一种聚乙烯成核透明剂的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种聚乙烯成核透明剂的制备方法和应用，该方法是先分别制得改性纳米二氧化钛，改性蒙脱土/凹凸棒土，再将改性纳米二氧化钛和改性蒙脱土/凹凸棒土按比例复配得到无机成核剂，将无机成核剂溶解到油相中，并加入助乳化剂，混匀得到油相溶液；将苯甲酸盐类成核剂溶解到去离子水中，并加入乳化剂，混匀得到水相溶液；将所述水相溶液逐滴滴加到所述油相溶液中，高速剪切乳化，得到油包水微乳液，即制得聚乙烯成核透明剂，可用于加工聚乙烯薄膜制品。本发明专利技术的成核透明剂可改善聚乙烯的光学性能，雾度可降低至7％以下，透光率在98％以上，制备工艺简单，可工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种聚乙烯成核透明剂的制备方法和应用
本专利技术涉及成核剂领域，具体涉及一种聚乙烯成核透明剂的制备方法和应用。
技术介绍
聚乙烯是以乙烯单体聚合而成的聚合物，是结晶热塑性树脂，是五大合成树脂之一，是我国合成树脂中产能最大、进口量最多的品种。聚乙烯用途非常广泛，而微观结构是决定聚乙烯用途的关键。聚乙烯属于半结晶性高分子材料，晶区及非晶区的形态及含量对聚乙烯性能的影响非常关键。通常在聚合物加工冷却过程中伴随着结晶过程，分为成核与生长两个阶段。成核过程指分子链克服临界形核功形成晶核，生长过程指分子链在形成的晶核上进行生长。近年来，随着对聚乙烯研究的不断加深，发现聚乙烯成核效应在改性及聚合甚至共混过程中经常会对聚乙烯的结晶行为产生影响，从而对聚乙烯的性能产生改变，因此聚乙烯成核效应的研究逐渐增多。目前针对聚乙烯的成核剂主要可分为传统有机成核剂、无机纳米成核剂、液晶有机聚合物成核剂及超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)成核剂。为充分发挥各类成核剂的优势，开始注重研究不同成核剂或成核剂与其他助剂之间的协同效应。有机成核剂是最常用聚乙烯成核剂，成核效果明显，透明度提升大，但价格较高。无机纳米成核剂价格低廉，但添加量大，成核效果一般。如何制备价格低廉、性能优良的聚乙烯成核剂是研究的一个方向。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种聚乙烯成核透明剂的制备方法，工艺简单。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种聚乙烯成核透明剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将无水乙醇、冰醋酸和硅烷偶联剂混合，得到混合物A；在pH为5.5-7.0的条件下，向混合物A中加入钛酸正四丁酯并混合反应，静置陈化30-60min，得到溶胶状混合物B；将混合物B干燥并研磨，得到改性纳米二氧化钛，其中无水乙醇、冰醋酸、硅烷偶联剂、钛酸正四丁酯的质量比为50-80∶1-2.5∶0.5-1.5∶1；(2)以水为球磨介质，将蒙脱土粉体和凹凸棒土粉体按质量比4-6∶1-2混合后加入到球磨罐中进行球磨混合，将球磨后的混合浆料在95-110℃条件下干燥，再将干燥后的粉体粉碎，过600-800目筛，然后转移至管式炉中，650-800℃条件下煅烧2-2.5h，得到煅烧后混合粉体；在50-80℃条件下将煅烧后混合粉体加入到阳离子表面活性剂溶液中，搅拌2-10h，冷却到室温后将所得浆体过滤，洗涤、干燥、超微粉碎，得到有机改性蒙脱土/凹凸棒土，其中阳离子表面活性剂的质量占煅烧后混合粉体质量的3-7％；(3)将步骤(1)得到的改性纳米二氧化钛和步骤(2)得到的改性蒙脱土/凹凸棒土按质量比0.8-2∶1混合后得到无机成核剂，将无机成核剂溶解到油相中，并加入助乳化剂和乳化剂，混匀得到油相溶液；将苯甲酸盐类成核剂溶解到去离子水中，混匀得到水相溶液；将所述水相溶液逐滴滴加到所述油相溶液中，高速剪切乳化，得到油包水微乳液，即制得聚乙烯成核透明剂；其中无机成核剂与苯甲酸盐类成核剂的质量比为55-75∶25-45，乳化基质按质量百分比计为油相12-20％，助乳化剂16-32％，乳化剂24-48％，余量为去离子水。优选的，步骤(1)中所述硅烷偶联剂为KH570硅烷偶联剂或KH550硅烷偶联剂。优选的，步骤(2)中所述阳离子表面活性剂为十八烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵中的一种。优选的，步骤(3)中所述油相为矿物油、植物油、肉豆蔻酸异丙酯中的一种。优选的，步骤(3)中所述苯甲酸盐类成核剂为苯甲酸钠或苯甲酸铝。优选的，步骤(3)中所述助乳化剂为无水乙醇、1，3-丙二醇、1，2-丙二醇中的至少两种。优选的，步骤(3)中所述乳化剂为吐温80、司盘80、鼠李糖脂中的一种或多种。本专利技术的目的之二是提供一种由所述方法制备的聚乙烯成核透明剂在聚乙烯薄膜制品加工中的应用。本专利技术所述的成核透明剂与聚乙烯基体以及抗氧剂等其它塑料加工的常规助剂或填料在高速混料机中机械混合，然后使用加工设备进行熔融共混加工，再经过流延或双向拉伸等工艺制成聚乙烯薄膜。所述加工设备为塑料加工领域的通用设备，如单螺杆挤出机、双螺杆挤出机等。所述成核透明剂的用量为聚乙烯总质量的0.1-0.4％。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术采用硅烷偶联剂改性二氧化钛，采用阳离子表面活性剂改性蒙脱土/凹凸棒土，使其表面具有较强的亲油疏水性能，大大降低了无机成核剂的表面极性，能溶于有机溶剂中。2、本专利技术将三种改性后的无机成核剂溶于油相中，将苯甲酸盐类成核剂溶于水相中，油水共混形成油包水的微乳结构，有效地扩大了成核剂与聚丙烯基体的接触面积，从而大大提高了成核剂在聚乙烯基体中的分散能力，从而使聚乙烯薄膜雾度进一步降低，透光性能明显改善，具有更好的成核效果。3、本专利技术制备的具有协同作用的成核透明剂应用于聚乙烯时，雾度可降低至6％以下，透光率在98％以上，具有用量少、加工成本低、制备工艺简单等优点，可工业化生产。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例1一种聚乙烯成核透明剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将无水乙醇、冰醋酸和KH570硅烷偶联剂混合，得到混合物A；在pH为6.5的条件下，向混合物A中加入钛酸正四丁酯并混合反应，静置陈化60min，得到溶胶状混合物B；将混合物B干燥并研磨，得到改性纳米二氧化钛，其中无水乙醇、冰醋酸、硅烷偶联剂、钛酸正四丁酯的质量比为70∶2∶1.2∶1；(2)以水为球磨介质，将蒙脱土粉体和凹凸棒土粉体按质量比5∶2混合后加入到球磨罐中进行球磨混合，水与粉体总质量比为1.2∶1，球磨转速为150r/min，球磨时间为18h，将球磨后的混合浆料在105℃条件下干燥，再将干燥后的粉体粉碎，过800目筛，然后转移至管式炉中，650℃条件下煅烧2.5h，得到煅烧后混合粉体；将煅烧后混合粉体加入到70℃的十六烷基三甲基溴化铵溶液中，搅拌8h，冷却到室温后将所得浆体过滤，洗涤、在105℃条件下干燥、超微粉碎，得到有机改性蒙脱土/凹凸棒土，其中阳离子表面活性剂的质量占煅烧后混合粉体质量的5％；(3)将步骤(1)得到的改性纳米二氧化钛和步骤(2)得到的改性蒙脱土/凹凸棒土按质量比1.5∶1混合后得到无机成核剂，将无机成核剂溶解到大豆油中，并加入1，2-丙二醇、1，3-丙二醇和司盘80，混匀得到油相溶液；将苯甲酸钠溶解到去离子水中，混匀得到水相溶液；将所述水相溶液逐滴滴加到所述油相溶液中，高速剪切乳化，得到油包水微乳液，即制得聚乙烯成核透明剂；其中无机成核剂与苯甲酸钠的质量比为68∶32，乳化基质按质量百分比计为大豆油18％，1，2-丙二醇15％，1，3-丙二醇12％，司盘8036％，余量为去离子水。实施例2一种聚乙烯成核透明剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将无水乙醇、冰醋酸和KH570硅烷偶联剂混合，得到混合物A；在pH为5.5的条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚乙烯成核透明剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将无水乙醇、冰醋酸和硅烷偶联剂混合，得到混合物A；在pH为5.5-7.0的条件下，向混合物A中加入钛酸正四丁酯并混合反应，静置陈化30-60min，得到溶胶状混合物B；将混合物B干燥并研磨，得到改性纳米二氧化钛，其中无水乙醇、冰醋酸、硅烷偶联剂、钛酸正四丁酯的质量比为50-80∶1-2.5∶0.5-1.5∶1；(2)以水为球磨介质，将蒙脱土粉体和凹凸棒土粉体按质量比4-6∶1-2混合后加入到球磨罐中进行球磨混合，将球磨后的混合浆料在95-110℃条件下干燥，再将干燥后的粉体粉碎，过600-800目筛，然后转移至管式炉中，650-800℃条件下煅烧2-2.5h，得到煅烧后混合粉体；在50-80℃条件下将煅烧后混合粉体加入到阳离子表面活性剂溶液中，搅拌2-10h，冷却到室温后将所得浆体过滤，洗涤、干燥、超微粉碎，得到有机改性蒙脱土/凹凸棒土，其中阳离子表面活性剂的质量占煅烧后混合粉体质量的3-7％；(3)将步骤(1)得到的改性纳米二氧化钛和步骤(2)得到的改性蒙脱土/凹凸棒土按质量比0.8-2∶1混合后得到无机成核剂，将无机成核剂溶解到油相中，并加入助乳化剂和乳化剂，混匀得到油相溶液；将苯甲酸盐类成核剂溶解到去离子水中，混匀得到水相溶液；将所述水相溶液逐滴滴加到所述油相溶液中，高速剪切乳化，得到油包水微乳液，即制得聚乙烯成核透明剂；其中无机成核剂与苯甲酸盐类成核剂的质量比为55-75∶25-45，乳化基质按质量百分比计为油相12-20％，助乳化剂16-32％，乳化剂24-48％，余量为去离子水。/n...

【技术特征摘要】
1.一种聚乙烯成核透明剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将无水乙醇、冰醋酸和硅烷偶联剂混合，得到混合物A；在pH为5.5-7.0的条件下，向混合物A中加入钛酸正四丁酯并混合反应，静置陈化30-60min，得到溶胶状混合物B；将混合物B干燥并研磨，得到改性纳米二氧化钛，其中无水乙醇、冰醋酸、硅烷偶联剂、钛酸正四丁酯的质量比为50-80∶1-2.5∶0.5-1.5∶1；(2)以水为球磨介质，将蒙脱土粉体和凹凸棒土粉体按质量比4-6∶1-2混合后加入到球磨罐中进行球磨混合，将球磨后的混合浆料在95-110℃条件下干燥，再将干燥后的粉体粉碎，过600-800目筛，然后转移至管式炉中，650-800℃条件下煅烧2-2.5h，得到煅烧后混合粉体；在50-80℃条件下将煅烧后混合粉体加入到阳离子表面活性剂溶液中，搅拌2-10h，冷却到室温后将所得浆体过滤，洗涤、干燥、超微粉碎，得到有机改性蒙脱土/凹凸棒土，其中阳离子表面活性剂的质量占煅烧后混合粉体质量的3-7％；(3)将步骤(1)得到的改性纳米二氧化钛和步骤(2)得到的改性蒙脱土/凹凸棒土按质量比0.8-2∶1混合后得到无机成核剂，将无机成核剂溶解到油相中，并加入助乳化剂和乳化剂，混匀得到油相溶液；将苯甲酸盐类成核剂溶解到去离子水中，混匀得到水相溶液；将所述水相溶液逐滴滴加到所述油相溶液中，高速剪切乳化，得到油包水微乳液，即制得聚乙烯成核透明剂；其中无机成核剂与苯甲酸盐类成核剂的质量比为55-75∶25-45，乳化基质按质量百分比计为油相12-2...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭向荣，王海，
申请(专利权)人：中山华明泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44