本发明专利技术涉及滚塑制品领域，公开了一种低翘曲形变的聚乙烯滚塑制品及其制备方法。该聚乙烯滚塑制品包括以下重量份的原料：熔体流动速率比小于18的茂金属线性聚乙烯5~30份，熔融指数高于所述茂金属线性聚乙烯的高熔指聚乙烯70~95份，色粉0.02~0.2份；所述熔体流动速率比是在190℃下，标称负荷分别为21.6kg和2.16kg时熔体滚动速率的比值。本发明专利技术的聚乙烯滚塑制品能够在添加色粉的情况下，实现较低的翘曲形变程度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及滚塑制品领域，尤其涉及一种低翘曲形变的聚乙烯滚塑制品及其制备方法。
技术介绍
1、滚塑又称滚塑成型、旋转成型等，是一种热塑性塑料中空成型方法。该方法是先将塑料粉末加入模具中，然后模具沿两垂直轴不断旋转并使之加热，逐渐均匀地涂布、熔融粘附于模腔的整个表面上，成型为所需要的形状，再经冷却定型而成制品。滚塑工艺适用于体积大，结构复杂的中空塑料制品的加工，被广泛应用于工程机械、汽车、医疗、军工、家电、游乐等领域。
2、滚塑工艺一般主要采用自然降温和风冷的方式进行降温，降温时间较长，容易导致制品在模具面和空气面产生较大的温差，使制品脱离模具后，制件平面产生翘曲、形变。另外，聚乙烯滚塑制品中往往都会通过干混、挤出方式加入各种色彩，一些色粉对聚乙烯都有明显的成核效应，再叠加滚塑加工慢升温、慢降温的工艺特点，色粉的成核效应和滚塑慢降温过程中的类似“退火”效应，导致一些颜色的聚乙烯滚件的翘曲形变更加恶化。
3、此外，聚乙烯滚塑制品的翘曲形变不同于其他热加工工艺(如注射、吹塑等)导致的翘曲形变现象：聚乙烯是半结晶性热塑性塑料，在剪切流动、拉伸流动下会发生取向结晶，导致结晶各向异性，如拉伸取向结晶使其平行于拉伸方向的强度大于垂直方向。在成型方面，纵横结晶程度不同会导致翘曲形变。因此，除滚塑(零剪切工艺)外，其它聚乙烯制品发生翘曲形变的成因主要是剪切、拉伸等流场导致的各向结晶程度和结晶种类不同，与聚乙烯滚塑制品中翘曲形变的成因不同，故其他热加工工艺中降低翘曲形变的方法和机制对于聚乙烯滚塑制品而言并不适用。
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p>4、目前，降低滚塑工艺产生的翘曲形变一般有以下几个途径：(1)设计制作滚塑用模具时，在大平面设置加强筋；(2)滚塑所得制件脱离模具后，立即用工装、模具内部通气降温等方式冷却定型；(3)采用自然降温，尽量减小温差引起的翘曲形变。虽然以上方法可以一定程度降低聚乙烯滚塑制品的翘曲形变，但效果十分有限。
技术实现思路
1、为了解决聚乙烯滚塑制品翘曲形变程度大(特别是在使用色粉的情况下)的技术问题，本专利技术提供了一种低翘曲形变的聚乙烯滚塑制品及其制备方法。本专利技术的聚乙烯滚塑制品能够在添加色粉的情况下，实现较低的翘曲形变程度。
2、本专利技术的具体技术方案为：
3、第一方面，本专利技术提供了一种低翘曲形变的聚乙烯滚塑制品，包括以下重量份的原料：熔体流动速率比小于18的茂金属线性聚乙烯5～30份，熔融指数高于所述茂金属线性聚乙烯的高熔指聚乙烯70～95份，色粉0.02～0.2份；所述熔体流动速率比是在190℃下，标称负荷分别为21.6kg和2.16kg时熔体滚动速率的比值。
4、根据聚乙烯结晶动力学，聚乙烯熔体在滚塑后降温过程中，聚乙烯分子链通过折叠形成10～20nm厚片晶，由于折叠的聚乙烯链仍有可用的松弛长度(片晶中10％～20％的无定型区容纳折叠和环路)，因此在滚塑慢降温过程中，松弛的长度可发生二次结晶。当色粉加入聚乙烯中，色粉的成核效应使结晶起始温度提高，再叠加滚塑慢降温、无压的特点，上述的二次结晶会诱导聚乙烯滚塑制品发生严重的翘曲形变。
5、针对于上述聚乙烯滚塑制品翘曲形变的成因，本专利技术在其中引入了特定熔体流动速率比的茂金属线性聚乙烯，采用其与高熔指聚乙烯复配，能够有效抑制聚乙烯滚塑制品中色粉诱导的翘曲形变。具体而言：
6、(1)茂金属线性聚乙烯的熔融指数(熔指)相对于高熔指聚乙烯而言较低，即分子量较大，因而片晶中的折叠链增多，能够使其在滚塑慢降温过程中的二次结晶受到抑制，进而减小聚乙烯滚塑制品翘曲形变的程度。
7、(2)本专利技术团队发现，低熔指聚乙烯材料的熔体流动速率比会影响其降低聚乙烯滚塑制品翘曲形变的效果。相较于其他类型的聚乙烯而言，茂金属线性聚乙烯具有较低的熔体流动速率比，并且，对于茂金属线性聚乙烯而言，熔体流动速率比越小，分子量分布越窄，且分子内共聚单体(乙烯基及其他烯基，如丁烯基、己烯基、辛烯基)分布也越均匀。因此，低熔体流动速率比(小于18)的茂金属线性聚乙烯中，共聚单体(乙烯基及其他烯基，如丁烯基、己烯基、辛烯基)在滚塑慢降温过程中的二次结晶有更显著的阻碍作用。
8、此外，低熔指茂金属线性聚乙烯由于熔体黏度较大，加工难度较高，将其与高熔指聚乙烯复配，能够在减小色粉诱导的聚乙烯滚塑制品翘曲形变的同时，解决加工问题。
9、作为优选，所述高熔指聚乙烯的熔融指数为5～20g/10min，密度为0.920～0.960g/cm3。
10、作为优选，所述高熔指聚乙烯包括高密度聚乙烯(hdpe)、线性低密度聚乙烯(lldpe或mlldpe)、低密度聚乙烯(ldpe)、超低密度聚乙烯(uldpe)和聚乙烯弹性体(poe或pop)的一种或多种。
11、作为优选，所述茂金属线性聚乙烯的熔融指数为0.5～3g/10min。
12、作为优选，所述茂金属线性聚乙烯的单体包括乙烯，还包括丁烯、已烯和辛烯中的一种或多种。
13、作为优选，所述熔融指数是在190℃和2.16kg测试条件下的熔融指数。
14、作为优选，所述熔体滚动速率按照国标gb/t 3682-2000测得。
15、作为优选，所述色粉为有机色粉。
16、进一步地，所述有机色粉包括酞青蓝、绿七、红254和黄180中的一种或多种。
17、作为优选，所述聚乙烯滚塑制品还包括以下重量份的原料：抗氧剂0.1～0.5份，光稳定剂0.05～0.3份，加工助剂0.1～0.4份。
18、作为优选，所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂；所述光稳定剂包括苯并三唑类、二苯甲酮类和三嗪类紫外光吸收剂中的一种或多种；所述加工助剂包括聚乙烯蜡、脂肪酸酯类化合物、脂肪酸酰胺和有机硅化合物的一种或多种。
19、进一步地，所述抗氧剂包括四[β-(3.5-二叔丁基,4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1h,3h,5h)-三酮、双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯和三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或多种。
20、进一步地，所述光稳定剂包括2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2h-苯并三唑-2-基)-6-(1-甲基-1-苯乙基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的一种或多种。
21、进一步地，所述加工助剂包括聚乙烯蜡、硬脂酸锌、硬脂酸钙、芥酸酰胺和硅酮粉中的一种或多种。
22、第二方面，本专利技术提供了一种所述聚乙烯滚塑制品的制备方法，包括以下步骤：
23、s1：将所有原料混合，制成混合粉体；
24、s2：将混合粉体置于滚塑模具内，进行滚塑成型后，冷却，得到聚乙烯滚塑制品。
25、作为本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种低翘曲形变的聚乙烯滚塑制品，其特征在于，包括以下重量份的原料：熔体流动速率比小于18的茂金属线性聚乙烯5~30份，熔融指数高于所述茂金属线性聚乙烯的高熔指聚乙烯70~95份，色粉0.02~0.2份；所述熔体流动速率比是在190℃下，标称负荷分别为21.6kg和2.16kg时熔体滚动速率的比值。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯滚塑制品，其特征在于，所述高熔指聚乙烯的熔融指数为5~20g/10min，密度为0.920~0.960g/cm3。
3.根据权利要求1所述的聚乙烯滚塑制品，其特征在于，所述茂金属线性聚乙烯的熔融指数为0.5~3g/10min。
4.根据权利要求2或3所述的聚乙烯滚塑制品，其特征在于，所述熔融指数是在190℃和2.16KG测试条件下的熔融指数。
5.根据权利要求1所述的聚乙烯滚塑制品，其特征在于，所述色粉为有机色粉。
6.根据权利要求1所述的聚乙烯滚塑制品，其特征在于，还包括以下重量份的原料：抗氧剂0.1~0.5份，光稳定剂0.05~0.3份，加工助剂0.1~0.4份。
7.根据权利要求6所述的聚乙烯滚塑制品，其特征在于，所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂；所述光稳定剂包括苯并三唑类、二苯甲酮类和三嗪类紫外光吸收剂中的一种或多种；所述加工助剂包括聚乙烯蜡、脂肪酸酯类化合物、脂肪酸酰胺和有机硅化合物的一种或多种。
8.一种根据权利要求1~7之一所述聚乙烯滚塑制品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述滚塑成型的过程中，控制模内最高温度为180~220℃。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤S1具体包括：
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【技术特征摘要】
1.一种低翘曲形变的聚乙烯滚塑制品，其特征在于，包括以下重量份的原料：熔体流动速率比小于18的茂金属线性聚乙烯5~30份，熔融指数高于所述茂金属线性聚乙烯的高熔指聚乙烯70~95份，色粉0.02~0.2份；所述熔体流动速率比是在190℃下，标称负荷分别为21.6kg和2.16kg时熔体滚动速率的比值。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯滚塑制品，其特征在于，所述高熔指聚乙烯的熔融指数为5~20g/10min，密度为0.920~0.960g/cm3。
3.根据权利要求1所述的聚乙烯滚塑制品，其特征在于，所述茂金属线性聚乙烯的熔融指数为0.5~3g/10min。
4.根据权利要求2或3所述的聚乙烯滚塑制品，其特征在于，所述熔融指数是在190℃和2.16kg测试条件下的熔融指数。
5.根据权利要求1所述的聚乙烯滚塑制品，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐科杰，汪程丰，孙自强，宋娇妮，温原，
申请(专利权)人：浙江瑞堂塑料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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