燃料油桶用聚乙烯組合物及其製備方法與流程
2024-02-22 15:19:15 6
本發明涉及聚乙烯中空加工領域，具體涉及一種燃料油桶用聚乙烯組合物及其製備方法。
背景技術：
燃料油桶通常有金屬和塑料兩種。製造金屬燃料油桶需裁剪、衝壓、焊接、噴漆等工序，而塑料燃料油桶包括附件可以採用中空吹塑一次成型，具有工藝簡便、效率高、生產周期短的優點，並且成本可降低1/3。塑料燃料油桶要取代金屬燃料油桶，需要具有耐衝擊、不易滲漏、阻燃、防靜電等性能。
中空吹塑成型塑料燃料油桶的材料之一為高密度聚乙烯。用於生產燃料油桶的HDPE，一般要求具有較高的分子量，以保證產品較好的剛性和抗蠕變性，同時還需具有耐衝擊、耐腐蝕、耐環境應力開裂、阻隔、抗靜電等優良性能以及較好的加工性能。HDPE為高電阻率絕緣材料，在其加工和使用過程中容易產生靜電積累，造成靜電吸塵乃至靜電放電等不良現象。燃料油桶內盛裝易燃油品，靜電放電易引發燃燒甚至爆炸。因此，生產燃料油桶的HDPE樹脂，必須具有良好的抗靜電性能。
在HDPE中加入抗靜電劑是常用手段。使HDPE的表面電阻率由純料的1014Ω降為1010Ω，至少需要添加10％-30％的抗靜電劑，這樣不僅增加了材料成本，還由於大量抗靜電劑的添加，降低了材料的力學性能。因此，有必要對抗靜電劑的添加效果和用量進行研究，研製出一種低成本的長效抗靜電HDPE組合物。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種燃料油桶用聚乙烯組合物及其製備方法，燃料油桶的聚乙烯組合物為中空成型，具有永久抗靜電性能，並保證材料的力學性能。
本發明所述的一種燃料油桶用聚乙烯組合物，由以下重量份數的原料組成：
HDPE樹脂：100份，抗靜電劑：2～8份、鄰苯二甲酸二(十一烷基)酯：0.01～0.1份、SiO2：0.02～1.0份、Si3N4：0.02～0.5份。
所述HDPE樹脂熔體質量流動速率為3.0～14.0g/10min，密度為0.940～0.955g/cm3，所述HDPE樹脂熔體質量流動速率優選4.0～8.0g/10min，HDPE樹脂密度優選0.943～0.947g/cm3。
所述HDPE樹脂為乙烯和己烯‐1的共聚物。
所述HDPE樹脂重均分子量為27‐28萬，分子量分布Mw/Mn為20～22。
所述抗靜電劑為永久性抗靜電劑。抗靜電劑優選IPE、AS500或P18，IPE生產廠家為芬 蘭艾昂飛公司，AS500的生產廠家為杜邦集團有限公司，P18的生產廠家為巴斯夫(中國)有限公司。
所述鄰苯二甲酸二(十一烷基)酯質量份數為0.03～0.05份；所述SiO2質量份數為0.04～0.6份；所述Si3N4質量份數為0.02～0.3份。
所述SiO2為輕質納米粉體。
所述Si3N4粒徑為0.05～0.6μm。
SiO2與Si3N4質量比為2～3：1。
燃料油桶用聚乙烯組合物的製備方法，步驟如下：
(1)將SiO2、Si3N4在100-110℃的真空烘箱中乾燥7-9小時；
(2)在鄰苯二甲酸二(十一烷基)酯中，加入丙酮、白油、酒精、聚乙烯蠟的低分子有機溶劑中的一種或幾種，稀釋鄰苯二甲酸二(十一烷基)酯，稀釋後鄰苯二甲酸二(十一烷基)酯的質量含量為10％；
(3)在乾燥後的SiO2和Si3N4中，加入稀釋後的鄰苯二甲酸二(十一烷基)酯溶液，在500-600rpm攪拌速度下混合5～10min；
(4)將步驟(3)中的物料加入HDPE，在500-600rpm攪拌速度下混合3～5min，將混合均勻的物料加入到雙螺杆擠出機中，熔融、塑化、擠出、造粒；
擠出機各區溫度為170℃、180℃、200℃、220℃、230℃、210℃，螺杆轉速為200-300rpm。
(5)將步驟(4)製得的粒料與抗靜電劑混合即得產品。
通常，無機填料、潤滑劑、彈性體會使抗靜電劑的抗靜電效果變差，但這些物質會給材料帶來收縮率降低、模量增加等方面的有益效果。本發明SiO2、Si3N4用鄰苯二甲酸二(十一烷基)酯處理後，和抗靜電劑有協同作用，加入少量抗靜電劑就可產生較好的抗靜電效果。市售抗靜電劑母粒的推薦使用量為15％～30％，本發明中僅用3％～8％，就達到很好的抗靜電效果。
抗靜電劑的加入會影響HDPE的力學性能，HDPE的力學性能，隨抗靜電劑加入量的增加而下降。本發明研製的HDPE組合物，很好的保持了HDPE的優良力學性能。
本發明中所使用的原料均為市售。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
本發明燃料油桶的聚乙烯組合物及其製備方法，燃料油桶的聚乙烯組合物為中空成型。本發明在HDPE中加入少量的抗靜電劑，實現了優良的抗靜電效果，具有永久抗靜電性能，並保證了材料的力學性能。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明做進一步的說明。
實施例1-4
實施例1-4的原料組成如表1。
表1 實施例1-4的原料組成
實施例1-4中，燃料油桶用聚乙烯組合物的製備方法，步驟如下：
(1)將SiO2、Si3N4在100℃的真空烘箱中乾燥8小時；
(2)在鄰苯二甲酸二(十一烷基)酯中，加入丙酮、白油、酒精、聚乙烯蠟的低分子有機溶劑中的一種或幾種，稀釋鄰苯二甲酸二(十一烷基)酯，稀釋後鄰苯二甲酸二(十一烷基)酯的質量含量為10％；
(3)在乾燥後的SiO2和Si3N4中，加入稀釋後的鄰苯二甲酸二(十一烷基)酯溶液，在500rpm攪拌混合10min；
(4)將步驟(3)中的物料加入HDPE，500rpm攪拌混合5min，將混合均勻的物料加入到雙螺杆擠出機中，熔融、塑化、擠出、造粒；
擠出機各區溫度為170℃、180℃、200℃、220℃、230℃、210℃，螺杆轉速為300rpm。
(5)將步驟(4)製得的粒料與抗靜電劑混合即得產品。
所述HDPE樹脂重均分子量為27萬，分子量分布Mw/Mn為22。
所述SiO2為輕質納米粉體。
實施例1-4的原料及其產品性能表徵如表2。
表2 實施例1-4的原料及其產品性能表徵
實施例5-8
實施例5-8的原料組成如表3。
表3 實施例5-8的原料組成
實施例5-8中，燃料油桶用聚乙烯組合物的製備方法，步驟如下：
(1)將SiO2、Si3N4在110℃的真空烘箱中乾燥7小時；
(2)在鄰苯二甲酸二(十一烷基)酯中，加入丙酮、白油、酒精、聚乙烯蠟的低分子有機溶劑中的一種或幾種，稀釋鄰苯二甲酸二(十一烷基)酯，稀釋後鄰苯二甲酸二(十一烷基)酯的質量含量為10％；
(3)在乾燥後的SiO2和Si3N4中，加入稀釋後的鄰苯二甲酸二(十一烷基)酯溶液，在600rpm攪拌速度下混合5min；
(4)將步驟(3)中的物料加入HDPE，在600rpm攪拌速度下混合3min，將混合均勻的物料加入到雙螺杆擠出機中，熔融、塑化、擠出、造粒；
擠出機各區溫度為170℃、180℃、200℃、220℃、230℃、210℃，螺杆轉速為200rpm。
(5)將步驟(4)製得的粒料與抗靜電劑混合即得產品。
所述HDPE樹脂重均分子量為28萬，分子量分布Mw/Mn為23。
所述SiO2為輕質納米粉體。
實施例5-8的原料及其產品性能表徵如表4。
表4 實施例5-8的原料及其產品性能表徵
實施例9-12
實施例9-12的原料組成如表5。
表5 實施例9-12的原料組成
實施例9-12中，燃料油桶用聚乙烯組合物的製備方法，步驟如下：
(1)將SiO2、Si3N4在105℃的真空烘箱中乾燥8小時；
(2)在鄰苯二甲酸二(十一烷基)酯中，加入丙酮、白油、酒精、聚乙烯蠟的低分子有機溶劑中的一種或幾種，稀釋鄰苯二甲酸二(十一烷基)酯，稀釋後鄰苯二甲酸二(十一烷基)酯的質量含量為10％；
(3)在乾燥後的SiO2和Si3N4中，加入稀釋後的鄰苯二甲酸二(十一烷基)酯溶液，在 550rpm攪拌速度下混合8min；
(4)將步驟(3)中的物料加入HDPE，在550rpm攪拌速度下混合4min，將混合均勻的物料加入到雙螺杆擠出機中，熔融、塑化、擠出、造粒；
擠出機各區溫度為170℃、180℃、200℃、220℃、230℃、210℃，螺杆轉速為250rpm。
(5)將步驟(4)製得的粒料與抗靜電劑混合即得產品。
所述HDPE樹脂重均分子量為28萬，分子量分布Mw/Mn為23。
所述SiO2為輕質納米粉體。
實施例9-12的原料及其產品性能表徵如表6。
表6 實施例9-12的原料及其產品性能表徵
對比例1-4
對比例1-4的原料組成如表7。
表7 對比例1-4的原料組成
對比例1-4的製備方法與實施例1的製備方法相同。
對比例1-4的原料及其產品性能表徵如表8。
表8 對比例1-4的原料及其產品性能表徵
對比例5-9
對比例5-9的原料組成如表9。
表9 對比例5-9的原料組成
對比例5-9的製備方法與實施例6的製備方法相同。
對比例5-9原料及其產品性能表徵如表10。
表10 對比例5-9原料及其產品性能表徵