一种碳酸钙增韧HDPE复合材料及其吹塑产品的制备工艺

摘要

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种碳酸钙增韧HDPE复合材料及其吹塑产品的制备工艺。按重量份数计包括以下组分：HDPE 70‑80份，乙烯‑丙烯酸酯共聚物6‑9份，异戊二烯5‑7份，改性纳米碳酸钙3‑5份，马来酸酐接枝聚丙烯2‑3份，光稳定剂0.5‑0.8份，抗氧剂1‑1.5份，相容剂1‑2份，润滑剂0.5‑1份。采用该复合材料制备的吹塑产品的缺口冲击强度、表面硬度、弯曲弹性模量和表面光洁度都得到了提高，相关力学性能得到改善，使得HDPE材料能够克服目前的不足，适应更广泛的应用。

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种碳酸钙增韧HDPE复合材料及其吹塑产品的制备工艺。

背景技术

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（HDPE）因其优良的力学性能，尺寸稳定性，易于加工、着色、后加工方便等特点而被广泛应用于社会生活各领域，是目前产量最大，应用最广泛的聚合物之一。同时HDPE 具有较高的熔体强度，挤出性能良好的优点。但是却在强度、表面硬度、弯曲弹性模量以及吹塑制品的表面光洁度上都存在着不足。这些缺点，限制了其应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种碳酸钙增韧HDPE复合材料及其吹塑产品的制备工艺。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种碳酸钙增韧HDPE复合材料，按重量份数计包括以下组分：HDPE 70-80份，乙烯-丙烯酸酯共聚物6-9份，异戊二烯5-7份，改性纳米碳酸钙3-5份，马来酸酐接枝聚丙烯2-3份，光稳定剂0.5-0.8份，抗氧剂1-1.5份，相容剂1-2份，润滑剂0.5-1份。

作为优选方案，改性纳米碳酸钙的粒径为15-50nm。

作为优选方案，还包括甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷3-5份。

作为优选方案，还包括阻燃剂2-2.3份。

作为优选方案，所述改性碳酸钙由以下步骤制备而成：

（1）将纳米碳酸钙、三甘醇和水以重量比5:2:1混合，充分分散并研磨2-3h；

（2）然后再加入纳米碳酸钙重量5-8%的磷酸三乙酯和2-3%的马来酸酐，充分分散并研磨1-2h；

（3）将步骤（2）的混合物过滤，然后在50-55℃干燥去除水分，使含水率低于99.5%；

（4）然后加入纳米碳酸钙重量10-20%的聚乙二醇，搅拌研磨0.5-1h，过滤后得到成品。

一种采用上述复合材料的吹塑产品的制备工艺，具体包括以下步骤：

（1）首先，将复合材料的组分按照重量配比加入到吹塑机料斗中，并在料斗中混合均匀并进行共混；然后将共混好的共混物挤出造粒得到共混颗粒；

（2）将步骤（1）得到的共混颗粒加入到吹塑机中吹塑成型得到碳酸钙增韧HDPE复合材料吹塑产品；其中：吹塑机的进料段温度为157-159℃，二段温度为160-162℃，三段温度为163-165℃，四段温度为167-169℃，五段温度为166-168℃，六段温度为163-165℃，七段温度为160-162℃，八段温度为157-159℃，吹塑机的导流段为圆锥形或半单叶双曲面形，挤出机的口模为圆形口模，口模高度为10-30mm，口模宽度为100-3000mm，物料通过口模的速度为13-15m/min，物料通过口模后的冷却速度为15-18℃/min。

本发明与现有技术相比，有益效果是：制备的吹塑产品的缺口冲击强度、表面硬度、弯曲弹性模量和表面光洁度都得到了提高，相关力学性能得到改善，使得HDPE材料能够克服目前的不足，适应更广泛的应用。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。

如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。

实施例1：

一种碳酸钙增韧HDPE复合材料，按重量份数计包括以下组分：HDPE 70份，乙烯-丙烯酸酯共聚物8份，异戊二烯7份，改性纳米碳酸钙3份，马来酸酐接枝聚丙烯2.5份，光稳定剂0.8份，抗氧剂1份，阻燃剂2.1份，相容剂2份，润滑剂0.5份，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷4份。

其中，改性纳米碳酸钙的粒径为15-50nm，改性碳酸钙由以下步骤制备而成：

（1）将纳米碳酸钙、三甘醇和水以重量比5:2:1混合，充分分散并研磨2-3h；

（2）然后再加入纳米碳酸钙重量8%的磷酸三乙酯和2%的马来酸酐，充分分散并研磨1-2h；

（3）将步骤（2）的混合物过滤，然后在50-55℃干燥去除水分，使含水率低于99.5%；

（4）然后加入纳米碳酸钙重量15%的聚乙二醇，搅拌研磨0.5-1h，过滤后得到成品。

一种采用上述复合材料的吹塑产品的制备工艺，具体包括以下步骤：

（1）首先，将复合材料的组分按照重量配比，以每份1000g加入到王牌吹塑机(PGLB50L)中，并在吹塑机中混合均匀并进行共混；然后将共混好的共混物挤出造粒得到共混颗粒；

（2）将步骤（1）得到的共混颗粒加入到吹塑机中吹出成型得到碳酸钙增韧HDPE复合材料吹塑制品；其中：吹塑机的进料段温度为157-159℃，二段温度为160-162℃，三段温度为163-165℃，四段温度为167-169℃，五段温度为166-168℃，六段温度为163-165℃，七段温度为160-162℃，八段温度为157-159℃，吹塑机的导流段为圆锥形或半单叶双曲面形，挤出机的口模为圆形口模，口模高度为10mm，口模宽度为100mm，物料通过口模的速度为13m/min，物料通过口模后的冷却速度为18℃/min。

制备的测试样品经测试后，力学数据如下：

拉升屈服应力（纵/横）MPA，37.6/39.1

冲击强度（纵/横）J/M，377/267

球压痕硬度N/MM，96.2

维卡软化温度℃，95.9

尺寸变化率（纵/横）%，-4.39/-0.6

实施例2：

一种碳酸钙增韧HDPE复合材料，按重量份数计包括以下组分：HDPE 78份，乙烯-丙烯酸酯共聚物9份，异戊二烯5份，改性纳米碳酸钙4份，马来酸酐接枝聚丙烯3份，光稳定剂0.5份，抗氧剂1.3份，阻燃剂2.3份，相容剂1份，润滑剂0.7份，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷5份。

其中，改性纳米碳酸钙的粒径为15-50nm，改性碳酸钙由以下步骤制备而成：

（1）将纳米碳酸钙、三甘醇和水以重量比5:2:1混合，充分分散并研磨2-3h；

（2）然后再加入纳米碳酸钙重量5%的磷酸三乙酯和2.3%的马来酸酐，充分分散并研磨1-2h；

（3）将步骤（2）的混合物过滤，然后在50-55℃干燥去除水分，使含水率低于99.5%；

（4）然后加入纳米碳酸钙重量20%的聚乙二醇，搅拌研磨0.5-1h，过滤后得到成品。

一种采用上述复合材料的吹塑产品的制备工艺，具体包括以下步骤：

（1）首先，将复合材料的组分按照重量配比，以每份1000g加入到王牌吹塑机(PGLB50L)中，并在挤出机中混合均匀并进行共混；然后将共混好的共混物挤出造粒得到共混颗粒；

（2）将步骤（1）得到的共混颗粒加入到吹塑机中吹塑成型得到碳酸钙增韧HDPE复合材料吹塑制品；其中：吹塑机的进料段温度为157-159℃，二段温度为160-162℃，三段温度为163-165℃，四段温度为167-169℃，五段温度为166-168℃，六段温度为163-165℃，七段温度为160-162℃，八段温度为157-159℃，挤出机的导流段为圆锥形或半单叶双曲面形，挤出机的口模为圆形口模，口模高度为30mm，口模宽度为2000mm，物料通过口模的速度为15m/min，物料通过口模后的冷却速度为16℃/min。

制备的测试样品经测试后，力学数据如下：

拉升屈服应力（纵/横）MPA，37.1/39.3

冲击强度（纵/横）J/M，372/266

球压痕硬度N/MM，95.1

维卡软化温度℃，95.8

尺寸变化率（纵/横）%，-4.35/-0.62

实施例3：

一种碳酸钙增韧HDPE复合材料，按重量份数计包括以下组分：HDPE 80份，乙烯-丙烯酸酯共聚物6份，异戊二烯6份，改性纳米碳酸钙5份，马来酸酐接枝聚丙烯2份，光稳定剂0.6份，抗氧剂1.5份，阻燃剂2份，相容剂1.2份，润滑剂1份，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷3份。

其中，改性纳米碳酸钙的粒径为15-50nm，改性碳酸钙由以下步骤制备而成：

（1）将纳米碳酸钙、三甘醇和水以重量比5:2:1混合，充分分散并研磨2-3h；

（2）然后再加入纳米碳酸钙重量7%的磷酸三乙酯和3%的马来酸酐，充分分散并研磨1-2h；

（3）将步骤（2）的混合物过滤，然后在50-55℃干燥去除水分，使含水率低于99.5%；

（4）然后加入纳米碳酸钙重量10%的聚乙二醇，搅拌研磨0.5-1h，过滤后得到成品。

一种采用上述复合材料的吹塑产品的制备工艺，具体包括以下步骤：

（1）首先，将复合材料的组分按照重量配比，以每份1000g加入到王牌吹塑机(PGLB50L)中，并在吹塑机中混合均匀并进行共混；然后将共混好的共混物挤出造粒得到共混颗粒；

（2）将步骤（1）得到的共混颗粒加入到吹塑机中挤出成型得到碳酸钙增韧HDPE复合材料吹塑制品；其中：吹塑机的进料段温度为157-159℃，二段温度为160-162℃，三段温度为163-165℃，四段温度为167-169℃，五段温度为166-168℃，六段温度为163-165℃，七段温度为160-162℃，八段温度为157-159℃，吹塑机的导流段为圆锥形或半单叶双曲面形，挤出机的口模为圆形口模，口模高度为30mm，口模宽度为3000mm，物料通过口模的速度为14m/min，物料通过口模后的冷却速度为15℃/min。

制备的测试样品经测试后，力学数据如下：

拉升屈服应力（纵/横）MPA，37.5/39.6

冲击强度（纵/横）J/M，375/269

球压痕硬度N/MM，95.8

维卡软化温度℃，96.1

尺寸变化率（纵/横）%，-4.29/-0.60。