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CN109135013A - 一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料 - Google Patents

一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料 Download PDF

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江纬
陈庆华
钱庆荣
肖荔人
薛珲
罗永晋
曾令兴
刘欣萍
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Abstract

本发明公开一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料，该含氟加工母料可改善高分子量聚乙烯的流动性，消除熔体破裂现象，减少晶点和黑点，提高膜材表面光滑与平整度，减少或消除口模积料，提高生产效率，降低加工能耗。本发明的技术方案如下：以含氟加工助剂为添加剂、不同聚乙烯为基体树脂，制备用于高分子量聚烯烃孔隔膜的含氟加工母料。其质量配比为：聚乙烯类树脂90%~99%，含氟加工助剂1%~10%。制备方法：干燥；称料；混合；挤出造粒。本发明制得的含氟加工母料，可有效消除HMW‑HDPE、UHMWPE的熔体破裂现象，可改善HMW‑HDPE、UHMWPE膜的表面光滑与平整度，有利于膜的加工成型。

Description

一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料及其制备方法。
背景技术
高分子量聚乙烯（High Molecular Weight Polyethylene，简称HMWPE）包含高分子量-高密度聚乙烯（High Molecular Weight High Density Polyethylene，简称HMW-HDPE）和超高分子量聚乙烯（Ultra High Molecular Weight Polyethylene，简称UHMWPE），其相对分子质量均大于普通PE（相对分子质量一般仅为2万~30万）。因相对分子量巨大，分子链大量缠结使HMWPE具有优异的力学性能，但也存在难以熔融塑化的缺陷，不利于膜材料的制备。另一方面，HMWPE临界剪切速率较低，加工时极易产生熔体破裂，从而产生鲨鱼皮和晶点等表观缺陷，成为制约高端PE膜材料发展的影响因素，因此成为人们的研究热点。
而由含氟弹性体和氟塑料改进而来的含氟加工助剂（Polymer ProcessingAdditives，简称 PPA）是一种新型的加工助剂，高效、实用、优质，主要被用于高粘度聚烯烃，以消除熔体表面熔融断裂。PPA的主要作用效果提高产能，改善低融指树脂的加工性，提高产品性能的均匀性，拓宽树脂加工窗口，改善产品表面光泽度和光滑度；降低或减少树脂的使用量，减少熔体破裂，降低熔体压力，减少模口积料，减少熔体凝胶量，缩短产品换色时间，减少生产中待料时间，降低加工温度，减少树脂分解，降低能耗。
当前，针对高端聚乙烯膜的含氟加工助剂母料还未普及，尤其用于高端聚乙烯锂电池隔膜制备的专用加工助剂母料尚未见诸报道，因此该领域研究渐成热点。
由于含氟加工助剂多成粉末状，将其直接添加于聚乙烯类材料中时，易在加工过程发生难以良好分散、粉尘污染等问题。因此，将含氟加工助剂做成母料的形式，符合高效利用与环境友好的要求。
发明内容
针对上述背景技术的问题，本发明的目的在于提供一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料。本发明制得的含氟加工母料，具有良好的表面光洁度，可消除HMW-HDPE、UHMWPE的熔体破裂现象，可改善HMW-HDPE、UHMWPE膜的表面光滑与平整度，提高产能，降低能耗，有利于HMW-HDPE、UHMWPE膜的加工成型。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
1、一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料，其特征在于，由下述的重量百分比配比的组分制成：
聚乙烯 90 ~ 99
含氟加工助剂（CHY-F2000） 1 ~ 10。
所述的聚乙烯采用高密度聚乙烯HDPE（HD5401AA），由上海赛科石油化工有限责任公司提供，该原料具备良好的可加工性，其熔体流动速率（21.6 kg）为9.5 g/10min，适合用于盛装活性较高化学品的容器和非耐压管生产。
所述聚乙烯采用LLDPE（LL0220KJ）或LDPE（2420H）。
所述的含氟加工助剂（CHY-F2000），是为聚乙烯类专用研发料，极低的添加量（150~ 600 ppm）可改善聚烯烃类树脂，挤出工艺上的加工性能，而且不会影响树脂本身的物理性能，也不会影响制品的粘结、印刷和热封性能。
2.本发明所述的一种具有含氟聚合物助剂的聚乙烯类母料材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.干燥：将含氟加工助剂（CHY-F2000）、HDPE于真空干燥箱中40 °C、抽真空状态下干燥8~12 h；
B.称量：按照重量百分比配比，称取干燥后的氟加工助剂（CHY-F2000）、HDPE；
C.共混：将称取后的各组分置于高速捏合机中高速混合3 ~ 8 min，所述高速混合机的转速为300 ~ 3000 rpm；
D.挤出造粒：将上述充分混合均匀的原料投入到螺杆挤出机，经过130 ~ 180 °C的高温加热，在高温螺杆熔腔内熔融塑化并以转速为30 ~ 300 rpm挤出原料；从螺杆挤出的原料经冷却送入切粒机中切割成颗粒。
所述的一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料的制备方法，其特征在于，所述的挤出机为同向双螺杆挤出机、三螺杆挤出机中的一种。
本发明所述的一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料及其制备方法能应用于高端聚乙烯膜的成型加工领域。主要应用于改善该类高分子量聚乙烯膜的流动性，消除熔体破裂鲨鱼皮和水波纹现象，减少晶点和黑点，提高膜材表面光滑与平整度，减少或消除口模积料，提高生产效率，降低加工能耗。
本发明的有益效果：本发明是利用含氟加工母料改善高分子量聚乙烯的流动性，消除熔体破裂（鲨鱼皮和水波纹）现象，减少晶点和黑点，提高膜材表面光滑与平整度，减少或消除口模积料，提高生产效率，降低加工能耗。本发明以含氟加工助剂为添加剂，以不同类型聚乙烯材料为基体树脂，制备用于（超）高分子量聚烯烃孔隔膜的含氟加工母料。本发明制得的含氟加工母料，具有良好的表面光洁度，可消除HMW-HDPE、UHMWPE的熔体破裂现象，可改善HMW-HDPE、UHMWPE膜的表面光滑与平整度，提高产能，降低能耗，有利于膜的加工成型。
具体实施方式
下面结合具体实施例子对本发明做进一步详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下实例。
本发明实施例所用的高密度聚乙烯HDPE（HD5401AA）或LLDPE（LL0220KJ）由上海赛科石油化工有限责任公司提供，LDPE（2420H）由扬子石化-巴斯夫有限责任公司提供，该HDPE（HD5401AA）具备良好的可加工性，其熔体流动速率（21.6 kg）为9.5 g/10min；其为高分子量聚乙烯（High Molecular Weight Polyethylene，简称HMWPE）包含高分子量-高密度聚乙烯（High Molecular Weight High Density Polyethylene，简称HMW-HDPE）和超高分子量聚乙烯（Ultra High Molecular Weight Polyethylene，简称UHMWPE），其相对分子质量均大于普通PE（相对分子质量一般仅为2万~30万）。
本发明实施例所用的含氟聚合物助剂PPA(CHY-F2000)，是专门针对聚乙烯类材料研发的，极低的添加量（150 ~ 600 ppm)可改善聚烯烃类树脂，挤出工艺上的加工性能。而且不会影响树脂本身的物理性能，也不会影响制品的粘结、印刷和热封性能。
实施例1
一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料，采用以下方法：
1、一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料，其特征在于，按照重量百分比配方：
HDPE（HD5401AA） 90
PPA（CHY-F2000） 10。
2、一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料的制备方法，包括如下步骤：
A.干燥：将PPA（CHY-F2000）微粉、HDPE在干燥箱中干燥8 h；
B.称量：按照重量百分比配比，称取干燥后的含PPA（CHY-F2000）微粉、HDPE；
C.共混：将称取后的各组分置于高速捏合机中高速混合5 min，所述高速混合机的转速为2500 rpm；
D.挤出造粒：将上述充分混合均匀的原料投入到螺杆挤出机，经过170 °C的高温加热，在高温螺杆熔腔内熔融塑化并以转速为230 rpm挤出原料；从螺杆挤出的原料经冷却送入切粒机中切割成颗粒。
实施例2
一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料，采用以下方法：
1、一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料，其特征在于：按照重量百分比配方：
LLDPE（LL0220KJ） 90
PPA（CHY-F2000） 10。
2、一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料的制备方法，包括如下步骤：
A.干燥：将PPA（CHY-F2000）微粉、LLDPE在干燥箱中干燥9 h；
B.称量：按照重量百分比配比，称取干燥后的PPA（CHY-F2000）微粉、LLDPE；
C.共混：将称取后的各组分置于高速捏合机中高速混合8 min，所述高速混合机的转速为 2500 rpm；
D.挤出造粒：将上述充分混合均匀的原料投入到螺杆挤出机，经过115 °C的高温加热，在高温螺杆熔腔内熔融塑化并以转速为240 rpm挤出原料；从螺杆挤出的原料经冷却送入切粒机中切割成颗粒。
实施例3
一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料，采用以下方法：
1、一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料，其特征在于，按照重量百分比配方：
LDPE（2420H） 95
PPA（CHY-F2000） 5。
2、一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料的制备方法，包括如下步骤：
A干燥：.将PPA（CHY-F2000）微粉、LDPE在干燥箱中干燥10 h；
B.称量：按照重量百分比配比，称取干燥后的PPA（CHY-F2000）微粉、LDPE；
C.共混：将称取后的各组分置于高速捏合机中高速混合6 min，所述高速混合机的转速为 2300 rpm；
D.挤出造粒：将上述充分混合均匀的原料投入到螺杆挤出机，经过125 °C的高温加热，在高温螺杆熔腔内熔融塑化并以转速为220 rpm挤出原料；从螺杆挤出的原料经冷却送入切粒机中切割成颗粒。
实施例4
一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料，采用以下方法：
1、一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料，其特征在于，按照重量百分比配方：
HDPE（HD5401AA） 97
PPA（CHY-F2000） 3。
2、一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料的制备方法，包括如下步骤：
A.干燥：将PPA（CHY-F2000）微粉、HDPE在干燥箱中干燥8 h；
B.称量：按照重量百分比配比，称取干燥后的PPA（CHY-F2000）微粉、HDPE；
C.共混：将称取后的各组分置于高速捏合机中高速混合5 min，所述高速混合机的转速为 2500 rpm；
D.挤出造粒：将上述充分混合均匀的原料投入到螺杆挤出机，经过110 °C的高温加热，在高温螺杆熔腔内熔融塑化并以转速为225 rpm挤出原料；从螺杆挤出的原料经冷却送入切粒机中切割成颗粒。
实施例5
一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料，采用以下方法：
1、一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料，其特征在于，按照重量百分比配方：
LLDPE（LL0220KJ） 96
PPA（CHY-F2000） 4。
2、一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料的制备方法，包括如下步骤：
A.干燥：将PPA（CHY-F2000）微粉、LLDPE在干燥箱中干燥8 h；
B.称量：按照重量百分比配比，称取干燥后的PPA（CHY-F2000）微粉、LLDPE；
C.共混：将称取后的各组分置于高速捏合机中高速混合5 min，所述高速混合机的转速为 2500 rpm；
D.挤出造粒：将上述充分混合均匀的原料投入到螺杆挤出机，经过120 °C的高温加热，在高温螺杆熔腔内熔融塑化并以转速为225 rpm挤出原料；从螺杆挤出的原料经冷却送入切粒机中切割成颗粒。
实施例6
一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料，采用以下方法：
1、一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料，其特征在于，按照重量百分比配方：
LDPE（2420H） 96
PPA（CHY-F2000） 4。
2、一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料的制备方法，包括如下步骤：
A.干燥：将PPA（CHY-F2000）微粉、LDPE在干燥箱中干燥8 h；
B.称量：按照重量百分比配比，称取干燥后的PPA（CHY-F2000）微粉、LDPE；
C.共混：将称取后的各组分置于高速捏合机中高速混合5 min，所述高速混合机的转速为 2500 rpm；
D.挤出造粒：将上述充分混合均匀的原料投入到螺杆挤出机，经过130 °C的高温加热，在高温螺杆熔腔内熔融塑化并以转速为225 rpm挤出原料；从螺杆挤出的原料经冷却送入切粒机中切割成颗粒。

Claims (8)

1.一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料，其特征在于，由下述的重量百分比配比的组分制成：
聚乙烯 90 ~ 99
含氟加工助剂 1 ~ 10。
2.根据权利要求1所述的一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料，其特征在于，所述聚乙烯采用高密度聚乙烯HDPE，由上海赛科石油化工有限责任公司生产提供，该原料具备良好的可加工性，其熔体流动速率21.6 kg为9.5 g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料，其特征在于，所述聚乙烯采用LLDPE或LDPE。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料，其特征在于，所含的含氟加工助剂为聚乙烯类专用研发料，主要成分包含聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-六氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯-乙烯基醚共聚物以及它们的复配杂化物，极低的添加量150~600 ppm可改善聚烯烃类树脂，挤出工艺上的加工性能，而且不会影响树脂本身的物理性能，也不会影响制品的粘结、印刷和热封性能。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料，其特征在于，能直接添加到HMW-HDPE、UHMWPE中，改善该类高分子量聚乙烯膜的流动性，消除熔体破裂鲨鱼皮和水波纹现象，减少晶点和黑点，提高膜材表面光滑与平整度，减少或消除口模积料，提高生产效率，降低加工能耗。
6.权利要求1至5任一所述的一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.干燥：将含氟加工助剂、HDPE于真空干燥箱中40 °C、抽真空状态下干燥8 ~ 12 h；
B.称量：按照重量百分比配比，称取干燥后的氟加工助剂、HDPE；
C.共混：将称取后的各组分置于高速捏合机中高速混合3 ~ 8 min，所述高速混合机的转速为300 ~ 3000 rpm；
D.挤出造粒：将上述充分混合均匀的原料投入到螺杆挤出机，经过130 ~ 180 °C的高温加热，在高温螺杆熔腔内熔融塑化并以转速为30 ~ 300 rpm挤出原料；从螺杆挤出的原料经冷却送入切粒机中切割成颗粒。
7.根据权利要求6所述的一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料的制备方法，其特征在于，所述的螺杆挤出机为单螺杆挤出机、同向双螺杆挤出机、三螺杆挤出机中的一种。
8.权利要求1至5任一项所述的一种用于高分子量聚乙烯膜的含氟加工母料的应用，其特征在于，应用于改善该类高分子量聚乙烯膜的流动性，消除熔体破裂鲨鱼皮和水波纹现象，减少晶点和黑点，提高膜材表面光滑与平整度，减少或消除口模积料，提高生产效率，降低加工能耗。
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