一种双峰聚乙烯制品的注塑成型方法技术

本发明专利技术涉及一种双峰聚乙烯制品的注塑成型制备方法。本发明专利技术选择特定分子量的双峰聚乙烯，并利用双峰聚乙烯中高分子量部分分子链的适度支化以增加伸直链在加工熔体中的回复时间，调控调控加工过程中的工艺参数特别是通过模具的快速降温促进shish‑kebab晶体的形成，有效提升双峰聚乙烯注塑制品的力学性能。该方法是一种适合工业生产、高效制备双峰聚乙烯制品的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种双峰聚乙烯制品的注塑成型方法
本专利技术涉及双峰聚乙烯制品领域，具体涉及一种高强度支化双峰聚乙烯制品的注塑成型方法。
技术介绍
聚乙烯是五大通用塑料之一，具有无毒价廉、质轻、优异的耐湿性、良好的化学稳定性和易成型加工等特点，在日常生活各个领域都有非常广泛的用途。但聚乙烯制品由于力学强度不够高，严重限制了其在工程领域等的应用。双峰聚乙烯是指分子量分布曲线呈现两个峰值的聚乙烯树脂，双峰聚乙烯的高分子量部分和低分子量部分在分子级别上实现了均匀混合，因此与普通聚乙烯相比双峰聚乙烯同时具备优良的物理机械强度和优异的加工性能，在薄膜、管材、中空容器和片材等领域都有非常重要的应用。在高分子材料的加工过程中，剪切场或拉伸场等流场的存在会对高分子的分子链取向和结晶产生重要影响，如流场可以诱导高分子shish-kebab晶体(串晶)的形成，从而影响材料的宏观力学性能。相比于通常的球晶，shish-kebab晶体能提高高分子材料制品的强度和热稳定性，对高分子材料制品性能的提高有着重要意义。如在注塑成型过程中熔融的物料在模具内快速流动时高分子链会产生高度取向，在合适的加工条件下形成shish-kebab晶体。shish-kebab晶体中伸直链晶体(shish)的形成要经历分子链构象在流动场作用下从无规线团到伸直链的突变过程，伸直链构象稳定后成核形成shish晶体，折叠链片晶(kebab)在shish晶体上附生生长，从而形成两者分子链轴取向一致的shish-kebab晶体。但是由于在制品的冷却过程中存在分子链的松弛现象，部分伸直链构象会由于松弛作用回复成无规线团构象，从而导致高度取向的高分子链解取向从而得到各向同性的高分子材料制品，因此伸直链构象稳定是shish-kebab晶体的形成过程中的决定性因素。然而，现有加工手段制备的双峰聚乙烯制品力学性能依然不足，这对其加工手段提出了挑战性要求。专利文献(CN104479205B)中描述了利用聚乙烯分子与石墨烯的晶格匹配作用使聚乙烯在石墨烯表面附生结晶、通过非共价结合的方式增强两者之间的界面粘合力，从而增强聚乙烯基体宏观力学性质的方法。在生产工艺上，通过缓慢降温保证聚乙烯有充足的时间在石墨烯表面附生结晶形成附生晶体，以达到制备高强度的聚乙烯/石墨烯纳米复合薄型制品的专利技术效果。
技术介绍
部分所公开的信息仅用于帮助理解本专利技术的背景，不应当理解为承认或以任何方式暗示该信息形成了本领域技术人员以公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有双峰聚乙烯制品力学性能不足的问题，提供了一种高强度双峰聚乙烯制品的注塑成型方法。与上述专利文献利用聚乙烯与所加外来介质的附生结晶作用不同，本专利技术选择特定分子量的双峰聚乙烯，并利用双峰聚乙烯中高分子量部分分子链的适度支化以增加伸直链在加工熔体中的回复时间，使伸直链构象有更充足的时间转变为shish晶体，从而促进shish-kebab晶体的形成。专利技术人等发现，控制双峰聚乙烯树脂的分子量、调控加工过程中的工艺参数特别是通过模具的快速降温促进shish-kebab晶体的形成，就可以有效提升双峰聚乙烯注塑制品的力学性能。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种双峰聚乙烯制品的注塑成型制备方法，其具体步骤如下：将双峰聚乙烯组合物加入到注塑机中注塑成型得到双峰聚乙烯制品，所述双峰聚乙烯组合物包含双峰聚乙烯，该双峰聚乙烯为带支链双峰聚乙烯，该双峰聚乙烯重均分子量为200000-1000000，分子量分布为24-60，高分子量部分的质量含量为5-60％，高分子量部分的重均分子量为800000-1500000，低分子量部分的质量含量为40-95％，低分子量部分的重均分子量为20000-200000。所述注塑机物料熔融区的温度为150-240℃，物料通过喷嘴的温度为150-250℃，注射压力为80-350MPa，保压压力为50-250MPa，保压时间为10-100s，模具温度为20-30℃，物料在模具中的冷却速度为30-80℃/min。所述带支链双峰聚乙烯的支链所在位置，通常在高分子量部分，其支链类型可以为乙基、丁基或己基中的一种，优选为乙基或丁基中的一种，更优选丁基。支链长度增加可延长伸直链构象的回复时间，但支链长度过长会影响shish晶体的结构完善程度。所述的双峰聚乙烯高分子量部分的支链含量并无特别限定，通常，双峰聚乙烯高分子量部分支链含量为每一万个碳原子含有3-60个支链，更优选含有6-30个支链。支链含量增加会延长伸直链构象的回复时间，但支链含量过高会影响shish晶体的结构完善程度甚至使shish晶体不能形成，因此优选上述含量范围。双峰聚乙烯重均分子量为200000-1000000，分子量分布为24-60。高分子量部分的质量含量为5-60％，低分子量部分的质量含量为40-95％，高分子量部分的质量含量优选为20-40％，低分子量部分的质量含量优选为60-80％，高分子量部分的重均分子量为800000-1500000，高分子量部分的重均分子量优选为1000000-1200000，高分子量部分的分子量分布并无特别限定，通常为3-9，高分子量部分的分子量分布优选为4-6，低分子量部分的重均分子量为20000-200000，低分子量部分的重均分子量优选为40000-60000，低分子量部分的分子量分布并无特别限定，通常为4-10，低分子量部分的分子量分布优选为5-8。双峰聚乙烯的高分子量部分可以在流动场的作用下生成更多的shish晶体，提高双峰聚乙烯制品的力学性能，低分子量部分熔体流动性好，使双峰聚乙烯制品的加工更容易，在上述质量含量比例、分子量和分子量分布情况下，双峰聚乙烯能实现高分子量部分和低分子量部分在分子级别上的均匀混合，提高制品力学性能的同时更大程度地兼顾加工的高效性，因此优选。上述双峰聚乙烯组合物中，还可以含有助剂，助剂类型并无特别限定，可以列举为抗氧剂、热稳定剂、抗菌剂、阻燃剂、着色剂、抗静电剂、润滑剂、增滑剂和辐射稳定剂。双峰聚乙烯组合物中含有的助剂为上述助剂类型中的一种或多种，添加量并无特别限定，通常为双峰聚乙烯组合物的0.01w％-1w％，在此范围内，助剂能起到应有的作用，而且不会影响制品的结构和力学性能。所述抗氧剂，并无特别限定，可以为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂168、抗氧剂NP、抗氧剂DLTP、抗氧剂TNP、抗氧剂TPP、抗氧剂MB、抗氧剂264中的一种或几种。本专利技术中注塑机物料熔融区的温度优选为180-240℃，在此温度范围内物料流动性好，经过注塑后降温速度容易控制，因此优选。本专利技术中注塑成型的注塑机没有特别限定，可以列举为柱塞式注塑机、螺杆式注塑机等，优选螺杆式注塑机，螺杆式注塑机双峰聚乙烯的熔融效果更好，因此优选。本专利技术中物料通过喷嘴的温度优选为180-240℃，在此温度范围内，能保证双峰聚乙烯流动性好，而且熔融的双峰聚乙烯在剪切拉伸流场作用下容易实现分子链从无规线团到伸直链的转变并生成shish-kebab晶体，注塑后降温速度容易控制，因此优选。本专利技术中的注射压力优选为200-350MPa，注射压力高，双峰聚乙烯取向度高，制品力学性能好。在此注塑压力范围内，还能保证注塑成型较好，没有飞边、气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双峰聚乙烯制品的注塑成型制备方法，其具体步骤如下：将双峰聚乙烯组合物加入到注塑机中注塑成型得到双峰聚乙烯制品，所述双峰聚乙烯组合物包含双峰聚乙烯，该双峰聚乙烯为带支链双峰聚乙烯，该双峰聚乙烯重均分子量为200000‑1000000，分子量分布为24‑60，高分子量部分的质量含量为5‑60％，高分子量部分的重均分子量为800000‑1500000，低分子量部分的质量含量为40‑95％，低分子量部分的重均分子量为20000‑200000；所述注塑机物料熔融区的温度为150‑240℃，物料通过喷嘴的温度为150‑250℃，注射压力为80‑350MPa，保压压力为50‑250MPa，保压时间为10‑100s，模具温度为20‑30℃，物料在模具中的冷却速度为30‑80℃/min。

【技术特征摘要】
1.一种双峰聚乙烯制品的注塑成型制备方法，其具体步骤如下：将双峰聚乙烯组合物加入到注塑机中注塑成型得到双峰聚乙烯制品，所述双峰聚乙烯组合物包含双峰聚乙烯，该双峰聚乙烯为带支链双峰聚乙烯，该双峰聚乙烯重均分子量为200000-1000000，分子量分布为24-60，高分子量部分的质量含量为5-60％，高分子量部分的重均分子量为800000-1500000，低分子量部分的质量含量为40-95％，低分子量部分的重均分子量为20000-200000；所述注塑机物料熔融区的温度为150-240℃，物料通过喷嘴的温度为150-250℃，注射压力为80-350MPa，保压压力为50-250MPa，保压时间为10-100s，模具温度为20-30℃，物料在模具中的冷却速度为30-80℃/min。2.根据权利要求1所述的双峰聚乙烯制品的注塑成型制备方法，所述的高分子量部分的分子量分布为3-9，所述低分子量部分的分子量分布为4-10。3.根据权利要求1所述的双峰聚乙烯制品的注塑成型制备方法，所述高分子量部分的质量含量为20-40％，高分子量部分的重均分子量为1000000-1200000，低分子量部分的质量含量为60-80％，低分子量部分的重均分子量为40000...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宗宝，别大奎，段天臣，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33