一种有色聚乙烯组合物和有色聚乙烯板材

摘要

本发明涉及一种有色聚乙烯组合物，所述组合物含有超高分子量聚乙烯、颜料和分散剂，所述分散剂含有有机硅化合物，所述有机硅化合物在25℃下的运动粘度为5-50mm2/s；还涉及一种有色聚乙烯板材，所述有色聚乙烯板材由本发明的所述有色聚乙烯组合物制成。采用本发明的所述有色聚乙烯组合物制备的有色聚乙烯板材可以获得更加均匀的着色。

权利要求

1.一种有色聚乙烯组合物，所述组合物含有超高分子量聚乙烯、颜料和分散剂，其特征在于，相对于100重量份的所述超高分子量聚乙烯，所述颜料的含量为0.1-1重量份，所述分散剂的含量为0.1-2重量份；所述分散剂含有有机硅化合物，所述有机硅化合物在25℃2

下的运动粘度为10-20mm/s；所述分散剂中有机硅化合物的含量为20重量％以上；所述有机硅化合物为二甲基硅油；所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为150-500万，颗粒尺寸为20-200目。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中，相对于100重量份的所述超高分子量聚乙烯，所述颜料的含量为0.1-0.5重量份，所述分散剂的含量为0.1-1重量份。

3.根据权利要求1所述的组合物，其中，以所述分散剂的总量为基准，所述分散剂还含有0-80重量％的烃类液体化合物和/或有机酸化合物。

4.根据权利要求3所述的组合物，其中，所述烃类液体化合物在25℃下的运动粘度为2

7-46mm/s，所述有机酸化合物为油酸。

5.根据权利要求4所述的组合物，其中，所述烃类液体化合物为在25℃下的运动粘度2

为15-26mm/s的矿物白油。

6.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述组合物还含有抗氧剂，相对于100重量份的所述超高分子量聚乙烯，所述抗氧剂的含量为0.1-0.5重量份。

7.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述组合物还含有光稳定剂，相对于100重量份的所述超高分子量聚乙烯，所述光稳定剂的含量为0.1-0.5重量份。

8.一种有色聚乙烯板材，其特征在于，该有色聚乙烯板材由权利要求1-7中任意一项所述的有色聚乙烯组合物制成。

说明书

一种有色聚乙烯组合物和有色聚乙烯板材

技术领域

[0001] 本发明涉及一种有色聚乙烯组合物，以及由该有色聚乙烯组合物制成的有色聚乙烯板材。

背景技术

[0002] 超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)具有优异的耐磨、抗冲击和自润滑等性能，可将其应用于工作环境较为恶劣、苛刻，长周期使用的工况领域，如电力矿山行业、化学工业、机械行业、包装输送线及其他领域等。

[0003] 由于超高分子量聚乙烯的分子量较高(通常为100万以上)，分子链严重缠结，加热状态下为高弹橡胶态，非熔融流动态，一般无法快速连续生产，制品主要通过热压成型工艺生产板材、片材等结构简单的初级制品，然后采用机加工的方式生产结构相对复杂的制品制件。

[0004] 由于超高分子量聚乙烯原料一般为粉料，而热压烧结成型为近似静态的热压成型工艺，无法提供像螺杆挤出中熔融后剪切、混炼、塑化的作用，热压成型主要靠分子链的热扩散运动完成。对于外加助剂或填料在树脂基体中的分散，主要决定于树脂粉料与助剂(或填料)的颗粒尺寸和混合分散状况，热压烧结成型后助剂或填料容易原位富集在树脂颗粒之间的熔融界面区域，造成助剂或填料分散不均匀，在一定程度上也影响板材的力学性能和外观。

[0005] 对于有特定颜色要求的超高分子量聚乙烯板材的着色和压制成型，由于超高分子量聚乙烯树脂的颗粒尺寸较大、颗粒形态不规则，加入颜料干混后，颜料颗粒主要分布在树脂粉料颗粒表面的沟槽中，加之超高分子量聚乙烯与颜料的相容性差，超高分子量聚乙烯粉料热压烧结成型后，颜料在板材基体中分散不均匀，板材表面不同区域色度差异较大，着色不均匀，严重影响板材制品的外观与色泽。超高分子量聚乙烯粉料的分子量越高，其熔融粘度越大、流动性越差，板材的着色均匀性越差。

发明内容

[0006] 本发明的目的是为了克服现有技术中超高分子量聚乙烯粉料难以均匀着色的缺陷，提供了一种有色聚乙烯组合物，采用该有色聚乙烯组合物可以制得着色均匀的有色聚乙烯板材。

[0007] 本发明提供了一种有色聚乙烯组合物，所述组合物含有超高分子量聚乙烯、颜料和分散剂，其中，所述分散剂含有有机硅化合物，所述有机硅化合物在25℃下的运动粘度为2
5-50mm/s。

[0008] 本发明还提供了一种有色聚乙烯板材，其中，该有色聚乙烯板材由本发明的所述有色聚乙烯组合物制成。

[0009] 通常情况下，超高分子量聚乙烯以粉料的形式使用，该粉料颗粒的表面上通常具有很多沟槽，这些沟槽的存在是影响超高分子量聚乙烯着色均匀性的关键因素之一；另外，颜料与所述超高分子量聚乙烯相容性较差是影响高分子量聚乙烯着色均匀性的另一个重要因素。

[0010] 因此，本发明的发明人考虑到上述两个影响超高分子量聚乙烯的着色均匀性的因素，经过研究后意外地发现，在超高分子量聚乙烯和颜料的混合物中加入一定粘度范围内的有机硅化合物，不仅能够提高颜料与超高分子量聚乙烯的相容性，而且这种有机硅化合物能够掩盖所述超高分子量聚乙烯粉料颗粒的表面上的沟槽，使得颜料能够均匀分布于超高分子量聚乙烯的表面上，从而显著提高了超高分子量聚乙烯板材的着色均匀性。

附图说明

[0011] 图1为根据实施例1的方法制备的有色聚乙烯板材的光学显微镜照片；

[0012] 图2为根据实施例2的方法制备的有色聚乙烯板材的光学显微镜照片；

[0013] 图3为根据实施例6的方法制备的有色聚乙烯板材的光学显微镜照片；

[0014] 图4为根据对比例2的方法制备的有色聚乙烯板材的光学显微镜照片；

[0015] 图5为根据对比例3的方法制备的有色聚乙烯板材的光学显微镜照片；

[0016] 图6为分别在根据实施例1-4的方法制备的有色聚乙烯板材中随机取10个点测得的色差值；

[0017] 图7为分别在根据实施例5-6以及对比例1-3的方法制备的有色聚乙烯板材中随机取10个点测得的色差值。

具体实施方式

[0018] 根据本发明的所述有色聚乙烯组合物含有超高分子量聚乙烯、颜料和分散剂，其2
中，所述分散剂含有有机硅化合物，所述有机硅化合物在25℃下的运动粘度为5-50mm/s。

[0019] 在本发明的所述有色聚乙烯组合物中，所述有机硅化合物的粘度对于所述颜料的分散性有显著的影响，具体的，当所述有机硅化合物的粘度偏高(在25℃下的运动粘度高2
于50mm/s)时，则颜料难以分散，从而不能达到提高着色均匀性的效果；反之，当所述有机
2
硅化合物的粘度偏低(在25℃下的运动粘度低于5mm/s)时，则所述有机硅化合物对所述超高分子量聚乙烯粉粒颗粒表面上的沟槽的掩盖程度较小，也不能达到有效提高着色均匀性的效果。

[0020] 在优选情况下，所述有机硅化合物在25℃下的运动粘度为10-20mm2/s。

[0021] 在进一步优选情况下，所述有机硅化合物为二甲基硅油。

[0022] 在本发明的所述有色聚乙烯组合物中，为了进一步提高着色均匀性，相对于100重量份的所述超高分子量聚乙烯，所述分散剂的含量优选为0.1-2重量份，更优选为0.1-1重量份。

[0023] 在本发明的所述有色聚乙烯组合物中，以所述分散剂的总重量为基准，所述分散剂中的所述有机硅化合物的含量可以为20重量％以上，优选为40-100重量％。

[0024] 在本发明的所述有色聚乙烯组合物中，所述颜料的用量没有特别的要求，具体的用量可以根据想要得到的有色聚乙烯板材的颜色深浅确定。通常，相对于100重量份的所述超高分子量聚乙烯，所述颜料的含量可以为0.1-1重量份，优选为0.1-0.5重量份。

[0025] 在本发明中，所述颜料的种类没有特别的限定，可以根据想要得到的有色聚乙烯板材的颜色而从常规的颜料中进行适当的选择。通常，所述颜料例如可以为炭黑、偶氮缩合颜料、单偶氮颜料、双偶氮颜料、酞青蓝颜料、酞青绿颜料等。

[0026] 在本发明中，所述超高分子量聚乙烯可以为各种常规的产品。优选情况下，所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量可以为150-500万。所述超高分子量聚乙烯的颗粒尺寸可以为20-200目，优选为40-140目。在本发明中，所述颗粒尺寸是指用于筛分得到该颗粒的筛网的目数。

[0027] 根据本发明的所述有色聚乙烯组合物，所述分散剂还可以含有0-80重量％的烃类液体化合物和/或有机酸化合物。

[0028] 在所述有色聚乙烯组合物中，以所述分散剂的总重量为基准，所述分散剂中的所述烃类液体化合物和有机酸化合物的总含量优选为0.1-80重量％，更优选为10-50重量％。

[0029] 所述烃类液体化合物可以为各种常规的烃类液体化合物，优选情况下，所述烃类2
液体化合物在25℃下的运动粘度为7-46mm/s。

[0030] 在进一步优选情况下，所述烃类液体化合物为在25℃下的运动粘度为15-26mm2/s的矿物白油。

[0031] 所述有机酸化合物可以为各种常规的有机酸化合物，优选情况下，所述有机酸化合物为油酸。

[0032] 在本发明中，所述有色聚乙烯组合物还可以含有抗氧剂。加入所述抗氧剂的目的是为了抑制或延缓超高分子量聚乙烯在空气中热氧化。因此，本领域技术人员熟知的能够达到上述目的是各种抗氧剂均适用于本发明中。

[0033] 优选情况下，所述抗氧剂为受阻酚型抗氧剂(主抗氧剂)、亚磷酸酯类抗氧剂(辅抗氧剂)和热稳定剂的混合物。所述受阻酚型抗氧剂例如可以为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(如抗氧剂1010)、β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯(如抗氧剂1076)等。所述亚磷酸酯类抗氧剂例如可以为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(如抗氧剂168)等。所述热稳定剂例如可以为硬脂酸钙、硬脂酸锌等。

[0034] 在所述有色聚乙烯组合物中，相对于100重量份的所述超高分子量聚乙烯，所述抗氧剂的含量可以为0.1-0.5重量份，优选为0.1-0.2重量份。

[0035] 在本发明中，所述有色聚乙烯组合物还可以含有光稳定剂。加入所述光稳定剂的目的是为了抑制或延缓所述超高分子量聚乙烯的光氧化还原或光老化。因此，本领域技术人员熟知的能够达到上述目的是各种光稳定剂均适用于本发明中。

[0036] 优选情况下，所述光稳定剂为受阻胺型光稳定剂和/或紫外线吸收剂。所述受阻胺型光稳定剂例如可以为1-(2’-羟乙基)-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶丁二酸脂(如Tinuvin622LD)、聚-{[6-[(1，1，3，3，-四甲基丁基)-胺基]1，3，5，-三嗪-2，4-二基][(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亚胺基]-1，6-己烷二基-[(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亚胺基]}(如Chimassorb944)等。所述紫外线吸收剂例如可以为2′-(2′-羟基-3′-叔丁基-5′-甲基苯基)-5-氯苯并三唑(如UV326)和2-(2’-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑(如UV327)等。

[0037] 在所述有色聚乙烯组合物中，相对于100重量份的所述超高分子量聚乙烯，所述光稳定剂的含量可以为0.1-0.5重量份，优选为0.1-0.2重量份。

[0038] 在本发明中，所述有色聚乙烯组合物还可以含有其它的常规添加剂，如抗静电剂、玻璃微珠、二硫化钼等。

[0039] 本发明还提供了一种有色聚乙烯板材，其中，该有色聚乙烯板材由所述有色聚乙烯组合物制成。

[0040] 根据本发明的所述有色聚乙烯板材可以根据常规的方法制备，例如，所述有色聚乙烯板材的制备方法可以包括：将所述有色聚乙烯组合物混合，然后按照GB/T21461.2-2008的方法(具体过程如：在210℃、5MPa的条件下预热10分钟，然后在10MPa的压力下加压30分钟，接着以15℃/分钟的冷却速度冷却至室温)进行热压成型。

[0041] 以下通过实施例对本发明作进一步详细的说明。

[0042] 实施例1

[0043] 本实施例用于说明本发明的所述有色聚乙烯组合物及其制备方法。

[0044] 在5L高速搅拌混合器中，分别加入100重量份的超高分子量聚乙烯粉料(粘均分子量为412万，颗粒直径为120目，购自北京助剂二厂，牌号M-IV)和0.2重量份的二甲基2
硅油(在25℃下的运动粘度为10mm/s，购自山东信捷环保技术有限公司，牌号AF201-10)，并在500转/分钟下混合2分钟，然后再向其中加入0.1重量份的抗氧剂1010、0.1重量份的抗氧剂168、0.2重量份的硬脂酸钙和0.2重量份的酞青蓝颜料(购自汽巴公司，牌号
4GNP)，并在1500转/分钟下混合3分钟。然后，将得到的混合料按照GB/T21461.2-2008的方法(即在210℃、5MPa的条件下预热10分钟，然后在10MPa的压力下加压30分钟，接着以15℃/分钟的冷却速度冷却至室温)进行热压成型，得到厚度为4mm的蓝色聚乙烯板材A1。

[0045] 从上述制备的板材上切取样品，热压制样后采用光学显微镜观察该样品上的颜料的分散状况，得到如图1所示的光学显微镜照片。采用色差分析仪(购自X-rite公司，型号8400)在上述制备的板材上随机取10个点进行色差分析，各个点的色差值如图6所示，并根据各个点的色差值得到如下表1所示的色差标准偏差值。

[0046] 实施例2

[0047] 本实施例用于说明本发明的所述有色聚乙烯组合物及其制备方法。

[0048] 根据实施例1的方法制备的蓝色聚乙烯板材，所不同的是，在制备所述混合料的过程中，向所述高速搅拌混合器中额外加入0.3重量份的矿物白油(在25℃下的运动粘度2
为15mm/s，购自河北辛集市鹿华石化有限公司，牌号15#)，从而得到厚度为4mm的蓝色聚乙烯板材A2。

[0049] 从上述制备的板材上切取样品，热压制样后采用光学显微镜观察该样品上的颜料的分散状况，得到如图2所示的光学显微镜照片。采用色差分析仪(购自X-rite公司，型号8400)在上述制备的板材上随机取10个点进行色差分析，各个点的色差值如图6所示，并根据各个点的色差值得到如下表1所示的色差标准偏差值。

[0050] 实施例3

[0051] 本实施例用于说明本发明的所述有色聚乙烯组合物及其制备方法。

[0052] 根据实施例1的方法制备的蓝色聚乙烯板材，所不同的是，在制备所述混合料的过程中，向所述高速搅拌混合器中额外加入0.3重量份的油酸，从而得到厚度为4mm的蓝色聚乙烯板材A3。

[0053] 采用色差分析仪(购自X-rite公司，型号8400)在上述制备的板材上随机取10个点进行色差分析，各个点的色差值如图6所示，并根据各个点的色差值得到如下表1所示的色差标准偏差值。

[0054] 实施例4

[0055] 本实施例用于说明本发明的所述有色聚乙烯组合物及其制备方法。

[0056] 根据实施例1的方法制备的蓝色聚乙烯板材，所不同的是，加入的二甲基硅油在2
25℃下的运动粘度为20mm/s(购自山东信捷环保技术有限公司，牌号AF201-20)，从而得到厚度为4mm的蓝色聚乙烯板材A4。

[0057] 采用色差分析仪(购自X-rite公司，型号8400)在上述制备的板材上随机取10个点进行色差分析，各个点的色差值如图6所示，并根据各个点的色差值得到如下表1所示的色差标准偏差值。

[0058] 实施例5

[0059] 本实施例用于说明本发明的所述有色聚乙烯组合物及其制备方法。

[0060] 根据实施例1的方法制备的蓝色聚乙烯板材，所不同的是，所述二甲基硅油的加入量为0.05重量份，从而得到厚度为4mm的蓝色聚乙烯板材A5。

[0061] 采用色差分析仪(购自X-rite公司，型号8400)在上述制备的板材上随机取10个点进行色差分析，各个点的色差值如图7所示，并根据各个点的色差值得到如下表1所示的色差标准偏差值。

[0062] 实施例6

[0063] 根据实施例1的方法制备的蓝色聚乙烯板材，所不同的是，所述二甲基硅油的加入量为1重量份，从而得到厚度为4mm的蓝色聚乙烯板材A6。

[0064] 从上述制备的板材上切取样品，热压制样后，采用光学显微镜观察该样品中的颜料的分散状况，得到如图3所示的光学显微镜照片。采用色差分析仪(购自X-rite公司，型号8400)在上述制备的板材上随机取10个点进行色差分析，各个点的色差值如图7所示，并根据各个点的色差值得到如下表1所示的色差标准偏差值。

[0065] 实施例7

[0066] 本实施例用于说明本发明的所述有色聚乙烯组合物及其制备方法。

[0067] 根据实施例1的方法制备的蓝色聚乙烯板材，所不同的是，加入的二甲基硅油在2
25℃下的运动粘度为5mm/s(购自广州雷邦化工有限公司，牌号RB-1200)，且该二甲基硅油的加入量为0.5重量份，从而得到厚度为4mm的蓝色聚乙烯板材A7。

[0068] 采用色差分析仪(购自X-rite公司，型号8400)在上述制备的板材上随机取10个点进行色差分析，并根据各个点的色差值得到如下表1所示的色差标准偏差值。

[0069] 实施例8

[0070] 本实施例用于说明本发明的所述有色聚乙烯组合物及其制备方法。

[0071] 根据实施例1的方法制备的蓝色聚乙烯板材，所不同的是，加入的二甲基硅油在2
25℃下的运动粘度为50mm/s(购自山东信捷环保技术有限公司，牌号AF201-50)，且该二甲基硅油的加入量为0.5重量份，从而得到厚度为4mm的蓝色聚乙烯板材A8。

[0072] 采用色差分析仪(购自X-rite公司，型号8400)在上述制备的板材上随机取10个点进行色差分析，并根据各个点的色差值得到如下表1所示的色差标准偏差值。

[0073] 对比例1

[0074] 根据实施例1的方法制备的蓝色聚乙烯板材，所不同的是，在制备所述混合料的过程中，在所述高速搅拌混合器中，加入的超高分子量聚乙烯粉料的粘均分子量为273万(其颗粒直径为120目，购自北京助剂二厂，牌号M-II)，且不加入二甲基硅油，从而制得厚度为4mm的蓝色聚乙烯板材D1。

[0075] 采用色差分析仪(购自X-rite公司，型号8400)在上述制备的板材上随机取10个点进行色差分析，各个点的色差值如图7所示，并根据各个点的色差值得到如下表1所示的色差标准偏差值。

[0076] 对比例2

[0077] 根据实施例1的方法制备的蓝色聚乙烯板材，所不同的是，在制备所述混合料的过程中，在所述高速搅拌混合器中不加入二甲基硅油，从而制得厚度为4mm的蓝色聚乙烯板材D2。

[0078] 从上述制备的板材上切取样品，热压制样后，采用光学显微镜观察该样品上的颜料的分散状况，得到如图4所示的光学显微镜照片。采用色差分析仪(购自X-rite公司，型号8400)在上述制备的板材上随机取10个点进行色差分析，各个点的色差值如图7所示，并根据各个点的色差值得到如下表1所示的色差标准偏差值。

[0079] 对比例3

[0080] 根据实施例1的方法制备的蓝色聚乙烯板材，所不同的是，在制备所述混合料的2
过程中，用相同重量的白油(在25℃下的运动粘度为68mm/s，购自河北辛集市鹿华石化有限公司，牌号68#)代替所述二甲基硅油，从而制得厚度为4mm的蓝色聚乙烯板材D3。

[0081] 从上述制备的板材上切取样品，热压制样后采用光学显微镜观察该样品上的颜料的分散状况，得到如图5所示的光学显微镜照片。采用色差分析仪(购自X-rite公司，型号8400)在上述制备的板材上随机取10个点进行色差分析，各个点的色差值如图7所示，并根据各个点的色差值得到如下表1所示的色差标准偏差值。

[0082] 表1

[0083]

[0084] 由图1-7以及上述表1所示的数据可以看出，本发明的所述有色聚乙烯组合物中由于含有有机硅化合物，使得采用本发明的所述有色聚乙烯组合物制备的有色聚乙烯板材可以获得更加均匀的着色。

[0085] 以上具体实施方式仅用于描述本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。