本发明涉及一种新型的聚丙烯塑料制品及其生产方法以及生产该塑料制品的模口设备。
背景技术：
聚丙烯降温母粒也叫聚丙烯降解母粒，是一种在塑料加工中广泛使用的添加剂。其基本功能是降低聚丙烯分子量，增加聚丙烯熔体的流动性，从而降低聚丙烯塑料的加工温度，降低塑料加工过程电能的消耗。同时，它还会使聚丙烯的分子量分布变窄，在聚丙烯纺丝过程中使用，可以提高聚丙烯的可纺性，使聚丙烯纺丝过程更快更稳定。常规的聚丙烯降温母粒是以聚丙烯为主要原料，由分子量调节剂以及其他助剂，在一定的工艺条件下，经混料、挤出造粒等过程制得。各种添加剂与聚丙烯母体经过熔融造粒后呈均匀混合的状态，基本是均质的，有时带有少量非故意产生的微观孔隙的颗粒。但是现有的聚丙烯降温母粒存在以下问题：由于降温母粒中起关键作用的分子量调节剂的分子远远小于聚丙烯的分子，其在储存过程中会逐渐迁移至降温母粒的表面并挥发损失掉，使降温母粒的效率下降。所以不同生产批次，不同储存时间的降温母粒的效率就会出现差异，造成塑料加工过程的不稳定，影响采用添加降温母粒的方式生产的聚丙烯塑料制品的产品质量。技术实现要素：为了解决
背景技术：
中所提到的技术问题，本发明提供一种具有包衣结构的降温母粒，用以提高降温母粒的性能稳定性。同时提供应用共挤出技术生产该降温母粒的生产方法及其生产模口设备。本发明的技术方案是：本种聚丙烯降温母粒，包括聚丙烯降温母粒单体，其独特之处在于：在所述聚丙烯降温母粒单体外有一个塑料包衣层，所述塑料包衣层紧密包裹在所述聚丙烯降温母粒单体的外壁上，所述塑料包衣层的材料采用熔点低于240℃的热塑性塑料。用于生产前述聚丙烯降温母粒的方法，该方法由如下步骤组成：第一步，制作塑料包衣层的原料，即在热塑性塑料粉料中加入重量百分比0～1%的塑料抗氧剂、0～1%的塑料成核剂以及0～5%的塑料加工助剂进行预混，其余成分为热塑性塑料粉料；制作完毕装入第二挤出机内；第二步，制作聚丙烯降温母粒的芯部预混原料，装入第一挤出机内；第三步，将专门用于生产所述聚丙烯降温母粒的生产模口分别经过输送管路连接在用于输送第二步所制备好的芯部预混原料的第一挤出机主机和用于输送第一步所制备好的塑料包衣层原料的第二挤出机上；其中，生产模口的降温母粒融体流道与第一挤出机的挤出体输出口通过管路相连通，生产模口的包衣熔体流道与第二挤出机的挤出体输出口通过管路相连通；第四步，将第一挤出机和第二挤出机主机同时运行，采用共挤出的办法，使第一挤出机和第二挤出机内的两种熔体流经生产模口，使包衣熔体覆盖在降温母粒芯部熔体的表面，共同挤出模孔；第五步，将第四步中挤出的物料经切割造粒后形成所述的聚丙烯降温母粒。为了实施前述方法，本发明给出一种生产模口的具体方案：所述生产模口，具有常规的生产模口基体，其独特之处在于：所述模口基体内开有一条包衣熔体流道；在所述包衣熔体流道的上、下方分别开有第一通孔和第二通孔，第一通孔的轴截面为锥台形；第一通孔和第二通孔具有重合的中心轴线，第一通孔和第二通孔与所述包衣熔体流道相贯后分别形成两个直径不同的圆；第二通孔内开有内螺纹；第一通孔的小径端为产出物料的模孔；所述生产模口还包括一个芯管；芯管由空心锥台段和空心直管段两段连接后构成，芯管内部具有锥台形孔道，所述锥台形孔道为降温母粒融体流道；芯管的上、下端分别位于第一通孔和第二通孔内；其中，所述空心直管段的外壁开有外螺纹，用于和第二通孔内的内螺纹相连接，所述空心锥台段的锥角小于所述第一通孔的锥角，以使得芯管内部的锥台形孔道的小口端可与模孔的边缘形成环状孔隙作为经由包衣熔体流道来的包衣熔体的挤出通道。本发明具有如下有益效果：首先，本专利采用共挤出的方法在常规降温母粒的大部分表面覆盖上一层塑料薄层，形成具有包衣结构的聚丙烯降温母粒。由于包衣对降温母粒中的分子量调节剂的阻隔作用，阻碍了分子量调节剂向降温母粒的表面扩散，从而降低了分子量调节剂的损失速度，延长了降温母粒的效率保持时间，稳定了降温母粒的质量。目前，已经通过实验性应用证明了应用本发明后，降温母粒的稳定性得到较大提高。一般情况下，包衣的覆盖面积越大，降温母粒的质量稳定时间越长。根据本专利降温母粒的形状不同，形成的包衣在降温母粒表面的覆盖面积可达到60%~99%，一般可达到80%以上。其次，本发明给出的生产模口结构简单，组件少，加工和制造均很方便，拆卸清理方便，易于维护。附图说明：图1是现有技术中的聚丙烯降温母粒的结构示意图。图2是本发明所给出的具有包衣结构的聚丙烯降温母粒的结构示意图。图3是芯管的侧俯视外观示意图。图4是芯管的侧仰视外观示意图。图5是环隙调节螺丝侧俯视外观示意图。图6是环隙调节螺丝侧仰视外观示意图。图7是常规模口结构示意图。图8是本发明所给出的模口结构示意图。图9是本发明所给出的带环隙调节螺丝的模口结构示意图。图10是冷切粒模口底板侧正面外观示意图。图11是冷切粒模口底板侧背面外观示意图。图12是冷切粒模口盖板侧正面外观示意图。图13是冷切粒模口盖板侧背面外观示意图。图14是冷切粒模口装配示意图。图15是冷切粒模口装配完成后的示意图。图16是冷切粒模口装配完成后的剖面图。图17是改进型冷切粒模口盖板侧正面外观示意图。图18是改进型冷切粒模口盖板侧背面外观示意图。图19是改进型冷切粒模口装配示意图。图20是改进型冷切粒模口装配完成后的示意图。图21是改进型冷切粒模口装配完成后的剖面图。图22是热切粒模口底板侧正面外观示意图。图23是热切粒模口底板侧背面外观示意图。图24是热切粒模口盖板侧正面外观示意图。图25是热切粒模口盖板侧背面外观示意图。图26是热切粒模口装配示意图。图27是热切粒模口装配完成后的侧正面外观示意图。图28是热切粒模口装配完成后的侧背面外观示意图。图29是热切粒模口装配完成后的径向剖面图。图30是热切粒模口装配完成后的轴向剖面图。图中1-模孔，2-芯管，3-包衣熔体流道，4-降温母粒融体流道，5-环隙调节螺丝，6-冷切粒模口底板，7-冷切粒模口盖板，8-螺栓，9-切粒室，10-垫圈，11-隔热盖板，12-隔热垫，13-加热棒，14-温度传感器，15-热切粒模口盖板，16-热切粒模口底板，17-鱼雷头，18-改进型冷切粒模口盖板，19-常规模口的模孔，20-常规模口的降温母粒熔体流道，21-聚丙烯降温母粒单体，22-塑料包衣层，23-模口基体，24-第二通孔，25-第一通孔，26-芯管插入孔道，27-上通孔，28-小螺栓，29-螺钉具体实施方式：下面结合附图对本发明作进一步说明：降温母粒的基本单元通常是直径约0.5~5mm，长约0.5~10mm的类圆柱形的颗粒。降温母粒既可指上述基本单元，又可指由上述众多基本单元构成的集合体。本专利描述降温母粒的结构时所提到的“降温母粒”都是指降温母粒的基本单元。常规的降温母粒是均质结构，如图1所示。是由图7所示的常规的生产模口所生产，常规的生产模口与普通塑料颗粒造粒模口相同，是简单的熔体挤出口结构，与装有制备好的聚丙烯降温母粒预混原料的挤出机连接后，即可挤出常规的均质结构的聚丙烯降温母粒。本发明给出的新型聚丙烯降温母粒，如图2所示，包括聚丙烯降温母粒单体21，即聚丙烯降温母粒的芯部，其独特之处在于：在所述聚丙烯降温母粒单体外有一个塑料包衣层22，所述塑料包衣层紧密包裹在所述聚丙烯降温母粒单体的外壁上，所述塑料包衣层的材料采用熔点低于240℃的热塑性塑料。图2所示的母粒是其外形的示意图，实际该母粒的形状可以是与柱体、球体、立方体类似的多种变形的形状。其直径范围可以在0.1~10mm之间，长度范围可以在0.1~20mm之间，包衣层的厚度范围可以在0.001~2mm之间。此外，作为包衣层的热塑性塑料，具体可以为聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯蜡、聚苯乙烯、聚酯树脂、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、poe、eva、pva中的任意一种，也可由多种材料混合而成。另外，为了提高包衣层的抗老化、阻隔和加工性能，可以在所述塑料包衣层所采用的热塑性塑料中包含重量百分比0～1%的塑料抗氧剂、0～1%塑料成核剂和0～5%的塑料加工助剂，其余成分为热塑性塑料。其中塑料抗氧剂具体可以为：四[β-（3，5-二叔丁基4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯；三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯；β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯；1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1h,3h,5h)-三酮；n,n'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺；1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯的至少一种。塑料成核剂具体可以为碳酸钙、云母、滑石粉、苯甲酸钠、苯甲酸铝、庚二酸、硬脂酸钙、乙二酸、芳基磷酸盐、成核剂ngs-1000、成核剂ngs-2000、成核剂3940、成核剂3988、成核剂na10、成核剂na11、成核剂na21、成核剂hpn68、成核剂nx8000的至少一种。塑料加工助剂具体可以为石蜡、硬脂酸、油酸、油酸酰胺、芥酸酰胺、聚偏氟乙烯中的至少一种。下面给出用于生产本发明所述聚丙烯降温母粒的方法，该方法由如下步骤组成：第一步，制作塑料包衣层的原料，即在热塑性塑料粉料中加入重量百分比0～1%的塑料抗氧剂、0～1%的塑料成核剂以及0～5%的塑料加工助剂进行预混，其余成分为热塑性塑料粉料；制作完毕装入第二挤出机内；第二挤出机为双螺杆或单螺杆塑料挤出机。第二步，制作聚丙烯降温母粒的芯部预混原料，装入第一挤出机内；第一挤出机为双螺杆或单螺杆塑料挤出机。第三步，将专门用于生产所述聚丙烯降温母粒的生产模口分别经过输送管路连接在用于输送第二步所制备好的芯部预混原料的第一挤出机主机和用于输送第一步所制备好的塑料包衣层原料的第二挤出机上；其中，生产模口的降温母粒融体流道与第一挤出机的挤出体输出口通过管路相连通，生产模口的包衣熔体流道与第二挤出机的挤出体输出口通过管路相连通；第四步，将第一挤出机和第二挤出机主机同时运行，采用共挤出的办法，使第一挤出机和第二挤出机内的两种熔体流经生产模口，使包衣熔体覆盖在降温母粒芯部熔体的表面，共同挤出模孔；第五步，将第四步中挤出的物料经切割造粒后形成所述的聚丙烯降温母粒。下面给出用于实施前述方法的生产模口的结构图。如图3、图4和图8所示，该种生产模口具有模口基体23，其独特之处在于：所述模口基体内开有一条包衣熔体流道3；在所述包衣熔体流道的上、下方分别开有第一通孔25和第二通孔24，第一通孔25的轴截面为锥台形；第一通孔25和第二通孔24具有重合的中心轴线，第一通孔25和第二通孔24与所述包衣熔体流道3相贯后分别形成两个直径不同的圆；第二通孔24内开有内螺纹；第一通孔25的小径端为产出物料的模孔1。所述生产模口还包括一个芯管2；芯管2由空心锥台段和空心直管段两段连接后构成，芯管2内部具有锥台形孔道，所述锥台形孔道为降温母粒融体流道4；芯管的上、下端分别位于第一通孔25和第二通孔内24；其中，所述空心直管段的外壁开有外螺纹，用于和第二通孔24内的内螺纹相连接，所述空心锥台段的锥角小于所述第一通孔25的锥角，以使得芯管2内部的锥台形孔道的小口端可与模孔1的边缘形成环状孔隙作为经由包衣熔体流道3来的包衣熔体的挤出通道。采用本种模口时，芯管2大口端的外螺纹一方面用于固定，另外一方面还可对环状孔隙具有一定的调节功能。图9给出的是另一种可以用于实施前述方法的改进型生产模口，同样具有模口基体23，其独特之处在于：所述模口基体内开有一条包衣熔体流道3；在所述包衣熔体流道3的上、下方分别开有上通孔27和第二通孔24；上通孔27和第二通孔24具有重合的中心轴线，上通孔27和第二通孔24与所述包衣熔体流道3相贯后分别形成两个直径不同的圆；上通孔27和第二通孔24内均开有内螺纹；所述生产模口还包括一个环隙调节螺丝5。图5和图6均为环隙调节螺丝5的两个不同角度视图，环隙调节螺丝5的外壁开有用于和上通孔27进行螺纹连接的外螺纹，环隙调节螺丝的内部开有一个轴截面为锥台形的芯管插入孔道26，芯管插入孔道26的小径端为产出物料的模孔1；所述生产模口还包括一个芯管2；芯管2由空心锥台段和空心直管段两段连接后构成，芯管2内部具有锥台形孔道，所述锥台形孔道为降温母粒融体流道4；芯管2的上、下端分别位于芯管插入孔道26和第二通孔24内；其中，所述空心直管段的外壁开有外螺纹，用于和第二通孔24内的内螺纹相连接，所述空心锥台段的锥角小于所述芯管插入孔道26的锥角，以使得芯管内部的锥台形孔道的小口端可与模孔1的边缘形成环状孔隙作为经由包衣熔体流道3来的包衣熔体的挤出通道。采用本种模口时，通过调整环隙调节螺丝5的旋入深度，使作为包衣熔体挤出通道的环状孔隙的缝隙大小发生变化，可以调节本专利降温母粒包衣的厚度、均匀度等性能。下面给出利用本种生产模口制造冷切粒模口和热切粒模口的若干实施例：实施例1：制造冷切粒模口。冷切粒模口如图10至图16所示，由冷切粒模口底板6、冷切粒模口盖板7、芯管2构成，在冷切粒模口底板6上根据产量需要，并排开有一列带有内螺纹的孔，用于安装芯管2。在冷切粒模口盖板7上与冷切粒模口底板6上螺纹孔对应同轴的位置开有贯穿的锥台形孔道，背向冷切粒模口底板6的小口端为模孔1，模孔1的直径根据产量及产品要求确定。在冷切粒模口盖板7侧面开有孔道，贯穿所有上述锥台形孔道，作为包衣熔体的流道3。冷切粒模口底板6上设有定位槽，保证冷切粒模口底板6、冷切粒模口盖板7之间对应的孔道同轴。进行冷切粒模口的装配时，如图14、图15、图16所示，芯管2通过螺纹连接固定在冷切粒模口底板6上，冷切粒模口盖板7、冷切粒模口底板6通过螺栓紧固并固定在挤出机的出料端上。实施例2：采用带有调整环隙调节螺丝的生产模口结构制造冷切粒模口。如图17至图21所示，冷切粒模口由冷切粒模口底板6、改进型冷切粒模口盖板18、芯管2、环隙调节螺丝5构成。在冷切粒模口底板6上根据产量需要，并排开有一列带有内螺纹的孔，用于安装芯管2。改进型冷切粒模口盖板18上在与冷切粒模口底板上螺纹孔对应同轴的位置开有通孔，其远离冷切粒底板6的一端，带有内螺纹，用于安装环隙调节螺丝5。在改进型冷切粒模口盖板18的侧面开有孔道，贯穿所有上述通孔孔道，作为包衣熔体的流道3。冷切粒模口底板6上设有定位槽，保证冷切粒模口底板6、改进型冷切粒模口盖板18之间对应的孔道同轴。改进型冷切粒模口的装配如图19、图20、图21所示，环隙调节螺丝5通过螺纹连接固定在改进型冷切粒模口盖板18上，芯管2通过螺纹连接固定在冷切粒模口底板6上，改进型冷切粒模口盖板18、冷切粒模口底板6通过螺栓紧固并固定在挤出机的出料端上。实施例3：制造热切粒模口。热切粒模口装配图如图26所示，主要部件为热切粒模口底板16、热切粒模口盖板15、芯管2以及切粒室9、垫圈10、隔热盖板11、隔热垫12、加热棒13、温度传感器14、鱼雷头17等。如图22和图23所示，在热切粒模口底板16上根据产量需要沿圆周开出一圈带有内螺纹的孔，用于安装芯管2。如图24和图25所示，在热切粒模口盖板15上与热切粒模口底板16上螺纹孔对应同轴的位置开有贯穿的锥台形孔道，锥台形孔道背向热切粒底板16的小口端为模孔1，模孔1的直径根据产量及产品要求确定。在热切粒模口盖板15朝向热切粒底板16的一侧开有环形沟槽，该环形沟槽通过径向沟槽呈放射状与模孔1的锥台形孔道连接。选取其中的一个径向沟槽，延伸至热切粒模口盖板15的圆周侧面，开一个供包衣熔体流入的通孔。上述热切粒模口盖板15上的锥台形孔道、环形沟槽、径向沟槽及其延伸至热切粒模口盖板15的圆周侧面的通孔共同成为包衣熔体的通道3。热切粒模口盖板15的圆周侧面上还分别开有若干个加热棒13、温度传感器14的安装孔。热切粒模口底板16上设有定位槽，保证热切粒模口底板16、热切粒模口盖板15之间对应的孔道同轴。热切粒模口的装配如图26至图30所示，芯管2通过螺纹连接固定在热切粒模口底板16上。鱼雷头17、热切粒模口底板16、热切粒模口盖板15依次叠放，通过一组小螺栓28紧固在一起。隔热垫12、隔热盖板11依次叠放在热切粒模口盖板15的正面中心，使用一组螺钉29将他们固定在热切粒模口盖板15上。将垫圈10垫在热切粒模口盖板15与切粒室9之间，通过一组螺栓8紧固并将整个热切粒模口固定在挤出机的出料端上。加热棒13、温度传感器14分别插在热切粒模口盖板15圆周侧面上相应的安装孔内。下面给出应用本发明制备聚丙烯降温母粒的实施例。实施例4：将模孔直径3.5mm的冷切粒模口安装在塑料挤出机主机机头上，将包衣挤出机机头与冷切粒模口的侧孔连接。分别设定塑料挤出机主机145℃、包衣挤出机、模口温度为180℃。待温度稳定后，启动塑料挤出机主机、包衣挤出机。塑料挤出机中加入常规降温母粒，包衣挤出机中加入100份聚丙烯与0.2份苯甲酸钠的预混物作为包衣原料。控制挤出速度，使常规降温母粒与包衣原料的挤出量比为10/1，将从模口挤出的料条经冷却，切粒制得具有包衣结构的降温母粒。调整切粒机牵伸速度和切粒速度比，可得到直径约2mm，长度约4mm，包衣厚度约为0.05mm，包衣的覆盖面积约为80%的粒子。实施例5：将模孔直径3.5mm的冷切粒模口安装在塑料挤出机主机机头上，将包衣挤出机机头与冷切粒模口的侧孔连接。分别设定塑料挤出机主机、包衣挤出机、模口温度为145℃。待温度稳定后，启动塑料挤出机主机、包衣挤出机。塑料挤出机中加入常规降温母粒，包衣挤出机中加入聚乙烯作为包衣原料。控制挤出速度，使常规降温母粒与包衣原料的挤出量比为50/1，将从模口挤出的料条经冷却，切粒制得具有包衣结构的降温母粒。调整切粒机牵伸速度和切粒速度比，可得到直径约2mm，长度月5mm，包衣厚度约为0.01mm，包衣的覆盖面积约为83.3%的粒子。实施例6：将模孔直径4.0mm的采用环隙调节螺丝的冷切粒模口安装在塑料挤出机主机机头上，将包衣挤出机机头与冷切粒模口的侧孔连接。分别设定塑料挤出机主机145℃、包衣挤出机、模口温度为135℃。待温度稳定后，启动包衣挤出机，加入聚乙烯蜡，调整环隙调整螺丝，使聚乙烯蜡能够在各环隙内均匀挤出。启动塑料挤出机主机、加入常规降温母粒。控制挤出速度，使常规降温母粒与包衣原料的挤出量比为50/1，将从模口挤出的料条经冷却，切粒制得具有包衣结构的降温母粒。调整切粒机牵伸速度和切粒速度比，可得到直径约2.5mm，长度约7mm，包衣厚度约为0.013mm，包衣的覆盖面积约为84.9%的粒子。实施例7：将模孔直径2.5mm的热切粒模口安装在与塑料挤出机主机机头相连的开车阀上，将包衣挤出机机头与热切粒模口上的包衣熔体流道相接。切粒刀、开车阀、离心机、循环水、切粒水室等水下切粒热切粒常规设施按公知的常规方法安装。分别设定塑料挤出机主机、包衣挤出机温度为145℃、模口温度155℃。待温度稳定后，启动塑料挤出机主机、包衣挤出机，按公知的水下造粒开车程序启动离心机、循环水，切粒刀等设施。塑料挤出机中加入常规降温母粒，包衣挤出机中加入聚乙烯。控制挤出速度，使常规降温母粒与包衣原料的挤出量比为50/1。调整切粒刀的转速，可得到直径约2.8mm，长约2.8mm，包衣厚度约为0.014mm，包衣的覆盖面积约为66.7%的粒子。对比实例:将模孔直经3.5mm的普通冷切粒模口安装在塑料挤出机主机机头上。分别设定塑料挤出机主机、模口温度为145℃。待温度稳定后，启动塑料挤出机主机，塑料挤出机中加入常规降温母粒，将从模口挤出的料条经冷却，切粒制得常规降温母粒。调整切粒刀的转速，可得到直径约2mm，长约4mm的粒子。将上述各实例中制得的降温母粒样品置于30℃恒温环境下，每10天称量样品重量，计算重量损失率，计算式为：重量损失率=（样品初始重量-样品重量）×100%/样品初始重量结果如表1所示。表1重量损失率情况天数第0天第10天第20天第30天第40天第50天第60天第70天实例40%0.21%0.33%0.36%0.39%0.40%0.41%0.42%实例50%0.19%0.29%0.33%0.35%0.37%0.37%0.38%实例60%0.18%0.29%0.34%0.35%0.36%0.37%0.37%实例70%0.39%0.64%0.73%0.77%0.81%0.81%0.83%对比实例0%0.89%1.49%1.69%1.79%1.84%1.86%1.89%当前第1页12