塑料工業(yè)第41卷第7期.CHINA PLASTICS INDUSTRY2013年7月氟橡膠在聚烯烴加工中的作用研究朱慧紅(巴斯夫應(yīng)用化工有限公司塑料添加劑實(shí)驗(yàn)室，上海200137)摘要:將自制的含氟橡膠的加工助劑(BF) 應(yīng)用在聚烯烴(硅烷交聯(lián)高密度聚乙烯接枝料XHDPE)中，考察BF對(duì)XHDPE的加工電流、力學(xué)性能、加工流動(dòng)性、產(chǎn)能、制品質(zhì)量等方面的影響。結(jié)果表明，少量(1%) BF的加入就能改善聚烯烴的加工性能，降低能耗,提高生產(chǎn)效率,使制品具有良好的外觀，并且由于添加量低，對(duì)材料的物理機(jī)械性能影響很小。關(guān)鍵詞:氟橡膠;聚烯烴;加工DOI: 10. 3969/j. isn. 1005 - 5770.2013. 07.027中圖分類號(hào): TQ325. 1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: B文章編號(hào): 1005 -5770 (2013) 07 -0112 -04Application Investigation of Fluoroelastomer in the Extrusion Processing of PolyolefinZHU Hui-hong( BASF Auxiliary Chemicals Co. Ltd. Plastic Additive Iab, Shanghai 200137，China)Abstract: The experiments were carried out according to adding BF processing additive in polyolefin.The effects of BF on the machining current， mechanical properties， processing flowability， productivity,product quality were studied. The result showed the addition of 1% BF could improve the process ability ofpolyolefin of which the energy cost was reduced. The production eficiency was improved; the article had a goodappearance, and had litle impact on the physical and mechanical properties of the material due to the low dosage.Keywords: Fluoroelastomer; Polyolefin; Processing氟橡膠是我國(guó)三大氟材料之一，它有不同于其他聚乙烯(簡(jiǎn)稱PE): EXXON公司;配合劑A:醚類橡膠的特殊性能，被廣泛應(yīng)用在密封材料、膠布、膠助劑，3M公司;配合劑B:沙林樹脂，杜邦公司;帶，電線電纜的護(hù)套、汽車制造等領(lǐng)域[1-2]。近幾抗氧劑:汽巴精化; XHDPE:上海高分 子功能材料年，氟橡膠作為- -種新的用途是作為塑料擠出的添加研究所。劑，其優(yōu)點(diǎn)可使摩爾質(zhì)量分布狹窄的樹脂加工變得容1.2試驗(yàn)儀器 和設(shè)備易，提高機(jī)械性能，顯著降低加工擠出的扭矩，降低二輥塑化機(jī): KX-160A， 上海人民機(jī)器廠;密煉生產(chǎn)能耗，提高生產(chǎn)效率;也能解決擠出中產(chǎn)生的熔機(jī): XSM-1/20-150， 上海輕機(jī)模具廠;切粒機(jī): JL體破裂現(xiàn)象，消除鯊魚皮狀產(chǎn)品外觀，滿足了對(duì)制品200A，湖南省衡陽(yáng)塑料機(jī)械廠;雙螺桿擠出機(jī):表觀光滑細(xì)膩的要求[3-4)。072，長(zhǎng)徑比32/1,大連橡塑機(jī)械廠;熔體流動(dòng)速率結(jié)合生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)際，本文利用共混的方法研制出測(cè)試儀:.上海思爾達(dá)儀器廠; 轉(zhuǎn)矩流變儀: HAAKE-種含氟橡膠的添加劑，用于解決生產(chǎn)實(shí)際中出現(xiàn)的RC900，德國(guó)HAAKE公司;毛細(xì)管流變儀: In-熔體破裂現(xiàn)象，及硅烷交聯(lián)高密度聚乙烯接枝料stron4465，長(zhǎng)徑比40/1，英國(guó)Instron 公司;扭矩流(XHDPE)管材擠出時(shí)表面不光亮的問題，并解決加變儀: HAAKE82025， 單螺桿長(zhǎng)徑比為25/1,德國(guó)工過程中電流過高和扭矩過大的問題(6-7)。本研究HAAKE公司;液晶電子拉力試驗(yàn): 2303B，深圳新無(wú)論對(duì)聚合物加工與共混理論，還是對(duì)塑料制品的工三思材料檢測(cè)有限公司;簡(jiǎn)支梁缺口沖擊試驗(yàn)儀:業(yè)化生產(chǎn)均具有重要的指導(dǎo)意義。BCJ，.上海湘杰儀器儀表科技有限公司;熱變形試驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)部分儀: ZWK1302-B,美特斯工業(yè)系統(tǒng)。1.1 主要原料1.3 制備流程氟橡膠: 3F 氟材料有限公司產(chǎn)品;線型低密度(1)氟橡膠母粒的制備作者簡(jiǎn)介:朱慧紅,女，1967 年生，主要從事產(chǎn)品及材料的開發(fā)和塑料添加劑和顏料的應(yīng)用工作。.第41卷第7期.朱慧紅:氟橡膠在聚烯烴加工中的作用研究●113.平衡扭矩低。這說明BF添加劑對(duì)降低加工機(jī)械負(fù)荷母粒包裝是有效果的。圍俞-癌爛-厘化一回粒]0F圖1氟橡膠母粒的制備 流程0%BFFig 1 Preparation process of fluorine rubber mastrbatch20|1%BP(2)添加劑BF的制備0葉時(shí)間/ain圖3 BF 添加劑對(duì)XHDPE平衡扭矩的影響(加工條件:轉(zhuǎn)速50 r/min,試驗(yàn)溫度180 C,圖2添加劑 BF的制備流程試驗(yàn)時(shí)間8 min)Fig2 Preparation process of the additive of BFFig3 Effect of BF additive on torque1.4性能測(cè)試熔體質(zhì)量流動(dòng)速率按GB/T 3682- -2000 測(cè)定。2.3BF添加劑對(duì)XHDPE表觀黏度和剪切速率的影響密度按GB/T 1033--1986測(cè)定。平衡扭矩的測(cè)定:使用Haake 900轉(zhuǎn)矩流變儀測(cè)試XHDPE平衡扭矩。:30001%BF黏度的測(cè)定:使用毛細(xì)管流變儀研究XHDPE熔體B 2000的表觀黏度隨剪切速率變化的規(guī)律,試驗(yàn)溫度190 C。1000拉伸性能按GB/T 1040- -2006 測(cè)定，試樣為Il型;簡(jiǎn)支梁沖擊強(qiáng)度按GB/T 1043. 1- -2008 測(cè)定。12.5450.31x，.247.8維卡軟化溫度按GB/T 1633- -2000 測(cè)定。剪切速率/s"交聯(lián)度按GB/T 18474- -2001 測(cè)定。圖4 BF添加劑對(duì)XHDPE表觀黏度和剪切速率的影響2結(jié)果與討論Fig4 Effect of BF additive on XHDPE viscosity and the2.1 BF 添加劑對(duì)XHDPE熔體流動(dòng)性的影響shear rate從表1中可看出，加入1% BF后, XHDPE的熔從圖4表觀黏度和剪切速率的曲線中可看出，在體質(zhì)量流動(dòng)速率明顯提高。特別是加入BF添加劑相同的剪切速率下，加人1% BF的XHDPE的表觀黏后，XHDPE的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率顯著.上升。這種效度低，未加BF的XHDPE的表觀黏度高。果在增加負(fù)載后更加明顯，也說明BF添加劑對(duì)于高.4BF對(duì)電流和扭矩及XHDPE物理機(jī)械性能的速擠出更為有效。表1的結(jié)果表明BF添加劑改善了XHDPE的流動(dòng)性。表2加入BF前后XHDPE性能的變化”表1 BF 添加劑對(duì)XHDPE熔體質(zhì)量流動(dòng)速率的影響Tab 2 Properties contrast between XHDPE with BF and XHDPETab 1 Effect of BF additive on the melt flow index of XHDPEwithout BF測(cè)試項(xiàng)目及條件0%BF1%BF測(cè)試項(xiàng)目0% BF1% BF熔體質(zhì)量流動(dòng)速率190C/2.16kg0.170.20熔體質(zhì)量流動(dòng)速率//g. ( 10min) -1190 C/s kg0. 801.1g. (10min) -1190 C/5 kg0.80.I.10扭矩/N .m '66602.2 BF 添加劑對(duì)XHDPE平衡扭矩的影響電流/A11.310.0拉伸強(qiáng)度/MPa27.927.6從圖3所示的HAKKE流變儀扭矩-時(shí)間曲線可斷裂伸長(zhǎng)率/%488508看出，加入1% BF添加劑后，扭矩較快達(dá)到平衡沖擊強(qiáng)度/bJ .m -289.692. 4-4 min時(shí)可達(dá)到平衡，而未添加BF的XHDPE曲維卡軟化點(diǎn)/C31131線上扭矩需要5 min才能達(dá)到平衡。而且添加BF添注: 1)加工條件:扁模尺寸3 mmx70 mn,溫度200加劑的XHDPE平衡扭矩要比不添加BF的XHDPE的C,轉(zhuǎn)速90 r/min?！?14.塑料工業(yè)2013年從表2可看出，在XHDPE中加入BF后，的結(jié)果影響較小。HAKKE82025流變儀單螺桿擠出機(jī)(轉(zhuǎn)速固定)的80p電流、扭矩都下降。而且從力學(xué)性能數(shù)據(jù)來(lái)看，1%0%BE=BF的加入對(duì)XHDPE的力學(xué)性能無(wú)顯著影響。這是72由于BF添加量少，且其溶解度參數(shù)與聚烯烴相差很68+1%BE/大，二者是不相容的，所以XHDPE的力學(xué)性能無(wú)顯著變化?？偟膩?lái)說，加入BF添加劑后，XHDPE熔60- 816 24 30體質(zhì)量流動(dòng)速率增加，沖擊強(qiáng)度略有增加。時(shí)間/h2.5 BF 添加劑對(duì)XHDPE擠出量的影響圖695 C時(shí)交聯(lián)度隨時(shí)間變化的曲線在HAKKE82025毛細(xì)管流變儀上進(jìn)行試驗(yàn)，考Fig 3 Efet of BF additive on XHDPE cosslinkage at 95 C察添加劑BF對(duì)產(chǎn)量的影響。固定熔體溫度為200C，機(jī)頭壓力為40 MPa,轉(zhuǎn)速為80 r/min,試驗(yàn)結(jié)2.7 BF 添加劑用量對(duì)交聯(lián)度的影響果見表3。從表3可看出，在機(jī)頭壓力和熔體溫度一圖7是在不同BF含量下，樹脂的交聯(lián)度隨時(shí)間定的情況下，加入添加劑BF后，擠出量提高。這表變化的曲線。從圖7可以看出，在相同的反應(yīng)時(shí)間，明BF添加劑能顯著改善XHDPE的加工性能。BF含量越大，獲得的交聯(lián)度越小，但是當(dāng)反應(yīng)時(shí)間表3加入添加劑前后擠 出量的變化為30h,交聯(lián)度的差別很小。這同樣說明BF添加劑Tab3 Efect of BF aditives on XHDPE output對(duì)交聯(lián)反應(yīng)都有一定延緩作用， 但對(duì)最終的結(jié)果影響項(xiàng)目0% BF1% BF較小。擠出量/g. min -128.831.676BF質(zhì)分?jǐn)?shù)r2.6 BF 添加劑對(duì)XHDPE交聯(lián)度的影響資720%80r68}1%+6t0%BF64-2%3%16012430!64| 19%BE圖7添加劑用量對(duì)交聯(lián)度 的影響曲線608162430Fig3 Effect of BF additive content on crosslinkage2.81 %BF對(duì)交聯(lián)聚乙烯管材外觀的影響圖582 C時(shí)交聯(lián)度隨時(shí)間變化的曲線Fig3 Effect of BF additive on XHDPE crosslinkage at 82 C硅烷交聯(lián)聚乙烯交聯(lián)過程是水交聯(lián)的過程。從圖5所示的交聯(lián)度隨時(shí)間的變化曲線可看出，加入1%BF后，初始交聯(lián)度降低; 30h后，交聯(lián)度基本不變,可保持平衡，與未添加BF的樹脂的最終交聯(lián)度基本圖8 BF 添加劑對(duì)XHDPE管材的外觀的影響相同。由此可判斷添加劑BF能在交聯(lián)聚乙烯中起到(加工條件:單螺桿擠出機(jī)，φ65 mm、長(zhǎng)徑比為25/1,延緩交聯(lián)的作用，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的作用是延長(zhǎng)設(shè)備清機(jī)轉(zhuǎn)速為100 r/min,溫度為200 C)Fig8 Effect of BF additive on the surface gloss of XHDPE pipe的周期。從95 C交聯(lián)度隨時(shí)間變化的曲線(圖6)可看圖8中1'產(chǎn)品是未添加BF的XHDPE管材，2"出，溫度越高，起點(diǎn)的交聯(lián)度越高，，交聯(lián)度達(dá)到平產(chǎn)品是加入1%的BF添加劑的XHDPE管材。從圖8衡時(shí)所需的時(shí)間也越短，24 h后其交聯(lián)度基本不再可看出，加入1% BF 添加劑后，由于加入添加劑后變化。從水溫為82C和95C的交聯(lián)曲線看,水溫越起到了外潤(rùn)滑的作用，同時(shí)可降低口模壓力，消除口高，交聯(lián)度越高，也越快達(dá)到平衡。這些結(jié)果表明型積料，使管材表面比更光亮和光滑。BF添加劑對(duì)交聯(lián)反應(yīng)都有一-定 延緩作用,但對(duì)最終第41卷第7期朱慧紅:氟橡膠在聚烯烴加工中的作用研究●1153結(jié)論[J]. 有機(jī)氟工業(yè)，2001 (2): 8-12.1)采用自制的含氟彈性體加工助劑BF,可改善[2]楊步震、有機(jī)氟化學(xué)產(chǎn)品在現(xiàn)代化建設(shè)中的應(yīng)用[J]. .聚烯烴的加工性能，降低能耗，提高生產(chǎn)效率。有機(jī)氟工業(yè)，1991 (5): 25 -26.2) BF 在XHDPE中的應(yīng)用，使硅烷交聯(lián)聚乙烯.3] REGIS J, JEAN-JACQUES L, JOACHIM M. Compositionincluding a fluoroelastomer and a thermoplastic polyamide and管材的表面亮而有光澤，滿足了用戶的需求。resulting film: US, 5986005 [P]. 1999-11-17.3)加工助劑BF能降低口模壓力，臧小螺桿所[4] JARVENKYLA J, LAHTINEN T. Method and apparatus for需的扭距，降低聚合物熔體與屬界面的剪切應(yīng)力,消making an extrusion product, and an extrusion product: US，除口模積垢及聚合物鯊魚皮狀的熔體破裂現(xiàn)象，減小6203651 [P]. 2001 -03 -20.扭矩，擴(kuò)大加工窗口，以及提高擠出量。[$]最遐武PPA 在LLDPE/LDPE薄膜加工中的應(yīng)用[J].4) BF 添加劑由于添加量較少，所以對(duì)XHDPE塑料科技，1997 (5): 11-14.的物理機(jī)械性能影響微小。同時(shí)，其經(jīng)國(guó)家衛(wèi)生部門[6]黃漢雄.含氟聚烯烴在塑料擠出加工中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)的檢測(cè)，BF 添加劑不含有害物質(zhì),符合國(guó)家食品衛(wèi)代塑料加工應(yīng)用，1990 (1): 15-23.生標(biāo)準(zhǔn)要求。(本文于2013-03 -27收到)參考文獻(xiàn)[1]劉伯南氟橡膠的加工應(yīng)用和我國(guó)氟橡膠發(fā)展現(xiàn)狀《合成樹脂及塑料》2014年征訂啟事《合成樹脂及塑料》創(chuàng)刊于1984年，經(jīng)國(guó)家科委批準(zhǔn)在國(guó)內(nèi)外公開發(fā)行，由中國(guó)石化集團(tuán)資產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理有限公司北京燕山石化分公司、橡塑新型材料合成國(guó)家工程研究中心聯(lián)合主辦，是我國(guó)唯一報(bào)道 合成樹脂研制、生產(chǎn)與加工應(yīng)用全過程的專業(yè)科技期刊。本刊曾被評(píng)為第三屆國(guó)家期刊獎(jiǎng)百種重點(diǎn)期刊，為全國(guó)中文核心期刊、中國(guó)科技核心期刊、中國(guó)石化集團(tuán)公司核心科技期刊，也是CA收錄期刊，并被《中國(guó)期刊網(wǎng)》及《網(wǎng)》全文收錄。本刊堅(jiān)持面向科研、生產(chǎn)、企業(yè)和市場(chǎng)，宣傳報(bào)道、推廣我國(guó)合成樹脂及塑料領(lǐng)域中的新技術(shù)、新成果;以報(bào)道通用樹脂合成為重點(diǎn)，兼顧其他品種樹脂，同時(shí)報(bào)道塑料的加工與應(yīng)用，及時(shí)反映合成樹脂及塑料領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步與水平。本刊設(shè)有專論與述評(píng)、研究與開發(fā)、工業(yè)技術(shù)、加工與應(yīng)用、結(jié)構(gòu)與性能、研究簡(jiǎn)報(bào)、綜述等欄目,為合.成樹脂及塑料行業(yè)的生產(chǎn)、科研、管理、教學(xué)和銷售等部門的科技人員提供有關(guān)的技術(shù)資料，也可供化工、機(jī)械、輕工等相關(guān)部門的科技人員參考。本刊承辦石油化工產(chǎn)品、機(jī)械設(shè)備、儀器儀表等國(guó)內(nèi)外廣告業(yè)務(wù)。《合成樹脂及塑料》為國(guó)際流行的標(biāo)準(zhǔn)大16開本，逢單月25日出版，每?jī)?cè)定價(jià)10元，全國(guó)各地郵局訂閱，郵發(fā)代號(hào)2-923 (也可以隨時(shí)向編輯部訂購(gòu))。本刊國(guó)內(nèi)統(tǒng)- -刊號(hào): CN 11 -2769/TQ,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)刊號(hào):ISSN 1002 - 1396，廣告經(jīng)營(yíng)許可證號(hào):京燕工商廣字第0005號(hào);由中國(guó)國(guó)際圖書貿(mào)易總公司國(guó)外發(fā)行，國(guó)外代號(hào)BM 4464。編輯部地址:北京市房山區(qū)燕山崗南路1號(hào)中國(guó)石油化工股份有限公司北京燕山分公司發(fā)展研究中心《合成樹脂及塑料》編輯部郵政編碼: 102500電話: (010) 69341924; 69342439投稿信箱: resin. yssh@ sinopec. com歡迎訂閱歡迎投稿 歡迎刊登廣 告