专利名称：高密度聚乙烯/聚酰胺6积层阻隔纳米复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于材料领域，具体涉及一种具有良好阻隔性能的高分子材料，是一种高密度聚乙烯(HDPE) /聚酰胺6 (PA6)积层阻隔纳米复合材料及其制备方法。
背景技术：
随着科学技术的发展和环保意识的增强，高分子材料在包装领域占有越来越重要的地位，其与金属和玻璃等传统包装材料相比，具有质轻、易成型加工、不易破损等优点。
通用的包装材料高密度聚乙烯(HDPE)具有价格低廉、加工性能优异，物理及化学性能俱佳，同时对水等极性溶剂具有良好的阻隔性，因此被广泛应用于包装材料。虽然高密度聚乙烯对水等极性溶剂有良好的阻隔性能，但是高密度聚乙烯在贮存非极性溶剂(如溶解农药的二甲苯溶剂等)或极性与非极性混合溶剂(如汽油、溶剂型涂料的溶剂、稀释剂等)时会发生严重的渗漏，这些挥发性有机化合物(VOC)的渗漏排放会导致环境受到很大污染，并且高密度聚乙烯对氧气的阻透性差，这些都限制了这种材料的应用。聚酰胺6 (PA6)具有高强度、良好的耐热性、耐磨性，并且它对氧气、二氧化碳和烃类有机溶剂具有高的阻透性，但其价格高，对湿气很敏感，这种聚合物在潮湿环境中阻透性明显下降，而且聚酰胺6的熔体强度低，难以直接吹塑成型。通过对两者进行层状共混，可制得综合阻隔性强的积层材料，用在包装领域。蒙脱土是一种由纳米厚度的硅酸盐片层构成的粘土，片层间距为0. 96 2. lnm。将蒙脱土通过插层复合的方法填充到高密度聚乙烯/聚酰胺6基体中，实现蒙脱土和基体树脂在纳米尺度上的复合。由于纳米小尺寸效应和好的界面粘接这种复合材料具有优异的力学性能和耐热性，且其阻隔性能及耐候性均有所提高。制备高阻隔性高分子材料主要有三种方法第一种方法是对已成型的容器制品内表面进行特殊处理，如进行氟化或磺化处理，提高其对有机溶剂的阻隔性能，如中国专利CN200410083959. 2对本方法有所说明。但该表面处理的方法，投资成本高，且氟化剂或磺化剂有毒，对人体和环境有害。第二种方法是采用多层共挤出工艺，使容器壁内形成多层结构，以提高其阻隔性能，如中国专利CN201020101787. 8、CN201020625545. 9提供了多层共挤出工艺来生产制品，但该方法工艺复杂，成本高，边角料回收困难，制薄膜制品容易，制容器困难。第三种方法是积层共混阻隔的方法，该方法利用基体聚合物、阻隔性聚合物、助剂等共混，配合适当的成型工艺条件制得产品，可在制品内形成多层相互平行、不连续的阻隔相，能极大地提高制品对有机溶剂的阻隔性能。中国专利CN200610102138. 8公布了通过尼龙、乙烯-乙烯醇共聚物、过氧化物动态硫化共混来制备阻隔材料；CN01106697. 0公布了聚乙烯、尼龙、尼龙接枝乙烯-乙烯醇共聚物来制备阻隔材料。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的采用干燥混合的方法将高密度聚乙烯(HDPE)与改性聚酰胺6 (MPA6)进行简单混合，得到干混物，直接吹塑成所需制品，提供了一种制备工艺简单、可在普通成型机械上实施的高阻隔性高密度聚乙烯/聚酰胺6积层阻隔纳米复合材料。为达到上述目的，本发明采用以下方案一种高密度聚乙烯/聚酰胺6积层阻隔纳米复合材料，由以下重量份的原料制备而成高密度聚乙烯(HDPE)，60 95份；改性聚酰胺6 (MPA6 )，5 40份；所述改性聚酰胺6 (MPA6)由下列重量份的原料制备而成 聚酰胺6 (PA6)，60 95 份；乙烯与丙烯酸类离聚物(M_E/AA)，5 40份；有机蒙脱土(OMMT)，I 5份。在其中一些实施例中，所述乙烯与丙烯酸类离聚物(M-E/AA)为乙烯与丙烯酸共聚物的钠盐(Na-E/AA)、乙烯与丙烯酸共聚物的锌盐(Zn-E/AA)、乙烯与甲基丙烯酸共聚物的钠盐(Na-E/MAA)、乙烯与甲基丙烯酸共聚物的锌盐(Zn_E/MAA)；其反应方程式为
权利要求
1.一种高密度聚乙烯/聚酰胺6积层阻隔纳米复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成 高密度聚乙烯，60 95份； 改性聚酰胺6，5 40份； 所述改性聚酰胺6由下列重量份的原料制备而成 聚酰胺6，60 95份； 乙烯与丙烯酸类离聚物，5 40份； 有机蒙脱土，I 5份。·
2.根据权利要求I所述的高密度聚乙烯/聚酰胺6积层阻隔纳米复合材料，其特征在于，所述乙烯与丙烯酸类离聚物为乙烯与丙烯酸共聚物的钠盐、乙烯与丙烯酸共聚物的锌盐、乙烯与甲基丙烯酸共聚物的钠盐、乙烯与甲基丙烯酸共聚物的锌盐； 其反应方程式为 其中，R为甲基或氢。
3.一种制备权利要求I 2任一项所述高密度聚乙烯/聚酰胺6积层阻隔纳米复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤 ①、首先，制备改性聚酰胺6，制备过程为 ①-I、将所述重量份的聚酰胺6和有机蒙脱土在真空烘箱中进行干燥处理，烘箱温度在80 100°C，干燥4 12小时； ①-2、将所述重量份的乙烯与丙烯酸类离聚物在真空烘箱中进行干燥处理，烘箱温度在60 80°C，干燥4 12小时； ①-3、将经过干燥处理的聚酰胺6、乙烯与丙烯酸类离聚物和有机蒙脱土按比例混合均匀后，置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出、造粒，得到改性聚酰胺6 ； ②、其次，将所述重量份的高密度聚乙烯与改性聚酰胺6在真空烘箱中70 100°C，干燥4 12小时后，按比例混合均匀得到干混物； ③、再次，将干混物在中空成型机器内吹塑制成250mL试样瓶待测试用，其中试样瓶瓶壁厚为1mm，吹胀比>1，中空成型的温度为220 230°C，转速为200 300r/min ； 所述平行双螺杆挤出机加工工艺如下 平行双螺杆挤出机螺杆转速为50 500r/min ;平行双螺杆挤设有七个温控区，其中，一区温度180 200°C，二区温度210 230°C，三区温度210 230°C，四区温度210 230°C，五区温度210 230°C，六区温度210 230°C，七区温度210 230°C，模头温度210 230°C。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为20 60。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述螺杆有一个以上的啮合块区，所述螺杆有一个以上的反螺纹区。
全文摘要
本发明公开了一种高密度聚乙烯/聚酰胺6积层阻隔纳米复合材料，采用干燥混合的方法将高密度聚乙烯与改性聚酰胺6进行简单混合，得到干混物，直接吹塑成所需制品，其制备工艺简单、可在普通成型机械上实施的高阻隔性高密度聚乙烯/聚酰胺6积层阻隔纳米复合材料。本发明由以下重量份的原料制备而成高密度聚乙烯，60～95份；改性聚酰胺6，5～40份；改性聚酰胺6由下列重量份的原料制备而成聚酰胺6，60～95份，乙烯与丙烯酸类离聚物，5～40份，有机蒙脱土，1～5份。本发明所提供的高密度聚乙烯/聚酰胺6积层阻隔纳米复合材料的阻隔性能优异，能够在多个领域使用。
文档编号C08L23/06GK102796311SQ20121027365
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月1日 优先权日2012年8月1日
发明者朱怀才, 王忠强 申请人:东莞市信诺橡塑工业有限公司