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(巴斯夫應用化工有限公司塑料添加劑實驗室，上海200137)摘要:將自制的含氟橡膠的加工助劑(BF) 應用在聚烯烴(硅烷交聯(lián)高密度聚乙烯接枝料XHDPE)中，考察BF對XHDPE的加工電流、力學性能、加工流動性、產能、制品質量等方面的影響。結果表明，少量(1%) BF的加入就能改善聚烯烴的加工性能，降低能耗,提高生產效率,使制品具有良好的外觀，并且由于添加量低，對材料的物理機械性能影響很小。關鍵詞:氟橡膠;聚烯烴;加工DOI: 10. 3969/j. isn. 1005 - 5770.2013. 07.027中圖分類號: TQ325. 1文獻標識碼: B文章編號: 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氟橡膠是我國三大氟材料之一，它有不同于其他聚乙烯(簡稱PE): EXXON公司;配合劑A:醚類橡膠的特殊性能，被廣泛應用在密封材料、膠布、膠助劑，3M公司;配合劑B:沙林樹脂，杜邦公司;帶，電線電纜的護套、汽車制造等領域[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)點可使摩爾質量分布狹窄的樹脂加工變得容1.2試驗儀器 和設備易，提高機械性能，顯著降低加工擠出的扭矩，降低二輥塑化機: KX-160A， 上海人民機器廠;密煉生產能耗，提高生產效率;也能解決擠出中產生的熔機: XSM-1/20-150， 上海輕機模具廠;切粒機: JL體破裂現(xiàn)象，消除鯊魚皮狀產品外觀，滿足了對制品200A，湖南省衡陽塑料機械廠;雙螺桿擠出機:表觀光滑細膩的要求[3-4)。072，長徑比32/1,大連橡塑機械廠;熔體流動速率結合生產應用實際，本文利用共混的方法研制出測試儀:.上海思爾達儀器廠; 轉矩流變儀: HAAKE-種含氟橡膠的添加劑，用于解決生產實際中出現(xiàn)的RC900，德國HAAKE公司;毛細管流變儀: In-熔體破裂現(xiàn)象，及硅烷交聯(lián)高密度聚乙烯接枝料stron4465，長徑比40/1，英國Instron 公司;扭矩流(XHDPE)管材擠出時表面不光亮的問題，并解決加變儀: HAAKE82025， 單螺桿長徑比為25/1,德國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: 2303B，深圳新無論對聚合物加工與共混理論，還是對塑料制品的工三思材料檢測有限公司;簡支梁缺口沖擊試驗儀:業(yè)化生產均具有重要的指導意義。BCJ，.上海湘杰儀器儀表科技有限公司;熱變形試驗1實驗部分儀: 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 氟材料有限公司產品;線型低密度(1)氟橡膠母粒的制備作者簡介:朱慧紅,女，1967 年生，主要從事產品及材料的開發(fā)和塑料添加劑和顏料的應用工作。.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添加劑對降低加工機械負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葉時間/ain圖3 BF 添加劑對XHDPE平衡扭矩的影響(加工條件:轉速50 r/min,試驗溫度180 C,圖2添加劑 BF的制備流程試驗時間8 min)Fig2 Preparation process of the additive of BFFig3 Effect of BF additive on torque1.4性能測試熔體質量流動速率按GB/T 3682- -2000 測定。2.3BF添加劑對XHDPE表觀黏度和剪切速率的影響密度按GB/T 1033--1986測定。平衡扭矩的測定:使用Haake 900轉矩流變儀測試XHDPE平衡扭矩。:30001%BF黏度的測定:使用毛細管流變儀研究XHDPE熔體B 2000的表觀黏度隨剪切速率變化的規(guī)律,試驗溫度190 C。1000拉伸性能按GB/T 1040- -2006 測定，試樣為Il型;簡支梁沖擊強度按GB/T 1043. 1- -2008 測定。12.5450.31x，.247.8維卡軟化溫度按GB/T 1633- -2000 測定。剪切速率/s"交聯(lián)度按GB/T 18474- -2001 測定。圖4 BF添加劑對XHDPE表觀黏度和剪切速率的影響2結果與討論Fig4 Effect of BF additive on XHDPE viscosity and the2.1 BF 添加劑對XHDPE熔體流動性的影響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，在體質量流動速率明顯提高。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的熔體質量流動速率顯著.上升。這種效度低，未加BF的XHDPE的表觀黏度高。果在增加負載后更加明顯，也說明BF添加劑對于高.4BF對電流和扭矩及XHDPE物理機械性能的速擠出更為有效。表1的結果表明BF添加劑改善了XHDPE的流動性。表2加入BF前后XHDPE性能的變化”表1 BF 添加劑對XHDPE熔體質量流動速率的影響Tab 2 Properties contrast between XHDPE with BF and XHDPETab 1 Effect of BF additive on the melt flow index of XHDPEwithout BF測試項目及條件0%BF1%BF測試項目0% BF1% BF熔體質量流動速率190C/2.16kg0.170.20熔體質量流動速率//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XHDPE平衡扭矩的影響電流/A11.310.0拉伸強度/MPa27.927.6從圖3所示的HAKKE流變儀扭矩-時間曲線可斷裂伸長率/%488508看出，加入1% BF添加劑后，扭矩較快達到平衡沖擊強度/bJ .m -289.692. 4-4 min時可達到平衡，而未添加BF的XHDPE曲維卡軟化點/C31131線上扭矩需要5 min才能達到平衡。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，的結果影響較小。HAKKE82025流變儀單螺桿擠出機(轉速固定)的80p電流、扭矩都下降。而且從力學性能數(shù)據來看，1%0%BE=BF的加入對XHDPE的力學性能無顯著影響。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的力學性能無顯著變化?？偟膩碚f，加入BF添加劑后，XHDPE熔60- 816 24 30體質量流動速率增加，沖擊強度略有增加。時間/h2.5 BF 添加劑對XHDPE擠出量的影響圖695 C時交聯(lián)度隨時間變化的曲線在HAKKE82025毛細管流變儀上進行試驗，考Fig 3 Efet of BF additive on XHDPE cosslinkage at 95 C察添加劑BF對產量的影響。固定熔體溫度為200C，機頭壓力為40 MPa,轉速為80 r/min,試驗結2.7 BF 添加劑用量對交聯(lián)度的影響果見表3。從表3可看出，在機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，在相同的反應時間，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，但是當反應時間表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對交聯(lián)反應都有一定延緩作用， 但對最終的結果影響項目0% BF1% BF較小。擠出量/g. min -128.831.676BF質分數(shù)r2.6 BF 添加劑對XHDPE交聯(lián)度的影響資720%80r68}1%+6t0%BF64-2%3%16012430!64| 19%BE圖7添加劑用量對交聯(lián)度 的影響曲線608162430Fig3 Effect of BF additive content on crosslinkage2.81 %BF對交聯(lián)聚乙烯管材外觀的影響圖582 C時交聯(lián)度隨時間變化的曲線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，φ65 mm、長徑比為25/1,延緩交聯(lián)的作用，對實際生產的作用是延長設備清機轉速為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)度隨時間變化的曲線(圖6)可看圖8中1'產品是未添加BF的XHDPE管材，2"出，溫度越高，起點的交聯(lián)度越高，，交聯(lián)度達到平產品是加入1%的BF添加劑的XHDPE管材。從圖8衡時所需的時間也越短，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,水溫越起到了外潤滑的作用，同時可降低口模壓力，消除口高，交聯(lián)度越高，也越快達到平衡。這些結果表明型積料，使管材表面比更光亮和光滑。BF添加劑對交聯(lián)反應都有一-定 延緩作用,但對最終第41卷第7期朱慧紅:氟橡膠在聚烯烴加工中的作用研究●1153結論[J]. 有機氟工業(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、有機氟化學產品在現(xiàn)代化建設中的應用[J]. .聚烯烴的加工性能，降低能耗，提高生產效率。有機氟工業(yè)，1991 (5): 25 -26.2) BF 在XHDPE中的應用，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薄膜加工中的應用[J].4) BF 添加劑由于添加量較少，所以對XHDPE塑料科技，1997 (5): 11-14.的物理機械性能影響微小。同時，其經國家衛(wèi)生部門[6]黃漢雄.含氟聚烯烴在塑料擠出加工中的應用[J]. 現(xiàn)的檢測，BF 添加劑不含有害物質,符合國家食品衛(wèi)代塑料加工應用，1990 (1): 15-23.生標準要求。(本文于2013-03 -27收到)參考文獻[1]劉伯南氟橡膠的加工應用和我國氟橡膠發(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，經國家科委批準在國內外公開發(fā)行，由中國石化集團資產經營管理有限公司北京燕山石化分公司、橡塑新型材料合成國家工程研究中心聯(lián)合主辦，是我國唯一報道 合成樹脂研制、生產與加工應用全過程的專業(yè)科技期刊。本刊曾被評為第三屆國家期刊獎百種重點期刊，為全國中文核心期刊、中國科技核心期刊、中國石化集團公司核心科技期刊，也是CA收錄期刊，并被《中國期刊網》及《網》全文收錄。本刊堅持面向科研、生產、企業(yè)和市場，宣傳報道、推廣我國合成樹脂及塑料領域中的新技術、新成果;以報道通用樹脂合成為重點，兼顧其他品種樹脂，同時報道塑料的加工與應用，及時反映合成樹脂及塑料領域的技術進步與水平。本刊設有專論與述評、研究與開發(fā)、工業(yè)技術、加工與應用、結構與性能、研究簡報、綜述等欄目,為合.成樹脂及塑料行業(yè)的生產、科研、管理、教學和銷售等部門的科技人員提供有關的技術資料，也可供化工、機械、輕工等相關部門的科技人員參考。本刊承辦石油化工產品、機械設備、儀器儀表等國內外廣告業(yè)務?！逗铣蓸渲八芰稀窞閲H流行的標準大16開本，逢單月25日出版，每冊定價10元，全國各地郵局訂閱，郵發(fā)代號2-923 (也可以隨時向編輯部訂購)。本刊國內統(tǒng)- -刊號: CN 11 -2769/TQ,國際標準刊號:ISSN 1002 - 1396，廣告經營許可證號:京燕工商廣字第0005號;由中國國際圖書貿易總公司國外發(fā)行，國外代號BM 4464。編輯部地址:北京市房山區(qū)燕山崗南路1號中國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