母料.'双螺杆挤出机各区的温度为I区温度140150°C，II区温度160190°C，III区温度170190°C，IV区温度170190°C，V区温度170180°C，VI区160170°C，VH区140150°C，Vffl区130140°C，IX区125135°C，X区120135。C，机头温度170180°C。螺杆转速为250400r/min。本发明中为保证功能母料在制造过程和成型过程中的稳定性，在母料制造中可以加入适量的热稳定剂，用量为总量的0.11.0%。本发明中所述的用于耐环境应力开裂HDPE中空容器的功能母料制备的中空容器，将所述功能母料和高密度聚乙烯(HDPE)充分混合后，直接在吹塑成型机组上进行挤出吹塑，制备HDPE中空容器，功能母料和高密度聚乙烯的混合配比为2030:7060，功能母料与粒状HDPE按一定比例在高速分散机中简单混合，然后使用中空容器成型机组吹塑成型。单螺杆挤出机加料段温度140160°C，压縮段温度160175°C，均化段温度175195°C，机头温度170190°C;储料温度为170185°C;模具温度为3545°C;吹气压力为0.450.65MPa;螺杆转速为3070r/min;注料压力为911MPa。由于本发明中采用的无机功能填料的导热系数比HDPE树脂高的多，制品成型过程中的冷却速率明显加快，成型周期明显縮短。此外，由于无机功能填料的成本较低，制品的原材料成本也明显降低。有益效果本发明中将一定形态和粒径分布的无机功能填料、分散助剂与载体树脂在双螺杆挤出机上混合制成粒状的浓縮功能母料，该浓縮母料与粒状HDPE经过简单混合后即可通过吹塑成型生产HDPE中空容器。当制品在模具中冷却时，均匀分散在制品壁中的无机功能填料通过提高传热系数，使制品均匀并快速冷却。制品内部温度的均匀分布使得制品内部的结晶及体积收縮比较均匀，从而减轻了内应力；制品温度的快速下降减少了结晶度和球晶尺寸，有利于提高耐环境应力开裂性能；此外，在制品使用过程中，均匀分散在制品壁中的无机功能填料可以有效阻止裂纹的继续发展，也对提高中空容器的耐环境应力开裂性能有贡献。因此，通过添加该功能母料所制备的HDPE中空容器具有突出的耐环境应力开裂性能。在有效提高制品耐环境应力开裂性能的同时，在HDPE中空容器生产中添加该功能母料还可以减少HDPE树脂的用量，并且縮短成型周期。因此，可以降低生产成本，提高生产效率。具体实施例方式现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。实施例1:将细度为1250目的碳酸钙、高密度聚乙烯(MFR=0.8g/10min)、钛铝复合偶联剂和脂肪酸混合制备功能母料。各组份质量配比为75份碳酸钙，21份HDPE，1.5份钛铝复合偶联剂,2.5份硬脂酸。制备过程如下将碳酸钙加入高速分散机中在高速搅拌下升温至6080°C，然后加入钛铝复合偶联剂，偶联剂与碳酸钙在高速混合机中混合均匀，温度为80100°C，时间为1015分钟。将处理好的碳酸钙与载体树脂HDPE和硬脂酸润滑分散剂仍在高速混合机中再混合35分钟，然后将混合料加入到同向双螺杆挤出机中塑炼挤出，双螺杆挤出机温度为16018(TC，经冷却造粒即制得本发明的功能母料。实施例2:将实施例1中的载体树脂由HDPE换成低密度聚乙烯(LDPE，MFR二1.5g/10min)，其余与实施例1相同。制备出以LDPE为载体树脂的功能母料。实施例3:将实施例1中的载体树脂由HDPE换成线型低密度聚乙烯(LLDPE，MFR二2.Og/10min)，其余与实施例1相同。制备出以LLDPE为载体树脂的功能母料。实施例4:将实施例1中细度为1250目的碳酸钙换为细度为1500目的碳酸钙，其余与实施例1相同。制备出含细度1500目碳酸钙的功能母料。实施例5:将实施例1中细度为1250目的碳酸钙换为细度为2500目的碳酸钙，其余与实施例l相同。制备出含细度2500目碳酸钙的功能母料。实施例6:使用牌号为5202的HDPE(MFR=0.35g/10min)在吹瓶机组上吹塑成型HDPE中空容器。吹塑成型条件为挤出机加料段温度140°C，压縮段温度170°C，均化段温度180°C，机头温度18CTC;储料温度为175°C;模具温度为40'C;吹气压力为0.50.6MPa;螺杆转速为40r/min;注料压力为9MPa。制得4.5升HDPE桶。实施例7:将实施例1制备的功能母料与实施例6中的HDPE(MFR=0.35g/10min)按20/80的配比在高速分散机中混合均匀，在吹瓶机组上吹塑成型4.5升HDPE桶。吹塑成型工艺条件与实施例6相同。实施例8:将实施例1制备的功能母料与实施例6中的HDPE(MFR=0.35g/10min)按30/70的配比在高速分散机中混合均匀，在吹瓶机组上吹塑成型4.5升HDPE桶。吹塑成型工艺条件与实施例6相同。表1所示为实施例68所制得HDPE中空容器的最大承载负荷及耐环境应力开裂性能(ESCR)。可以看出添加本发明功能母料可明显改善HDPE中空容器耐环境应力开裂性能。表1.实施例68HDPE中空容器的最大承载负荷及耐环境应力开裂性能HDPE中空容器最大承载负荷/KgESCR(F50)/hr实施例674188实施例766263实施例863351实施例9:将实施例2制备的功能母料与实施例6中的HDPE(MFR=0.35g/10min)按20/80的配比在高速分散机中混合均匀，在吹瓶机组上吹塑成型4.5升HDPE桶。吹塑成型工艺条件与实施例6相同。实施例10:将实施例3制备的功能母料与实施例6中的HDPE(MFR=0.35g/10min)按20/80的配比在高速分散机中混合均匀，在吹瓶机组上吹塑成型4.5升HDPE桶。吹塑成型工艺条件与实施例6相同。比较实施例7、实施例9和实施例10所制得HDPE中空容器的最大承载负荷及耐环境应力开裂性能(ESCR)，可以看出功能母料中载体树脂种类对HDPE中空容器耐环境应力开裂性能的影响(见表2)。表2.实施例7、9和10HDPE中空容器的最大承载负荷及耐环境应力开裂性能<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>实施例11:将实施例4制备的功能母料与实施例6中的HDPE(MFR=0.35g/10min)按20/80的配比在高速分散机中混合均匀，在吹瓶机组上吹塑成型4.5升HDPE桶。吹塑成型工艺条件与实施例6相同。实施例12:将实施例5制备的功能母料与实施例6中的HDPE(MFR=0.35g/10min)按20/80的配比在高速分散机中混合均匀，在吹瓶机组上吹塑成型4.5升HDPE桶。吹塑成型工艺条件与实施例6相同。比较实施例7、实施例11和实施例12所制得HDPE中空容器的最大承载负荷及耐环境应力开裂性能(ESCR)，可以看出功能母料中碳酸钙细度对HDPE中空容器耐环境应力开裂性能的影响(见表3)。表3.实施例7、11和12HDPE中空容器的最大承载负荷及耐环境应力开裂性能<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>此外，比较实施例68中生产周期为19秒时HDPE中空容器制品的表面温度(表4)以及实施例8中HDPE中空容器制品在不同生产周期下的表面温度(表5)，可以看出添加本发明功能母料可以明显加快制品冷却速度，縮短生产周期，提高生产率。表4.实施例68生产周期为19秒时制品的表面温度<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表5实施例8中制品在不同生产周期下的表面温度<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。权利要求1、一种用于耐环境应力开裂HDPE中空容器的功能母料，其特征在于由无机功能填料、分散助剂、载体树脂经混合后由双螺杆挤出机塑炼造粒而成，以重量计，功能母料中载体树脂的用量为10％-39％；无机功能填料用量为60％-89％；分散助剂的用量为1％-5％。2、如权利要求1所述的用于耐环境应力开裂HDPE中空容器的功能母料，其特征在于所述无机功能填料为碳酸钙、高岭土、滑石粉、硅灰石、硫酸钡中的一种或两种及两种以上混合物，填料平均粒径为0.55iim。3、如权利要求1所述的用于耐环境应力开裂HDPE中空容器的功能母料，其特征在于所述载体树脂为高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯中的一种或两种及两种以上的混合物，载体树脂的熔体流动速率在0.52.0g/min之间。4、如权利要求1所述的用于耐环境应力开裂HDPE中空容器的功能母料，其特征在于所述分散助剂包括偶联剂和润滑分散剂。5、如权利要求4所述的用于耐环境应力开裂HDPE中空容器的功能母料，其特征在于所述的偶联剂可以是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛铝复合偶联剂中的一种或两种及两种以上混合物；所述的润滑分散剂为石蜡、聚乙烯蜡、脂肪酸中的一种或两种及两种以上混合物。6、如权利要求1所述的用于耐环境应力开裂HDPE中空容器的功能母料的制备方法，其特征在于先将无机功能填料在高速混合机中搅拌升温至608crc，然后加入偶联剂进行高速搅拌温度为80ioo°c，搅拌时间为iois分钟；将处理好的无机填料与载体树脂、润滑分散剂在高速混合机中再混合35分钟，然后将混合物料加入同向双螺杆挤出机中进行塑炼挤出，即制得本发明的功能母料；双螺杆挤出机各区的温度为I区温度140150°C，II区温度160190°C，III区温度170190°C，IV区温度170190°C，V区温度170180°C，VI区160170°C，VII区140150°C，Wl区130140°C，IX区125135°C，X区120135°C，机头温度170180°C。螺杆转速为250400r/min。7、如权利要求1所述的用于耐环境应力开裂HDPE中空容器的功能母料制备的中空容器，其特征在于将所述功能母料和高密度聚乙烯(HDPE)充分混合后，直接在吹塑成型机组上进行挤出吹塑，制备HDPE中空容器。功能母料和高密度聚乙烯的混合配比为2030:7060。全文摘要本发明涉及一种用于耐环境应力开裂HDPE中空容器的功能母料及其制备方法，由无机功能填料、分散助剂、载体树脂经混合后由双螺杆挤出机塑炼造粒而成，以重量计，功能母料中载体树脂的用量为10％-39％；无机功能填料用量为60％-89％；分散助剂的用量为1％-5％，本发明解决现有的中空容器受环境应力作用导致开裂的问题。文档编号B29C47/00GK101671452SQ20091003621公开日2010年3月17日申请日期2009年10月10日优先权日2009年10月10日发明者丁永红,强俞,姚自力,威朱,秦文伟申请人:江苏领航材料科技有限公司