一种滚塑交联聚乙烯材料及其制备方法和滚塑交联聚乙烯制品与流程

本发明涉及高分子材料，具体是涉及一种滚塑交联聚乙烯材料及其制备方法和滚塑交联聚乙烯制品。

背景技术：

1、在聚乙烯(pe)滚塑成型中，气孔问题是引起制品不合格的重要因素。在聚乙烯树脂粉末熔融致密化的过程中，滞留在粉末颗粒之间的气体被挤向塑料熔体的自由表面，但由于熔体表面张力的存在，气体不足以脱离熔体表面，易形成气孔，从而形成制品内表面的气孔和外表面的气孔，严重情况下还会形成较大的孔洞。研究表明，在滚塑成型中，气孔的产生是工艺过程中的一个必经阶段，需在合适的工艺条件下进行消除，因为气孔会降低制品的机械强度，滚塑制品中气孔的数量与其冲击性能之间具有相关性，气孔数量越多，冲击性能越低。

2、因此，现有技术中有许多致力于去除气孔和加强滚塑制品的机械性能的研究文献，例如，中国专利cn114426719a提出，在每100份重量的烯烃聚合物基滚塑组合物中使用0.05％至0.1％重量的脂肪酸盐，如硬脂酸钙和硬脂酸锂，0.01％至0.1％重量的润滑剂和0.05％至0.1％重量的经过硅烷处理的氮化铝，以提供无针孔表面和无空隙的滚塑产品。该方法虽然通过控制各成分的加入比例，以及特殊润滑剂和氮化铝的加入改善了滚塑成型后的制品中气孔较多的缺陷，但需要利用超声设备将氮化铝在含有偶联剂的无水乙醇中进行充分混合，之后高速搅拌直至无水乙醇全部挥发。此方法通过加入改性氮化铝来改善滚塑产品气孔问题，不仅加工过程繁琐，且无水乙醇的挥发也带来环保问题。

3、此外，温原(滚塑制品表面气孔的影响因素研究.doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2014.02.012)通过模拟滚塑加工的方式，发现粉体粒径越小，越容易通过提高加工温度来消除表面气孔，但粒径较小的粉体不利于滚塑成型；粉体粒径越小，加工时间对表面气孔数量的影响越大，延长加工时间可在一定程度上减少表面气孔数量，但效果不明显；加工温度对表面气孔数量的影响最为显著，提高加工温度可完全消除表面气孔，是首选的消除滚塑制品表面气孔的方法，但加工温度的提高会加剧粉体熔融过程中聚合物的热降解，降低滚塑制品的机械强度。

4、综上，目前亟需一种过程较简单且环境友好的滚塑成型消泡工艺，以制得具有较高机械强度的低气孔滚塑成型制品。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的交联聚乙烯滚塑工艺成型时，成型制品中有气孔而影响滚塑制品力学性能的问题，本发明提供了一种滚塑交联聚乙烯材料及其制备方法和滚塑交联聚乙烯制品。本发明通过控制各成分的加入比例，以及特殊消泡剂的使用，在保证粉末熔融成型制品拉伸和冲击性能的前提下，改善了粉末熔融成型后的制品中气孔较多的缺陷，使得成型制品的机械性能更优。

2、本发明的目的之一是提供一种滚塑交联聚乙烯材料，由包含有聚乙烯、引发剂、交联剂、消泡剂和抗氧剂在内的组分制备而得。

3、本发明的一种优选地实施方式中，

4、所述消泡剂为α-羟基酮类消泡剂中的至少一种，所述α-羟基酮类消泡剂优选具有如下述式(1)所示结构通式：

5、

6、其中，r1和r2相同或者不相同，分别独立地为烷基、芳基的至少一种，优选为c1-c5烷基、苯基中的至少一种；优选地，

7、所述消泡剂为3-羟基-2-丁酮、5-羟基-4-辛酮、二苯乙醇酮中的至少一种，进一步优选为3-羟基-2-丁酮和/或二苯乙醇酮。

8、本发明的一种优选地实施方式中，

9、所述聚乙烯为本领域的任意常规聚乙烯，优选为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯中的至少一种；优选地，所述聚乙烯的密度为0.945-0.965g/cm3，优选为0.955-0.965g/cm3，熔体指数(熔融指数)为5-20g/10min，优选为10-19.5g/10min，在190℃，2.16kg载荷下测定。

10、本发明的一种优选地实施方式中，

11、所述引发剂为过氧类引发剂中的至少一种，优选为过氧化二异丙苯(dcp)、1,4-双叔丁基过氧化异丙基苯(bipb)、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(dhbp)中的一种或多种，更优选为dcp、bipb中的一种或两种。

12、本发明的一种优选地实施方式中，

13、所述交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯(taic)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的至少一种，优选为三烯丙基异氰脲酸酯。

14、本发明的一种优选地实施方式中，

15、所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂中的至少一种，优选为抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂1010中的一种或多种，更优选为抗氧剂1076、抗氧剂1010中的一种或两种。

16、本发明的一种优选地实施方式中，

17、所述滚塑交联聚乙烯材料中各组分以聚乙烯为100重量份数计，

18、引发剂0.1-1重量份；优选为0.1-0.8重量份；更优选为0.4-0.6重量份；

19、交联剂0.1-1重量份；优选为0.1-0.8重量份；更优选为0.2-0.4重量份；

20、消泡剂0.05-1重量份；优选为0.05-0.3重量份；更优选为0.1-0.2重量份；进一步优选为0.1-0.12重量份；

21、抗氧剂0.1-0.5重量份；优选为0.1-0.3重量份；更优选为0.1-0.15重量份。

22、本发明的一种优选地实施方式中，

23、所述滚塑交联聚乙烯材料中，35-80目间的滚塑交联聚乙烯材料的粉体占总质量的70-85％，优选为78-82％，35-60目间的滚塑交联聚乙烯材料的粉体占总质量的45-60％，优选为48-52％，以所述滚塑交联聚乙烯材料总质量为100％计。

24、本发明的目的之二是提供一种本发明的目的之一的滚塑交联聚乙烯材料的制备方法，包括将包含有所述聚乙烯、引发剂、交联剂、消泡剂和抗氧剂在内的组分混合，然后熔融挤出并造粒的步骤；优选地，还包括将造粒后的物料进行磨粉处理的步骤；进一步优选地，磨粉处理后，所得滚塑交联聚乙烯材料中，35-80目间的滚塑交联聚乙烯材料的粉体占总质量的70-85％，优选为78-82％，35-60目间的滚塑交联聚乙烯材料的粉体占总质量的45-60％，优选为48-52％，以所述滚塑交联聚乙烯材料总质量为100％计。

25、本发明所述滚塑交联聚乙烯材料的制备方法可采用以下具体技术方案：

26、(1)混料：将包含有聚乙烯、引发剂、交联剂、消泡剂和抗氧剂在内的组分混匀，备用；

27、(2)挤出造粒：将步骤(1)得到的混合物料加入同向双螺杆挤出机进行熔融挤出，并进行挤出造粒处理；挤出温度为140-145℃，挤出机主机转速为150-230r/min；

28、(3)磨粉：将上述步骤(2)造粒后的物料进行磨粉处理，控制35-80目间的粉体占总量的70-85％，35-60目间的粉体占总量的45-60％，即得所述滚塑交联聚乙烯材料。

29、本发明的目的之三是提供一种滚塑交联聚乙烯制品，由本发明的目的之一的滚塑交联聚乙烯材料或者本发明的目的之二的制备方法所得的滚塑交联聚乙烯材料经过滚塑成型而得；优选地，所述滚塑成型的条件包括：水平轴方向转速为2-8r/min，优选为7r/min，垂直轴方向转速为3-7r/min，优选为4r/min，成型温度为200-240℃，优选为220℃，成型时间为30-45min，优选为40min。

30、本发明所述滚塑交联聚乙烯制品的制备过程可采用以下具体技术方案：

31、将所述滚塑交联聚乙烯材料置于滚塑成型模具中，设定滚塑成型条件后，进行熔融交联，并经过冷却定型后得到所述滚塑交联聚乙烯制品。

32、本发明对所使用的挤出设备、滚塑设备等并无特殊限制，本领域的任意公开挤出设备、滚塑设备均可适用，只要能满足上述挤出及滚塑工艺条件即可。

33、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

34、1、本发明的滚塑交联聚乙烯材料的制备方法，通过控制各成分的加入比例，以及特殊消泡剂的使用，方法简单，利于操作。

35、2、本发明的滚塑交联聚乙烯材料的制备方法中，特殊消泡剂的加入不仅改善了粉末熔融成型后的制品中气孔较多的缺陷，还提高了制品拉伸和冲击性能，使得成型制品的性能更优。