Hdpe/pa－6高阻隔性聚合物層狀共混材料的製作方法

2023-10-05 05:07:39 2

專利名稱：Hdpe/pa－6高阻隔性聚合物層狀共混材料的製作方法
技術領域：
本發明專利涉及一種高阻隔性聚合物層狀共混材料，尤其是指對烴類溶劑具有優異阻隔性能的聚合物層狀共混材料。
背景技術：
高分子材料在包裝領域中佔有越來越重要的地位。與金屬和玻璃等傳統包裝材料相比，它具有質輕、易成型加工、不易破損等優點。但它對氣體和有機溶劑的阻隔卻較差，這極大地限制了高分子包裝材料的應用領域。為了改進這一缺陷，對各種高分子材料的阻隔性研究日益引起了人們的重視，並在世界各國得到了應用。
目前國內外提高塑料容器阻隔性技術主要有3種表面處理技術、多層共擠技術、共混阻隔技術。表面處理技術是對塑料製品表面進行氟化或磺化處理，或表面塗覆等，由於該技術汙染環境嚴重而使其應用受到限制。而多層共擠技術有投資大、工藝複雜、難回收、對操作者要求高等缺點，目前在我國應用較少。與以上兩項技術相比，共混阻隔技術生產工藝簡單，設備投資低，在產品回收及原料經濟性使用方面具有優勢，符合國情，值得開發應用。因此加速對共混阻隔技術的研究，具有重大的現實意義和極好的應用前景。
從上個世紀八十年代起，國外就開始以塑料瓶代替玻璃瓶盛裝農藥，並開發塑料啤酒瓶，目前，乳油農藥、有機溶劑等製劑90％以上均用此包裝。塑料包裝具有易成型、不易破損、計量準確、輕量化、柔韌和耐用等特點，已成為國際上農藥包裝的主流。我國農藥生產量大，每年農藥產量約為30萬t，共混阻隔瓶具有較強的市場競爭力。有關資料指出，我國每年農藥瓶破損率就達10％～20％，每年如有20％農藥產品採用阻隔性聚合物包裝，僅消除破損一項，就可每年節約農藥多達1.2萬t，減少損失約4億元，我國農藥包裝的塑料化，即將普及。
共混阻隔技術推廣應用前景廣闊，今後這一技術將與表面處理、共擠技術一起完成農藥包裝「以塑料代玻璃」的進程，並在這一過程中展開競爭。應用共混阻隔技術還可開發汽車、摩託車油箱，其阻隔性能比用高分子量聚乙烯製作的油箱要好得多。這一技術使用面寬，可繼續開發醫藥、化工、食品行業的阻隔性容器，符合國內外提高塑料包裝阻隔性能，發展阻隔性包裝容器的必然趨勢。
目前國內外對HDPE/PA-6阻隔材料的研究與開發主要有1.江蘇工業學院(原江蘇石油化工學院)開發完成的共混阻隔中空容器生產技術於1997年通過鑑定，並在國內有關廠家推廣。使用該技術生產的100、250、500和1000mL幾種規格的阻隔容器獲得了江蘇崑山汽巴-嘉基公司的質量認可，替代進口產品作為該公司乳油農藥的包裝(塑料工業，2000，28(6)36-38)(中國塑料，2003，17(3)64-67)。
2.四川大學李震等(高分子材料科學與工程，2001，17(3)153-156)採用共混複合技術製備了HDPE/PA-6阻隔材料在中空吹塑成型機上製得具有層狀結構的阻隔中空容器，研究結果認為，適當的熔體粘度比以及良好的相界面粘合對於層狀的形成和阻隔性的影響至關重要。
3.中國科技大學的丁運生等人研究了γ-射線輻照法對HDPE/PA6阻隔性材料性能的影響，γ-射線輻照法改變了HDPE與PA6界面的相容性，使其阻隔性能提高。
4.加拿大的O.Rodriguez-Veloz和M.R.Kamal(Advances in PolymerTechnology，Vol.18，No.2，89-108，1999)對HDPE/PA-6層狀共混體系進行了研究，製備了阻隔性能比較高的層狀共混材料。
以上方法製備雖然性能較好，但是使用的相容劑價格貴，工藝相對複雜，不利於大規模生產。

發明內容
本發明的目的在於提供一種既對烴類溶劑、空氣和潮氣具有高阻隔性能，又機械性能優良、成本較低的阻隔材料以及其加工工藝。
為達到上述目的，本發明採用的解決方案是一種高阻隔性聚合物層狀共混材料，其原料成份配比為(質量百分比)高密度聚乙烯(HDPE)60～88，尼龍6(PA-6)30～10，相容劑2～10。配方中HDPE賦予材料對空氣、潮氣的高阻隔性，PA-6賦予材料對有機溶劑的高阻隔性，相容劑可以改善兩種物料間的界面粘結性能，賦予材料良好的機械性能，並協同改進材料的阻隔性。
該種高阻隔性聚合物層狀共混材料的加工工藝如下將尼龍6和相容劑充分乾燥後，與高密度聚乙烯在高速混合機中充分混合10分鐘；然後在TE-35型同向排氣式雙螺杆混煉機上擠出，經切粒機切粒得到層狀共混物粒料，擠出機螺杆各段及模口溫度為180～280℃，餵料頻率為5～10rpm，螺杆轉速為25～90rpm。該工藝是根據配方中所用物料的結構和其熔融流變性能的匹配性來確定的，以確保極性物料以納米層狀結構分散在非極性物料中，極大的發揮共混材料的阻隔性。
用該高阻隔性聚合物層狀共混粒料在吹塑機上吹塑製成500ml容器，按照ASTM D2684-89測定其對苯、甲苯和二甲苯的滲透率分別為0.7％、0.45％和0.26％，較純HDPE容器對苯、甲苯和二甲苯的滲透率分別提高40倍、50倍和60倍。該材料的拉伸強度達到18.5MPa，衝擊強度達到5.8×103J·m-2。
具體實施例方式
實施例1按質量百分比取尼龍6為30和相容劑10充分乾燥，與高密度聚乙烯70在高速混合機中充分混合，然後在TE-35型同向排氣式雙螺杆混煉機上擠出得到層狀共混物粒料，擠出機螺杆各段及模口溫度為200℃、220℃、220℃、230℃、250℃、260℃，餵料頻率為5.4rpm，螺杆轉速為30rpm。將層狀共混物粒料於60℃真空乾燥24小時，用複合塑料膜袋包裝密封備用。
實施例2按質量百分比取尼龍6為25和相容劑5充分乾燥，與高密度聚乙烯75在高速混合機中充分混合，然後在TE-35型同向排氣式雙螺杆混煉機上擠出得到層狀共混物粒料，擠出機螺杆各段及模口溫度為180℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃，餵料頻率為8rpm，螺杆轉速為70rpm。將層狀共混物粒料於60℃真空乾燥24小時，用複合塑料膜袋包裝密封備用。
實施例3將實施例1的樣品(可加少量色母粒)經單螺杆擠出吹塑機製備成500ml的包裝瓶。該瓶對空氣、潮氣和烴類溶劑有優良的阻隔性能。盛裝液體物料後，跌落試驗無破損。
實施例4將實施例2的樣品(可加少量色母粒)經單螺杆擠出吹塑機製備成500ml的包裝瓶。該瓶對空氣、潮氣和烴類溶劑有優良的阻隔性能。盛裝液體物料後，跌落試驗無破損。
權利要求
1.一種高阻隔性材料及，其特徵是材料的成分配比為高密度聚乙烯(HDPE)60～88，尼龍6(PA-6)30～10，相容劑2～10。
2.如權力要求1所述的高阻隔性材料的加工工藝，其特徵是將高密度聚乙烯、尼龍6和相容劑在高速混合機中充分混合10分鐘，真空乾燥24小時；然後在TE-35型同向排氣式雙螺杆混煉機上擠出經切粒機切粒得到層狀共混物粒料，擠出機螺杆各段及模口溫度為180～280℃，餵料頻率為5～10rpm，螺杆轉速為25～90rpm。
全文摘要
本發明提供一種高阻隔性聚合物層狀共混材料及其加工工藝。該阻隔性材料的特點是，其原料成份配比為(質量百分比)高密度聚乙烯60～88，尼龍PA－6 30～10，相容劑2～10。該材料的加工工藝如下將乾燥好的尼龍6和相容劑與高密度聚乙烯在高速混合機中充分混合10分鐘；然後在TE－35型同向排氣式雙螺杆混煉機上擠出經切粒機切粒得到層狀共混物粒料，擠出機螺杆各段及模口溫度為180～280℃，餵料頻率為5～10rpm，螺杆轉速為25～90rpm。該材料對烴類溶劑、空氣和潮氣有優良的阻隔性。該材料可加工成薄膜、瓶子和容器等產品，顯著改善包裝產品的阻透性。
文檔編號B29C47/40GK1754908SQ20051003156
公開日2006年4月5日 申請日期2005年5月20日 優先權日2005年5月20日
發明者鄧劍如, 袁劍民 申請人:湖南大學