本發明屬于高分子材料，具體涉及高強度聚乙烯組合物及其制備方法。

背景技術：

1、高密度聚乙烯(hdpe)具有強度高、耐用性好、化學穩定性優良等優點，是生產塑料托盤、板材、大桶等對機械強度、耐用性、耐老化等要求較高的塑料制品最廣泛的樹脂原材料。

2、隨著交通運輸行業的發展，需要托盤制品的尺寸越來越大，以便用于較大制品的運輸，對板材等制品的尺寸也有更大的需求，因此對所用聚乙烯原料的強度、韌性等的要求越來越高。同時，隨著塑料制品的尺寸越來越大，對制品成型收縮率的要求也越來越高。如果塑料原料收縮率較大，采用注塑、壓塑加工的托盤、板材等制品在脫模后的收縮也越大，而且脫模后制品收縮情況還受環境溫度、制品脫模溫度等影響較大，致使產品尺寸存在差異，無法交付使用。另外托盤、板材等循環使用次數是其重要的質量指標之一，循環使用次數越多，運輸投入成本會降低，因此對生產托盤、板材等制品的原材料的強度、耐用性要求也越來越高。通常托盤、板材等制品在使用過程中會受到壓力、拉力、彎曲、沖擊等作用力，長時間受力時需要材料具有較高的耐蠕變性能。

3、專利cn113930039a，公開了一種集裝箱底板用竹塑復合板材料，其原料組分包括改性竹漿纖維、hdpe、lldpe、沙林樹脂、馬來酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯蠟、熱致性液晶聚合物，所制備的竹塑復合板材料力學性能優異且吸水率低，但其原料制備過程復雜且強度仍有待提高。

技術實現思路

1、針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種高強度聚乙烯組合物，所述的高強度聚乙烯組合物具有高強度、高韌性、低收縮率且耐蠕變，由其生產的塑料制品強度高、收縮率低、尺寸穩定性好、且耐用性好，循環使用次數多，滿足托盤、板材等大型注塑、壓塑制品的生產；

2、本發明的另一個目的在于提供一種高強度聚乙烯組合物的制備方法，科學合理，簡單易行。

3、本發明所采取的技術方案如下：

4、所述的高強度聚乙烯組合物，包括以下重量百分數的原料：

5、高密度聚乙烯樹脂：33.7-68.9％

6、中密度聚乙烯樹脂：10-20％

7、線型低密度聚乙烯樹脂：10-20％

8、過氧化物交聯劑：1-6％

9、活化碳酸鈣：5-10％

10、增強纖維：5-10％

11、抗氧劑：0.1-0.3％。

12、所述的高密度聚乙烯樹脂以1-己烯為共聚單體，共聚單體的含量為0.8-1.0％；高密度聚乙烯樹脂的熔體質量流動速率在溫度190℃、砝碼5kg下，為0.2-1g/10min；密度為0.948-0.953g/cm3；重均分子量為(20-35)×104，優選為(25-30)×104；分子量分布寬度為25-35，優選為28-33。

13、所述的中密度聚乙烯樹脂以1-己烯為共聚單體，共聚單體的含量為1-1.2％；中密度聚乙烯樹脂的熔體質量流動速率在溫度190℃，砝碼2.16kg下，為0.3-1g/10min；熔體質量流動速率在溫度190℃，砝碼21.6kg下，為15-25g/10min，熔流比為30-60，密度為0.935-0.940g/cm3，核磁法測試分子中長度大于6個碳原子的長支鏈的數量為5/1000c以上。

14、所述的線型低密度聚乙烯樹脂的熔體質量流動速率在溫度190℃，砝碼2.16kg下，為1.5-2.5g/10min，密度為0.917-0.923g/cm3。

15、所述的過氧化物交聯劑為烷基過氧化物、芳基過氧化物、酰基過氧化物或酮過氧化物中的一種以上，用量為1-6％，優選為3-5％。

16、所述的活化碳酸鈣的活化度為98％以上，用量為5-10％，優選為7-9％，其制備方法為：將碳酸鈣在105℃下烘干3小時以上，置入攪拌機中升溫至80℃以上，分兩次投入活化劑，活化劑可選用但不限于鋁酸酯偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁鈦復合偶聯劑等，攪拌60分鐘以上。所述的碳酸鈣的粒度為800-2000目。

17、所述的增強纖維的長徑比為100:1以上，優選為500:1以上，增強纖維為碳纖維、玻璃纖維或木質纖維素中的一種。

18、所述的抗氧劑由抗氧劑1010和抗氧劑168混合得到，混合比為1:(0.5-2)，優選為1:1。

19、所述的高強度聚乙烯組合物的制備方法，步驟如下：

20、(1)按比例稱取組合物中各組分，將線型低密度聚乙烯樹脂與增強纖維攪拌混合，采用低剪切的寬螺紋單螺桿擠出機熔融擠出、造粒，得到混合物；

21、(2)將步驟(1)得到的混合物再與高密度聚乙烯樹脂、中密度聚乙烯樹脂、過氧化物交聯劑、活化碳酸鈣和抗氧劑混合，經高速攪拌機混合4-6分鐘后，攪拌均勻，經雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒，即得高強度聚乙烯組合物。

22、所述的步驟(1)中單螺桿擠出溫度為130-190℃；所述的步驟(2)中雙螺桿擠出溫度為150-230℃。

23、在制備過程中，首先將線型低密度聚乙烯與增強纖維進行熔融混合擠出，可以使增強纖維的長徑比得到較好的保持；含有更多長支鏈的中密度聚乙烯的應用進一步提高了組合物各組分的混和效果，同時促進了耐應力破壞的能力；通過各組分的組合應用最終獲得了一種高強度、高抗沖擊、低收縮率且耐蠕變的聚乙烯組合物。

24、與現有技術相比，本發明的有益效果如下：

25、(1)本發明通過對組合物配方各組分的篩選，基本物性的分析表征以對加工使用性能的考察，進行了高強度聚乙烯組合物配方的研制，并獲得了所述的高強度聚乙烯組合物，其密度為0.95-1.05g/cm3，簡支梁缺口沖擊強度為50-70kj/m2、彎曲彈性模量為1300-1800mpa，收縮率小于0.7％，120n拉力下試驗800h后蠕變伸長率小于5％，耐環境應力開裂時間(50℃)大于500h。可用于注塑或壓塑大型聚乙烯托盤或板材制品的制備，所生產的制品具有強度高、耐沖擊性好、收縮率低等優點，同時還具有良好的耐應力開裂性能，可進行多次循環使用以及制品在受力彎曲、變形等情況下的長期使用；

26、(2)本發明所述的制備方法，科學合理，簡單易行。

技術特征：

1.一種高強度聚乙烯組合物，其特征在于，包括以下重量百分數的原料：

2.根據權利要求1所述的高強度聚乙烯組合物，其特征在于，所述的高密度聚乙烯樹脂以1-己烯為共聚單體，共聚單體的含量為0.8-1.0％；高密度聚乙烯樹脂的熔體質量流動速率在溫度190℃、砝碼5kg下，為0.2-1g/10min；密度為0.948-0.953g/cm3；重均分子量為(20-35)×104；分子量分布寬度為25-35。

3.根據權利要求1所述的高強度聚乙烯組合物，其特征在于，所述的中密度聚乙烯樹脂以1-己烯為共聚單體，共聚單體的含量為1-1.2％；中密度聚乙烯樹脂的熔體質量流動速率在溫度190℃、砝碼2.16kg下，為0.3-1g/10min；熔體質量流動速率在溫度190℃、砝碼21.6kg下，為15-25g/10min，熔流比為30-60，密度為0.935-0.940g/cm3，分子中長度大于6個碳原子的長支鏈的數量為5/1000c以上。

4.根據權利要求1所述的高強度聚乙烯組合物，其特征在于，所述的線型低密度聚乙烯樹脂的熔體質量流動速率在溫度190℃，砝碼2.16kg下，為1.5-2.5g/10min，密度為0.917-0.923g/cm3。

5.根據權利要求1所述的高強度聚乙烯組合物，其特征在于，所述的過氧化物交聯劑為烷基過氧化物、芳基過氧化物、酰基過氧化物或酮過氧化物中的一種以上。

6.根據權利要求1所述的高強度聚乙烯組合物，其特征在于，所述的活化碳酸鈣的活化度為98％以上，其制備方法為：將烘干后的碳酸鈣置入攪拌機中升溫至80℃以上，投入活化劑，即得活化碳酸鈣；所述的碳酸鈣的粒度為800-2000目。

7.根據權利要求1所述的高強度聚乙烯組合物，其特征在于，所述的增強纖維的長徑比為100:1以上，增強纖維為碳纖維、玻璃纖維或木質纖維素中的一種。

8.根據權利要求1所述的高強度聚乙烯組合物，其特征在于，所述的抗氧劑由抗氧劑1010和抗氧劑168混合得到，混合比為1:(0.5-2)。

9.一種權利要求1-8任一項所述的高強度聚乙烯組合物的制備方法，其特征在于，步驟如下：

10.根據權利要求9所述的高強度聚乙烯組合物的制備方法，其特征在于，所述的步驟(1)中單螺桿擠出溫度為130-190℃；所述的步驟(2)中雙螺桿擠出溫度為150-230℃。

技術總結
本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及高強度聚乙烯組合物及其制備方法。所述的高強度聚乙烯組合物由高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯以及活化碳酸鈣、增強纖維、過氧化物、抗氧劑組成。其簡支梁缺口沖擊強度為50?70kJ/m2、彎曲彈性模量為1300?2000MPa，收縮率小于0.7％，120N拉力下試驗800h后蠕變伸長率小于5％，耐環境應力開裂時間大于500h。可用于注塑或壓塑大型聚乙烯托盤或板材制品的制備，所生產的制品強度高、耐沖擊性好、收縮率低，同時還具有良好的耐應力開裂性能，可進行多次循環使用以及制品在受力彎曲、變形等情況下的長期使用。

技術研發人員：李麗,明月,王群濤,孫麗朋,張新華,姜洪穎
受保護的技術使用者：中國石油化工股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28