一种硅烷交联lldpe材料及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明属于包装材料技术领域，涉及一种硅烷交联lldpe材料及其制备方法和应用。
背景技术：
2.集装箱液袋是一种新型的能够储存和运输各种非危险液体货物的软体包装容器。每个容器可正好放置于20英尺的集装箱内，其容积为14
‑
24立方米，最多可储运24000公升液体。在非危险液体运输上可以代替昂贵的罐箱、铁桶等传统包装。
3.现有技术中，集装箱液袋所用材料主要是普通的lldpe材料，可以耐受低于80℃以下温度的液体介质，对于80℃以上甚至更高温的液体（如沥青130℃左右，目前市面上沥青包装液袋主要材料为尼龙，成型复杂，造价高），就不能满足使用要求。
技术实现要素：
4.针对现有技术缺陷，本发明提供了一种硅烷交联lldpe材料及其制备方法和应用。所述硅烷交联lldpe材料是以线性低密度聚乙烯（lldpe）为原料，以含有不饱和双键结构的乙烯基官能团和三个可水解的甲氧基硅烷为交联剂，以二月桂酸二丁基锡为催化剂，过氧化二异丙苯（dcp）为引发剂，四(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基)苯丙酸季戊四醇酯（简称1010）为抗氧剂经一步法制备的专用料。使用该材料制备的硅烷交联lldpe液袋可以承受130℃的温度，大大拓展了集装箱液袋的应用领域，尤其可以作为沥青专用包装袋使用。
5.本发明的具体技术方案为：按重量份计，其原料组分包括：lldpe：90
‑
95份，dcp：0.02
‑
0.05份，硅烷：0.8
‑
1.5份，催化剂母粒：4
‑
8份；其中，催化剂母粒组成包括：lldpe、二月桂酸二丁基锡、抗氧剂1010，其质量比例为100:0.3
‑
1.0:1
‑
3；优选为100:0.6:2。
6.优选的，所述lldpe树脂的熔体质量流动速率（190℃，2.16kg）为1 g/10min
ꢀ‑
3g/10min。熔体质量流动速率（190℃，2.16kg）选择这个范围是能够更好地适合挤出吹塑薄膜的工艺路线。
7.现有技术中，一般选用选用线性低密度聚乙烯与其他聚乙烯材料混合并辅以其他的助剂，用于电缆用管材等（例如cn104262769a），但这类的材料一般硬度都比较大，不适合吹塑薄膜，会导致液袋揉搓性变差。本发明只选用线性低密度聚乙烯作为基料，能够避免上述问题的产生，适用于挤出吹塑薄膜，且能保证；上述硅烷交联lldpe材料的制备方法包括如下步骤：（1）催化剂母料制备：将lldpe、二月桂酸二丁基锡、抗氧剂1010按比例混合加入到混合机中混合均匀，混合机转速为700rpm
‑
1000rpm，温度85℃
‑
95℃，混合后在挤出机中造粒，85℃
‑
95℃烘箱干燥，密封保存。
8.（2）硅烷交联lldpe材料制备：按配方称取各原料，将lldpe和催化剂母料真空搅
拌，混合均匀，加入dcp和硅烷，继续真空搅拌，使dcp和硅烷被lldpe基料充分吸收后，该材料制备完成。
9.步骤（1）中，挤出机优选采用双螺杆挤出机，其参数设置优选为：加料段温度160℃，压缩段温度170℃，计量段温度170℃，机头温度165℃，挤出机转速100rpm。
10.步骤（1）中烘干箱温度优选为85℃，烘干时间4小时。
11.步骤（2）中，优选在温度为90℃的转鼓式混合机中真空混合，混合时间优选4h；加入dcp和硅烷后继续真空搅拌1小时；步骤（2）中，优选的先将dcp溶于硅烷中，完全溶解后，一同加入混合材料中。dcp能够溶入硅烷中，硅烷又能够被聚乙烯吸收，这样的优点是能够使硅烷和dcp在体系中分散特别均匀。
12.本发明进一步提供了上述硅烷交联lldpe材料在薄膜方面的应用，尤其是液袋等薄膜领域。
13.本发明进一步提供了利用上述硅烷交联lldpe材料制备薄膜产品的方法，具体包括：将硅烷交联lldpe材料在挤出吹膜机组中挤出吹膜，冷却薄膜，收卷，成型，在水中浸泡取出，再消除表面水分。
14.常规挤出吹塑薄膜没有过水和干燥步骤，过水是为了充分完成交联反应，达到提高使用耐温目的；干燥使最终薄膜制品不含水分，以免影响包装使用。
15.水中浸泡温度控制在80℃
‑
95℃，时间控制60min
‑
90min；此条件下能搞保证交联充分，确保性能最优，特别是耐热温度提高。
16.优选热风通道中消除表面水分，热风通道温度控制在85℃
‑
90℃，薄膜通过速度控制在3m
‑
5m/min。
17.所述的成型是指按照所需尺寸制备成相应的液袋或其他形状构造。
18.所述的挤出吹膜机组可以选择单螺杆挤出机，优选螺杆长径比25:1，各段温度控制在160
‑
195℃，螺杆转速60
‑
90rpm。
19.优选的，通过泡管风冷方式冷却薄膜。
20.薄膜优选厚度为0.012mm
‑
0.016mm；成型时折径可根据使用要求设定，一般为9000mm
‑
12000mm；该规格的薄膜可以作为集装箱液袋专用。
21.本发明的有益效果为：在本发明的配方体系下，材料内分子链结构发生了较大变化，采用硅烷交联技术，使lldpe分子链原先的直链结构变成了网状和立体型结构，其耐热性能会随着交联度的提高而增强，机械性能和耐热性能也得到了显著改善。利用本发明方法制备的硅烷交联lldpe薄膜，130℃条件下拉伸强度为8.52mpa，断裂拉伸应变为520%，能够满足高温环境及材料使用，尤其可以作为沥青液袋包装使用。综上所述，基材lldpe在本发明配方体系下，性能得到显著改善和提升，大大拓宽了其应用领域，也解决了传统的液袋材料局限的问题。
具体实施方式
22.以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容做进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。除特殊说明外，以下实施例中均采用常规技术操作完
成。
23.以下实施例中：lldpe，牌号7042，选用齐鲁石化公司；硅烷，牌号a
‑
151，湖北新蓝天新材料股份有限公司；dcp，dcp
‑
40c，上海高桥石油化工有限公司；二月桂酸二丁基锡，qdn
‑
12, 南京齐都宁化工有限公司;抗氧剂1010，德国巴斯夫公司。
24.实施例1硅烷交联lldpe材料，按重量份计，其原料组分包括：lldpe：94份，dcp：0.025份，硅烷：0.9份，催化剂母粒：5份；其中，催化剂母粒组成包括：lldpe、二月桂酸二丁基锡、抗氧剂1010，其质量比例为100:0.6:2。
25.所述lldpe树脂的熔体质量流动速率（190℃，2.16kg）为1g/10min。
26.上述硅烷交联lldpe材料的制备方法包括如下步骤：（1）催化剂母料制备：将lldpe、二月桂酸二丁基锡、抗氧剂1010按比例混合加入到混合机中混合均匀，混合机转速为700rpm
‑
1000rpm，温度85℃
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95℃，混合后在双螺杆挤出机中造粒，设置其加料段温度160℃，压缩段温度170℃，计量段温度170℃，机头温度165℃，挤出机转速100rpm，造粒后在85℃烘箱干燥4小时，密封保存。
27.（2）硅烷交联lldpe材料制备：按配方称取各原料，将lldpe和催化剂母料在温度为90℃的转鼓式混合机中真空搅拌4h，混合均匀，将dcp溶于硅烷中，完全溶解后，一同加入混合材料中，继续真空搅拌1小时，使dcp和硅烷被lldpe基料充分吸收后，该材料制备完成。
28.将上述硅烷交联lldpe材料制备成集装箱液袋，其制备方法如下：将硅烷交联lldpe专用料在挤出吹膜机组中挤出吹膜，所用挤出机为单螺杆挤出机，螺杆长径比25:1，各段温度控制在160
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195℃，螺杆转速90rpm，通过泡管风冷的方式冷却薄膜，将冷却后的薄膜收卷，按规定尺寸（厚度为0.012mm
‑
0.016mm；折径为9000mm
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12000mm）制备集装箱液袋后放在80℃热水中浸泡30min
‑
60min取出，再在烘箱或热风通道中消除集装箱液袋表面水分后包装。
29.实施例2硅烷交联lldpe材料，按重量份计，其原料组分包括：lldpe：93份，dcp：0.03份，硅烷：1.0份，催化剂母粒：6份；其中，催化剂母粒组成包括：lldpe、二月桂酸二丁基锡、抗氧剂1010，其质量比例为100:0.6:2。
30.所述lldpe树脂的融指为2 g/10min。
31.上述硅烷交联lldpe材料的制备方法包括如下步骤：（1）催化剂母料制备：将lldpe、二月桂酸二丁基锡、抗氧剂1010按比例混合加入到混合机中混合均匀，混合机转速为700rpm
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1000rpm，温度85℃
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95℃，混合后在双螺杆挤出机中造粒，设置其加料段温度160℃，压缩段温度170℃，计量段温度170℃，机头温度165℃，挤出机转速100rpm，造粒后在85℃烘箱干燥4小时，密封保存。
32.（2）硅烷交联lldpe材料制备：按配方称取各原料，将lldpe和催化剂母料在温度为
90℃的转鼓式混合机中真空搅拌4h，混合均匀，将dcp溶于硅烷中，完全溶解后，一同加入混合材料中，继续真空搅拌1小时，使dcp和硅烷被lldpe基料充分吸收后，该材料制备完成。
33.将上述硅烷交联lldpe材料制备成集装箱液袋，其制备方法如下：将硅烷交联lldpe专用料在挤出吹膜机组中挤出吹膜，所用挤出机为单螺杆挤出机，螺杆长径比25:1，各段温度控制在160
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195℃，螺杆转速90rpm，通过泡管风冷的方式冷却薄膜，将冷却后的薄膜收卷，按规定尺寸（厚度为0.012mm
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0.016mm；折径为9000mm
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12000mm）制备集装箱液袋后放在80℃热水中浸泡30min
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60min取出，再在烘箱或热风通道中消除集装箱液袋表面水分后包装。
34.实施例3硅烷交联lldpe材料，按重量份计，其原料组分包括：lldpe：92份，dcp：0.04份，硅烷：1.2份，催化剂母粒：7份；其中，催化剂母粒组成包括：lldpe、二月桂酸二丁基锡、抗氧剂1010，其质量比例为100:0.6:2。
35.所述lldpe树脂的融指为3 g/10min。
36.上述硅烷交联lldpe材料的制备方法包括如下步骤：（1）催化剂母料制备：将lldpe、二月桂酸二丁基锡、抗氧剂1010按比例混合加入到混合机中混合均匀，混合机转速为700rpm
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1000rpm，温度85℃
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95℃，混合后在双螺杆挤出机中造粒，设置其加料段温度160℃，压缩段温度170℃，计量段温度170℃，机头温度165℃，挤出机转速100rpm，造粒后在85℃烘箱干燥4小时，密封保存。
37.（2）硅烷交联lldpe材料制备：按配方称取各原料，将lldpe和催化剂母料在温度为90℃的转鼓式混合机中真空搅拌4h，混合均匀，将dcp溶于硅烷中，完全溶解后，一同加入混合材料中，继续真空搅拌1小时，使dcp和硅烷被lldpe基料充分吸收后，该材料制备完成。
38.将上述硅烷交联lldpe材料制备成集装箱液袋，其制备方法如下：将硅烷交联lldpe专用料在挤出吹膜机组中挤出吹膜，所用挤出机为单螺杆挤出机，螺杆长径比25:1，各段温度控制在160
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195℃，螺杆转速90rpm，通过泡管风冷的方式冷却薄膜，将冷却后的薄膜收卷，按规定尺寸（厚度为0.012mm
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0.016mm；折径为9000mm
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12000mm）制备集装箱液袋后放在80℃热水中浸泡30min
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60min取出，再在烘箱或热风通道中消除集装箱液袋表面水分后包装。
39.对各实施例的集装箱液袋拉伸性能进行测试，按gb/t1040.3
‑
2006标准进行，5型试样，试验速度200mm/min，结果如下表：性能实施例1实施例2实施例3拉伸强度（23℃）/mpa37.235.634.2断裂拉伸应变（23℃）/%520550546拉伸强度（130℃）/mpa8.79.28.3断裂拉伸应变（130℃）/%127150166