[发明专利]用于耐环境应力开裂HDPE中空容器的功能母料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于耐环境应力开裂HDPE中空容器的功能母料及其制备方法。

背景技术

高密度聚乙烯(HDPE)具有无臭、无毒、优良的低温性能和耐化学药品性能，由HDPE制造的塑料中空容器大量用于洗涤液、清洁用品、化妆品、润滑油、工业化学品和汽车用化学品的包装。然而在使用过程中发现，HDPE中空容器在盛放上述化学品时容易发生环境应力开裂(ESC)。所谓环境应力开裂是指在环境因素和应力因素协同作用下发生的开裂。HDPE中空容器的环境应力开裂问题与制品形状、成型工艺以及制品中盛放的化学品种类有关。从制品形状和成型工艺的角度分析，制品中HDPE分子链的取向和结晶取决于制品生产时的冷却速度，由于中空容器的生产工艺是单面冷却，制品厚壁与薄壁处的冷却速度明显不同，由取向和结晶所产生的收缩程度也就明显不同，因此在交界处会形成内应力。通常中空容器中较厚的浇口和薄的瓶底拐角交界的地方是产生应力开裂的典型位置。HDPE中空容器在接触某些化学液体时，溶剂的溶胀会使其玻璃化转变温度降低，也会诱导HDPE进一步结晶；表面活性物质则会侵润裂纹的表面，降低其表面能，从而促进裂纹的进一步发展。因此制品在较低应力条件下就会发生开裂。

目前，改善HDPE耐环境应力开裂的方法主要有：(1)改进HDPE本身的结构；(2)改善制品的成型工艺；(3)对HDPE进行共混改性。对于方法(1)，提高分子量、增加链的支化度以及降低树脂密度都可以提高制品的耐环境应力开裂性能，但是提高分子量会使加工流动性变差，增加支化度和降低树脂密度又会使制品的机械强度下降。在方法(2)中，通过调节熔体温度、冷却温度以及冷却时间可以控制结晶速度，从而改善制品的耐环境应力开裂性能；但是导致成型周期延长，生产成本增加。对HDPE进行共混改性是提高HDPE耐环境应力开裂的有效方法，已有大量文献报道了用HDPE与其他聚合物共混来改善制品耐环境应力开裂的工作，包括与线型低密度聚乙烯(LLDPE)的共混、与橡胶的共混、与氯化聚乙烯(CPE)的共混、与乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)的共混，其中HDPE与丁基橡胶和热塑性弹性体的共混对改善耐环境应力开裂效果最为明显。但该方法需要将HDPE制成改性专用料，原材料成本较高，而且制品的机械强度(刚性)都有明显下降。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明要解决的技术问题是：针对现有的中空容器受环境应力作用导致开裂的问题，提供一种耐应力开裂HDPE中空容器用功能母料及其制备方法

为了克服背景技术中存在的缺陷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于耐环境应力开裂HDPE中空容器的功能母料，由无机功能填料、分散助剂、载体树脂经混合后由双螺杆挤出机塑炼造粒而成，以重量计，功能母料中载体树脂的用量为10％-39％；无机功能填料用量为60％-89％；分散助剂的用量为1％-5％。

本发明中所述无机功能填料为碳酸钙、高岭土、滑石粉、硅灰石、硫酸钡中的一种或两种及两种以上混合物，填料平均粒径为0.5～5μm。

本发明中所述载体树脂为高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯中的一种或两种及两种以上的混合物，载体树脂的熔体流动速率在0.5～2.0g/min之间。

本发明中所述分散助剂包括偶联剂和润滑分散剂，所述的偶联剂可以是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛铝复合偶联剂中的一种或两种及两种以上混合物；所述的润滑分散剂为石蜡、聚乙烯蜡、脂肪酸中的一种或两种及两种以上混合物。

本发明中所述的用于耐环境应力开裂HDPE中空容器的功能母料的制备方法，先将无机功能填料在高速混合机中搅拌升温至60～80℃，然后加入偶联剂进行高速搅拌温度为80～100℃，搅拌时间为10～15分钟；将处理好的无机填料与载体树脂、润滑分散剂在高速混合机中再混合3～5分钟，然后将混合物料加入同向双螺杆挤出机中进行塑炼挤出，即制得本发明的功能母料；

双螺杆挤出机各区的温度为：I区温度140～150℃，II区温度160～190℃，III区温度170～190℃，IV区温度170～190℃，V区温度170～180℃，VI区160～170℃，VII区140～150℃，VIII区130～140℃，IX区125～135℃，X区120～135℃，机头温度170～180℃。螺杆转速为250～400r/min。

本发明中为保证功能母料在制造过程和成型过程中的稳定性，在母料制造中可以加入适量的热稳定剂，用量为总量的0.1～1.0％。