线性低密度聚乙烯助剂母粒、其制备方法及应用
阅读说明：本技术 线性低密度聚乙烯助剂母粒、其制备方法及应用 (Linear low-density polyethylene additive master batch, preparation method and application thereof ) 是由 高凌雁 王群涛 郭锐 李延亮 王日辉 许萍 石晶 于 2018-07-16 设计创作，主要内容包括：本发明属于聚乙烯加工领域,具体涉及一种线性低密度聚乙烯助剂母粒、其制备方法及应用。所述的线性低密度聚乙烯助剂母粒,由以下质量份数的原料制成：LLDPE树脂100份；抗氧剂0.25-1.5份；爽滑剂0.25-2.0份；硬脂酸锌0.25-1.0份；开口剂0.3-5.0份；硼酸酯0.25-2.0份。本发明在提高聚乙烯加工性能、降低加工能耗的同时,制得的薄膜制品拥有良好的光学性能。所述的制备方法,科学合理、简单易行。本发明还提供其应用,在制备吹膜用组合物时,在基础树脂中加入线性低密度聚乙烯助剂母粒,挤出造粒,即制得吹膜用组合物产品。(The invention belongs to the field of polyethylene processing, and particularly relates to a linear low-density polyethylene additive master batch, and a preparation method and application thereof. The linear low-density polyethylene additive master batch is prepared from the following raw materials in parts by mass: 100 parts of LLDPE resin; 0.25-1.5 parts of antioxidant; 0.25-2.0 parts of slipping agent; 0.25-1.0 part of zinc stearate; 0.3-5.0 parts of opening agent; 0.25-2.0 parts of borate. The invention improves the processability of polyethylene and reduces the processing energy consumption, and the prepared film product has good optical performance. The preparation method is scientific, reasonable, simple and feasible. The invention also provides the application of the composition, and when the composition for blown film is prepared, the linear low-density polyethylene additive master batch is added into the base resin, and extrusion granulation is carried out, so that the composition product for blown film is prepared.)
技术领域
本发明属于聚乙烯加工领域，具体涉及一种线性低密度聚乙烯助剂母粒、其制备方法及应用。
背景技术
线性低密度聚乙烯(LLDPE)一种重要的聚乙烯树脂，其应用领域广泛，可用于薄膜、注塑、滚塑、电缆等诸多领域。其中薄膜是LLDPE树脂应用最大的领域，约占整个LLDPE树脂用量的70％以上。
生产过程中提高单位时间内的产量对于薄膜加工企业来说非常重要，但过高的挤出速度，可能会造成熔体破裂，导致薄膜表面出现鲨鱼皮现象，从而影响薄膜外观。开发一种易于加工、便于高速挤出的薄膜用树脂，可改善目前存在的问题，提高薄膜企业生产效率同时降低能耗。
目前，为了提高聚合物的加工性能，通常向聚合物中加入氟弹性体，在挤出过程中氟弹性体附着于螺杆上，减小物料与螺杆的摩擦来提高聚合物的加工性能。但是用氟弹性体作为加工助剂时，影响薄膜制品的光学性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种线性低密度聚乙烯助剂母粒，在提高聚乙烯加工性能、降低加工能耗的同时，制得的薄膜制品拥有良好的光学性能；本发明还提供其制备方法和应用。
本发明所述的线性低密度聚乙烯助剂母粒，由以下质量份数的原料制成：
优选地，所述的线性低密度聚乙烯助剂母粒，由以下质量份数的原料制成：
更优选地，抗氧剂的重量份数为0.4-0.8份。
其中，
所述的LLDPE树脂为乙烯与丁烯-1的共聚物或乙烯与己烯-1的共聚物。
所述的LLDPE树脂的密度为0.91-0.92g/cm3，熔体质量流动速率(MFR)为2-10g/10min。
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂或硫酯类抗氧剂的一种或几种。
优选地，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂，二者的质量比为1：1。
所述的爽滑剂为芥酸酰胺。
硬脂酸锌用作吸酸剂，也会起到内润滑作用。当硬脂酸盐均匀分到聚乙烯中，加工受热时聚合物开始软化，硬脂酸盐分子渗入到聚合物的分子链间，削弱分子链之间的相互吸引力，而使聚合物在变形时分子链之间更容易滑动和旋转。
所述的开口剂为碳酸钙、碳酸镁、碳酸钡、硫酸钙、硫酸镁、硫酸钡、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化钙、氧化镁、氧化钛、氧化铝、氧化锌、滑石、粘土、高岭土、氧化硅、水滑石、硅藻土、膨润土、云母、沸石、玻璃粉末、海泡石、粉煤灰、累托石或浮石中的一种或几种。
所述的硼酸酯为含氮有机硼酸酯。
硼酸酯在塑料中常用作偶联剂或表面活性剂。含氮有机硼酸酯，如含有氨基、酰胺基、酰亚胺基、咪唑啉基、恶唑啉基等，带有孤对电子的氮占据硼原子的空P轨道，螺杆挤出时在热和剪切的作用下反应生成氮化硼，包覆在螺杆上起到外润滑的作用，有利于提高聚乙烯的加工性。
硬脂酸锌起内润滑作用，含氮有机硼酸酯起外润滑作用，当硬脂酸锌与含氮有机硼酸酯的质量比为1：1-1：2时，二者协同作用，能够更好的提高聚乙烯的加工性能。
本发明所述的线性低密度聚乙烯助剂母粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)在硼酸酯的乙醇溶液中加入开口剂，加热回流处理10-15min，然后蒸出溶剂，将固体颗粒干燥，磨成粉末，备用；
(2)向LLDPE树脂粉料中加入抗氧剂、硬脂酸锌、爽滑剂和步骤(1)所得的粉末，混合均匀，将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机中，熔融、塑化、挤出、造粒，即得本发明的线性低密度聚乙烯助剂母粒。
步骤(2)中，所述的混合时间为5-10min。
在制备吹膜用组合物时，在基础树脂中加入线性低密度聚乙烯助剂母粒，挤出造粒，即制得吹膜用组合物产品。
所述的线性低密度聚乙烯助剂母粒的加入量为基础树脂的10wt.％。
所述的基础树脂为LLDPE、LDPE或HDPE中的一种或几种。
本组合物能够用于聚乙烯包装膜。
近几年，中国在软包装领域的消费量非常大，并且预计在未来5年将以6.9％的速度高速增长，聚乙烯薄膜在软包装领域占有很大份额。树脂的加工性直接影响到薄膜的生产率，而薄膜的透明性可直接影响到包装外观，这两种性能一直以来备受关注。
因此，易加工的透明聚乙烯薄膜市场前景巨大。
本发明的有益效果如下：
1、本发明提供了一种易加工的线性低密度聚乙烯助剂母粒，在提高聚乙烯加工性能、降低加工能耗的同时，制得的薄膜制品拥有良好的光学性能。
2、本发明的母粒用于制备薄膜制品，能够提高挤出速度，减少挤出机能耗，从而降低生产成本，同时与常用加工助剂氟弹性体相比，薄膜光学性能得到改善，综合性能提高。
3、采用本发明母料制备的薄膜制品临界剪切速率高，剪切粘度和薄膜雾度低，具有很好的加工性和光学性能。
4、本发明利用硬脂酸锌与含氮有机硼酸酯的协同作用，通过两步加入的方法，制得一种光学性能和加工性能优异的聚乙烯薄膜用母料。
5、本发明所述的线性低密度聚乙烯助剂母粒应用于薄膜领域聚乙烯组合物的制备，与现有的聚乙烯组合物相比，具有更低的剪切粘度和螺杆扭矩、更高的临界剪切速率，在薄膜生产中，可以更高的速度挤出，从而提高生产效率，解决树脂高速挤出加工薄膜时，出现的破膜现象和薄膜表面的鲨鱼皮现象，同时提高薄膜的光学性能。
6、本发明所述的制备方法，科学合理、简单易行。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
所述的线性低密度聚乙烯助剂母粒，由以下质量份数的原料制成：
其制备方法如下：
(1)在硼酸酯的乙醇溶液中，加入滑石粉，加热回流处理后，蒸出溶剂，将固体颗粒干燥并磨成粉末备用。
(2)LLDPE粉料树脂中，加入抗氧剂、硬脂酸锌、芥酸酰胺、步骤(1)中得到的干燥粉末，在高速搅拌机中混合10min，将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机中，熔融、塑化、挤出、造粒，即制得本发明的线性低密度聚乙烯助剂母粒。
所述的线性低密度聚乙烯助剂母粒的应用，即组合物的制备方法如下：
在LLDPE树脂(MFR＝2.0g/10min，密度0.920g/cm3)中加入10份助剂母粒，造粒后制得实施例1的组合物。
实施例2
所述的线性低密度聚乙烯助剂母粒，由以下质量份数的原料制成：
制备方法同实施例1。
应用如下：
在LLDPE树脂(MFR＝2.0g/10min，密度0.920g/cm3)中加入10份助剂母粒，造粒后制的实施例2的组合物。
实施例3
所述的线性低密度聚乙烯助剂母粒，由以下质量份数的原料制成：
制备方法同实施例1。
应用如下：
在LLDPE树脂(MFR＝2.0g/10min，密度0.920g/cm3)中加入10份助剂母粒，造粒后制的实施例3的组合物。
实施例4
所述的线性低密度聚乙烯助剂母粒，由以下质量份数的原料制成：
制备方法同实施例1。
应用如下：
在LLDPE树脂(MFR＝2.0g/10min，密度0.920g/cm3)中加入10份助剂母粒，造粒后制的实施例4的组合物。
对比例1
所述的助剂母粒，由以下质量份数的原料制成：
制备方法同实施例1。
应用如下：
在LLDPE树脂(MFR＝2.0g/10min，密度0.920g/cm3)中加入10份助剂母粒，造粒后制的对比例1的组合物。
对比例2
所述的助剂母粒，由以下质量份数的原料制成：
制备方法同实施例1。
应用如下：
在LLDPE树脂(MFR＝2.0g/10min，密度0.920g/cm3)中加入10份助剂母粒，造粒后制的对比例2的组合物。
对比例3
所述的助剂母粒，由以下质量份数的原料制成：
制备方法同实施例1。
应用如下：
在LLDPE树脂(MFR＝2.0g/10min，密度0.920g/cm3)中加入10份助剂母粒，造粒后制的对比例3的组合物。
对比例4
所述的助剂母粒，由以下质量份数的原料制成：
制备方法同实施例1。
应用如下：
在LLDPE树脂(MFR＝2.0g/10min，密度0.920g/cm3)中加入10份助剂母粒，造粒后制的对比例4的组合物。
对比例5
所述的助剂母粒，由以下质量份数的原料制成：
制备方法同实施例1。
应用如下：
在LLDPE树脂(MFR＝2.0g/10min，密度0.920g/cm3)中加入10份助剂母粒，造粒后制的对比例5的组合物。
对比例6
所述的助剂母粒，由以下质量份数的原料制成：
制备方法如下：
在100份LLDPE粉料树脂中，加入0.4份抗氧剂、0.3份硬脂酸锌、0.5份芥酸酰胺、1.0份滑石粉和0.3份硼酸酯在高速搅拌机中混合10min，将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机中，熔融、塑化、挤出、造粒，即制得本发明的线性低密度聚乙烯助剂母粒。
应用如下：
在LLDPE树脂(MFR＝2.0g/10min，密度0.920g/cm3)中加入10份助剂母粒，造粒后制的对比例6的组合物。
对比例7
所述的助剂母粒，由以下质量份数的原料制成：
制备方法同实施例1。
应用如下：
在LLDPE树脂(MFR＝2.0g/10min，密度0.920g/cm3)中加入10份助剂母粒，造粒后制的对比例7的组合物。
对比例8
所述的助剂母粒，由以下质量份数的原料制成：
制备方法同实施例1。
应用如下：
在LLDPE树脂(MFR＝2.0g/10min，密度0.920g/cm3)中加入10份D8助剂母粒，造粒后制的对比例8的组合物。
对比例9
所述的助剂母粒，由以下质量份数的原料制成：
制备方法同实施例1。
应用如下：
在LLDPE树脂(MFR＝2.0g/10min，密度0.920g/cm3)中加入10份助剂母粒，造粒后制的对比例9的组合物。
实施例和对比例的组合物加工性能按照GB/T 25278-2010进行测试，采用美国TA公司产ACER 2000毛细管流变仪，毛细管直径1mm，长径比30：1。结果见表1-2。
组合物吹制成30μm的薄膜，光学性能按照GB/T 2410-2008A法，采用德国BYK-Gardner公司型号为AT4725的透射雾影仪进行测试，结果见表3。
表1不同温度下临界剪切速率(单位：1/sec)
温度，℃
170
180
190
实施例1
400
450
500
实施例2
500
550
650
实施例3
450
550
550
实施例4
400
500
550
对比例1
350
400
500
对比例2
200
300
300
对比例3
300
300
400
对比例4
200
300
300
对比例5
350
450
450
对比例6
350
400
500
对比例7
350
450
500
对比例8
300
350
400
对比例9
350
400
450
表2 190℃剪切粘度(Pa*s)
剪切速率，1/sec
100
200
300
实施例1
1104
985
855
实施例2
1000
922
750
实施例3
1030
932
800
实施例4
1032
920
832
对比例1
1225
1118
1020
对比例2
1430
1222
1146
对比例3
1270
1172
1166
对比例4
1406
1250
1152
对比例5
1143
1020
900
对比例6
1128
1052
1023
对比例7
1180
1155
1096
对比例8
1212
1074
1048
对比例9
1187
1143
1042
表3制备薄膜光学性能
样品
雾度，％
实施例1
11.0
实施例2
9.6
实施例3
10.8
实施例4
11.2
对比例1
20.0
对比例2
15.2
对比例3
15.9
对比例4
18.6
对比例5
14.8
对比例6
17.1
对比例7
16.0
对比例8
22.3
对比例9
17.8
从实施例和对比例的性能对比可以看出：硼酸酯、硬脂酸锌对改善组合物加工性能有益，两者以合适的比例混合能协同提高组合物的加工性能，同时本方法制得的薄膜好具有光学性能。
本发明的助剂母粒，不仅限应用于LLDPE，在LDPE和HDPE及其两者或三者的混合物中同样有效。