CN101367962A - 超细复合改性滑石粉体、制备方法及其应用 - Google Patents

超细复合改性滑石粉体、制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了超细复合改性滑石粉体、制备方法及其应用，所述的粉体含有以下物质及重量份：60－75份滑石粉，25－35份超细重质碳酸钙粉，1－2.5份钛酸酯偶联剂，1－1.2份硬脂酸，其制备方法为将滑石粉加入高速混合机中，再加入质碳酸钙粉，升温到100－110℃时，保温5～10分钟，然后加入偶联剂，升温至160－165℃，再保温6－10分钟，冷却物料至95～105℃，再加入硬脂酸，搅拌均匀，即可，所述的粉体在汽车仪表板材料及超韧HIPS材料及军事包装材料中的应用。本发明与现有技术相比，所生产的粉体填充量大、与其它辅料相容性好、加工流动性能好，在起着填充、增量的同时，可有效提高制品的韧性和强度。

Description

超细复合改性滑石粉体、制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种超细复合改性粉体、制备方法及其应用，特别涉及增韧型超细复合改性滑石粉、制备方法及其应用。
技术背景
超细复合改性滑石粉(d50：0.8um～1um)属于非金属粉体材料的一类，改性的非金属粉体材料具有粒径细微、表面活性高分散性好等特点，能有效地改善制品某些方面的物理、力学性能或能赋予塑料等制品一些全新的功能，因此，超细复合改性滑石粉已经成为汽车制造、塑料包装等领域不可缺少的功能性材料。
通常非金属粉体表面性质的改变是依靠有机或无机的化学物质(即表面改性剂)在粉体粒子表面进行包覆或包膜来实现的，改性工艺方法为：运用单一的高速混合机或其他单一改性设备对超细非金属粉体进行表面改性。所制备出来的粉体分散性和表面活性较低，在使用时，存在着与其它有机材料相容性差、加工流动性能差，在起着填充、增量的同时，在一定程度上影响产品的力学性能，如冲击强度，或者产品的表观效果。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供粒径细微化、表面活性化、功能多样化的超细复合改性滑石粉。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供上述粉体的制备方法。
本发明所要解决的第三个技术问题是提供上述粉体的应用。
本发明解决技术问题的技术方案为：超细复合改性滑石粉体，所述的粉体含有以下物质及重量份：
滑石粉(d50：0.8um～1um)        60-75份
超细重质碳酸钙粉(d50≤1um)     25-35份
钛酸酯偶联剂                   1-2.5份
硬脂酸                         1-1.2份
所述的钛酸酯偶联剂的型号为NDZ-130，由南京曙光公司生产。
所述的硬脂酸型号为1801。
所述的超细复合改性滑石粉体的制备方法为：
将滑石粉加入高速混合机中，再加入超细重质碳酸钙粉，高速搅拌并升温，当温度达到100-110℃时，保温5～10分钟，然后均匀地加入偶联剂，升温至160-165℃，再保温6-10分钟，放料至中间料斗中，冷却物料至95～105℃，螺旋计量给料机定量向三辊连续粉体表面改性机连续喂料，同时加入硬脂酸，即可。成品由气力输送装置输送至成品仓，最后由自动包装机包装。
所述的超细复合改性滑石粉体在汽车仪表板材料中的应用。
所述的超细复合改性滑石粉体在超韧HIPS材料及军事包装材料中的应用。
对本发明通过超细滑石粉体与超细重质碳酸钙粉之间的预混合，可以利用超细粉体不同的粒径分布进行合理级配，同时超细滑石粉体片状的晶型结构与超细重质碳酸钙粉体短柱状的晶型结构形成互补，有利于微粒子更紧密地填充于有机分子的间隙，而且这两种粉体之间化学组成的差异能够有效弥补单一超细非金属粉体固有的性能缺陷，形成性能优势互补的超细非金属粉复合体。所述的超细非金属粉复合体经偶联剂的浸润、桥接等作用下大大降低了表面能，经硬脂酸的进一步处理，更增强了超细复合改性非金属粉的表面活性和流动性，偶联剂和硬脂酸之间良好的协同改性效应有效克服超细粉体的团聚倾向，也更好的改善了超细复合改性非金属粉的相容性。
本发明与现有技术相比，所生产的超细复合改性重滑石粉与其它辅料相容性好、加工流动性能好，在起着填充、增量的同时，可有效提高制品的韧性和强度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细的说明。
实施例1
配比：
滑石粉(d50：0.8um～1um)        60重量份
重质碳酸钙(d50≤1um)           30重量份
钛酸酯偶联剂                   1.5重量份
硬脂酸                         1重量份
所述的钛酸酯偶联剂的型号为NDZ-130，由南京曙光公司生产。
所述的硬脂酸的型号为1801。
其制备方法为：
将滑石粉(d50：0.8um～1um)与重质碳酸钙(d50≤1um)依次加入到高速混合机，高速搅拌并升温，当温度达到100℃时，保温5分钟，然后加入已计量好的钛酸酯偶联剂，升温至165℃，再保温6分钟，冷却物料至95℃将物料输送到三辊连续改性机中再计量好的硬脂酸作进一步改性，出料即可。
实施例2
配比：
滑石粉(d50：0.8um～1um)         70重量份
重质碳酸钙(d50：0.8um～1um)     20重量份
钛酸酯偶联剂                  1重量份
硬脂酸                        1.1重量份
所述的钛酸酯偶联剂的型号为NDZ-130，由南京曙光公司生产。
所述的硬脂酸的型号为1801。
其制备方法为：
将滑石粉(d50：0.8um～1um)与重质碳酸钙(d50≤1um)依次加入到高速混合机，高速搅拌并升温，当温度达到102℃时，保温8分钟，然后加入已计量好的钛酸酯偶联剂，升温至162℃，再保温8分钟，冷却物料至98℃将物料输送到三辊连续改性机中再计量好的硬脂酸作进一步改性，出料即可。
实施例3
配比：
滑石粉(d50：0.8um～1um)          75重量份
重质碳酸钙(d50：0.8um～1um)      15重量份
钛酸酯偶联剂                     2重量份
硬脂酸                           1.2重量份
所述的钛酸酯偶联剂的型号为NDZ-130，由南京曙光公司生产。
所述的硬脂酸的型号为1801。
其制备方法为：
将滑石粉(d50：0.8um～1um)与重质碳酸钙(d50≤1um)依次加入到高速混合机，升温，当温度达到110℃时，保温10分钟，然后加入已计量好的钛酸酯偶联剂，升温至160℃，再保温10分钟，冷却物料至105℃将物料输送到三辊连续改性机中再计量好的硬脂酸作进一步改性，出料即可。
本发明的粒径按照GB/T19281-2003的标准进行检测
本发明的水分按照GB/T19281-2003的标准进行检测
本发明的活化度按照GB/T19281-2003的标准进行检测
本发明的吸油量按照GB/T19281-2003的标准进行检测
实施例1、2、3所制备的超细复合改性滑石粉的技术指标如表1：
表1
 
水分％ 粒径d50/um 白度％ 活化度％ 吸油值g/100g
改性前 0.61 0.97 90.3 0 46
实施例1 0.36 0.97 90.2 98.6 21
实施例2 0.32 0.98 90.2 97.9 25
实施例3 0.35 0.96 90.3 99.0 18
实施例4：
将实施例1中所制备的超细复合改性滑石粉应用于汽车仪表板材料中，详细如下：
配方1：
PP                                 100重量份
PP-g-MAH                           11重量份
POE                                25重量份
抗氧剂(1010)+抗氧剂(DLTP)          0.01重量份
ZnSt                               0.005重量份
轻质碳酸钙(800目)                  20重量份
配方2：除用实施例1所制备的40份超细复合改性滑石粉取代20份轻质碳酸钙外，其余与配方1相同。
所述的PP为燕山石化的K7726，PP-g-MAH为南京聚隆公司生产，POE为杜邦7467，其余为市售产品。
用现有的技术进行混料、造粒和注塑，按照以下标准进行测试性能：
本发明的拉伸强度按照GB/T1040-1992的标准进行检测，
本发明的断裂伸长率按照GB/T1040-1992的标准进行检测，
本发明的弯曲强度按照GB/T9341-2000的标准进行检测，
本发明的弯曲模量按照GB/T9341-2000的标准进行检测，
本发明的悬臂梁缺口冲击强度按照GB/T1843-1996的标准进行检测，
本发明的热变形温度按照GB1633-2000的标准进行检测，
本发明的熔融指数按照GB/T3682-2000的标准进行检测，
详细指标见表2：
表2
 
性能 配方1 配方2
拉伸强度/MPa 24 26
断裂伸长率/％ 128 135
弯曲强度/MPa 25 30
弯曲模量/MPa 1275 1400
悬臂梁缺口冲击强度/(J/m) 138 150
热变形温度(1.82MPa)/℃ 110 126
熔融指数(g/10min) 2.1 2.0
从表2的指标来看，本发明实施例1所制备的超细复合改性滑石粉在添加组分是轻质碳酸钙2倍的情况下，仍保持着优异的加工流动性，而且，拉伸强度、弯曲强度、悬臂梁缺口冲击强度及热变形性能都有所提高。较好的实现了高韧性和高模量的统一，是一种新型的汽车仪表板等材料补强剂，具有优良的应用空间。
实施例5：将实施例2中所制备的超细复合改性滑石粉应用于汽车塑料方向盘材料中，详细如下：
配方3：
HDPE                  100重量份
EVA                   3重量份
抗氧剂                0.2重量份
炭黑                  1重量份
碳酸钙(1000目)        10重量份
配方4：
除用实施例2中所制备的30份超细复合改性滑石粉取代配方3中的碳酸钙外，其余与配方3相同。
所述的HDPE的分子量为16×104～22×104，EVA为住友公司40W，其余原料均为市售产品。
用现有的技术进行混料、造粒和注塑，按照以下标准进行测试性能：
本发明的拉伸强度按照GB/T1040-1992的标准进行检测，
本发明的断裂伸长率按照GB/T1040-1992的标准进行检测，
本发明的弯曲强度按照GB/T9341-2000的标准进行检测，
本发明的弯曲模量按照GB/T9341-2000的标准进行检测，
本发明的悬臂梁缺口冲击强度按照GB/T1843-1996的标准进行检测，
本发明的模塑收缩率按照GB/T15585-1995的标准进行检测，
详细指标见表3：
表3
 
性能 配方3 配方4
拉伸强度/MPa 18.2 19.6
断裂伸长率/％ 56 68
弯曲强度/MPa 26.4 28.7
弯曲模量/MPa 812 1014
悬臂梁缺口冲击强度/(J/m) 13.8 15.7
模塑收缩率 1.54 1.51
从测试结果来看，本发明实施例2所制备的超细复合改性滑石粉应用于HDPE汽车方向盘，在物理-力学完全满足优异的条件下，可以高比例的填充(填充量可达30％以上)实现了高性能化和多功能性的要求。
实施例6：将实施例3中所制备的超细复合改性滑石粉应用于超韧HIPS材料及军事包装材料中，详细如下：
配方5：
PS                100重量份
SBS               45重量份
EBS               2.2重量份
抗氧剂            0.75重量份
军绿色母          7重量份
纳米活性碳酸钙    8重量份
配方6：
除用实施例3中所制备的10份超细复合改性滑石粉取代配方5中的8碳酸钙外，其余与配方5相同。
所述的PS为陶氏化学生产的1300，SBS为岳阳化工总厂的YH-792，EBS为吉林化工研究所的JHE-341，纳米活性碳酸钙为广东广平公司生产，其余原料为市售产品。
用现有的技术和工艺先进行混料、挤出造粒再进行注塑，并按照以下标准进行测试性能：
本发明的拉伸强度按照GB/T1040-1992的标准进行检测，
本发明的断裂伸长率按照GB/T1040-1992的标准进行检测，
本发明的弯曲强度按照GB/T9341-2000的标准进行检测，
本发明的弯曲模量按照GB/T9341-2000的标准进行检测，
本发明的冲击强度按照GB/T1043-1993的标准进行检测，
详细指标见表4：
表4
 
性能 配方5 配方6
拉伸强度/MPa 16.1 18.5
断裂伸长率/％ 82.4 119
弯曲强度/MPa 26.8 33.1
弯曲模量/MPa 1373.6 1449.7
冲击强度/(J/m) 44.5 45.1
-40℃冲击强度、(kJ/m2) 29.8 31.2
以上两种配方均能满足超韧HIPS应用于军用弹药箱的包装要求，本发明实施例3中所制备的10份超细复合改性滑石粉取代了配方5中的8碳酸钙，而仍能达到用于弹药包装箱材料要满足苛刻的条件要求，如超韧性、超耐低温、高强度、高刚性、高尺寸稳定性能等，在某些指标如拉伸强度等超过了纳米活性碳酸钙的增强增韧作用，而且该材料具有优异的低温(-40℃)冲击性能，可适合不同恶劣严寒环境的使用。具有非常良好的推广价值和市场前景。

Claims (5)

1.超细复合改性滑石粉体，其特征在于：所述的粉体含有以下物质及重量份：
滑石粉(d50：0.8um～1um)              60-75份
超细重质碳酸钙粉(d50≤1um)           25-35份
钛酸酯偶联剂                         1-2.5份
硬脂酸                               1-1.2份。
2.根据权利要求1所述的超细复合改性滑面粉体，其特征在于：所述的钛酸酯偶联剂的型号为NDZ-130。
3.权利要求1所述的超细复合改性滑石粉体的制备方法，其特征在于：
将滑石粉加入高速混合机中，再加入超细重质碳酸钙粉，高速搅拌并升温，当温度达到100-110℃时，保温5～10分钟，然后加入偶联剂，升温至160-165℃，再保温6-10分钟，放料至中间料斗中，冷却物料至95～105℃，螺旋计量给料机定量向三辊连续粉体表面改性机连续喂料，同时加入硬脂酸，成品由气力输送装置输送至成品仓，最后由自动包装机包装。
4.权利要求1所述的超细复合改性滑石粉体在汽车仪表板材料中的应用。
5.权利要求1所述的超细复合改性滑石粉体在超韧HIPS材料及军事包装材料中的应用。
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