CN102079828A - 塑料填充用高含量超细无机粉体母粒的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了塑料填充用高含量超细无机粉体母粒的制备方法，其特征在于该母粒的制备方法采用计量进料，具有两个侧喂料的双螺杆挤出机塑化挤出，热切风冷造粒得超微细无机粉体母粒；母粒的配方按质量百分比为：无机超微细粉体75～90wt%、添加剂2～12wt%、载体8～20wt%。本发明解决了高含量超微细无机粉体填充母粒制备过程中超细粉体喂料难、分散不均匀、对环境的污染等问题。该母粒用于增强塑料改性时其分散效果佳、产品性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及一种塑料填充用高含量超幻无机粉体母粒的制备方法，属塑料母粒制备工艺技术领域。
背景技术
塑料母粒是指由超出常规添加量(多为50wt%以上)的塑料助剂加入载体树脂中而制得的一种新型塑料成型加工助剂。在成型塑料制品时，可直接加入母粒，使制品达到预定的性能。使用塑料母粒可以简化生产工艺，减少粉尘飞扬，减小设备的磨损，节省原料，使原料混合方便、混炼质量均匀，从而提高生产效率及制品的性能指标。因此，塑料母粒对推动塑料工业的迅猛发展起了很大作用。
近年来，由于无机超微细粉体，尤其是纳米粉体可以大幅改善塑料制品的性能同时降低原料成本，其使用得到了改性塑料行业的极大重视，且使用量越来越大。然而，目前超微细无机粉体填充改性塑料，大多都是直接粉体添加，或者首先通过密炼-单螺杆挤出工艺制备超微细无机粉体母粒，然后添加。这两种方式都会带来粉体飞扬对环境形成二次污染的问题，并且还存在着工艺不连续、计量不准确、产品性能不稳定等问题。而双螺杆工艺是工业上最常用的塑料复合加工手段，可以实现产品的连续生产、精确计量等，但是在高填充母粒制备过程中，由于超微细无机粉体的松装密度极小，采用一般的双螺杆挤出机，高填充的喂料将是一个大问题，难以实现填充量大于75wt%的超微细无机粉体母粒的制备。
然而，随着现代工业的发展, 对生产环境及超微细无机粉体提出了越来越高的要求，特别是高细度、高品质的超微细无机粉体母粒，有着更加广泛的应用，在国内外市场上供不应求。所以高细度、高品质的超微细无机粉体母粒的制备的关键技术的攻破已经迫在眉睫。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种塑料填充用高含量超细无机粉体母粒的制备方法；本发明的另一目的是解决高填充喂料、计量及连续生产的问题，并且解决减少粉尘飞扬，提高母粒和应用树脂间的相容性问题。
本发明一种塑料填充用高含量超细无机粉体母粒，其特征在于具有以下的原料组分及其重量百分比：
超细无机粉体 75～90%，
添加剂 2～12%，
载体 8～20%；
所述的超细无机粉体为层状双氢氧化物、滑石粉、粘土、白炭黑、二氧化钛和云母中的任一种或两种；粉体粒径为20nm～3mm；
所述的添加剂包括有：表面活化剂铝酸酯偶联剂或硅烷偶联剂；分散剂聚乙烯蜡或丙烯蜡，润滑剂硬脂酸或液体石蜡；
所述的载体为聚丙烯或聚乙烯。
本发明的一种塑料填充用高含量超细无机粉体母粒的制备方法，其特征在于具有以下制备过程和步骤：按传统通用的制备方法造粒，即首先按上述配方称量配料，其次是采用双螺杆挤出机塑料挤出，最后是热切风冷造粒；挤出造粒过程中使用的双螺杆挤出机设有配置计量装置的三个喂料系统，即设有一个主喂料口和两个侧喂料口；采用三段喂料操作，即将添加剂、载体及10～20wt%超细无机粉体通过主喂料口喂入，剩余超细无机粉体则通过第一侧喂料口和第二侧喂料口喂入，以实现高含量超细无机粉体高填充母粒的制备工艺要求。
本发明的优点和特点如下所述：本发明的优点在于解决了高填充母粒制备过程中超微细无机粉体喂料难、计量不准确的问题，同时还可以减少粉尘飞扬，提高母粒和树脂基体间的相容性。本发明解决了超细无机粉体母粒制备的一个重大难题，实现了粒径小于3μm（大于5000目），填充量大于75wt%的超细无机粉体母粒用双螺杆挤出机的连续生产，这是高填充量超细无机粉体母粒制备技术的一个重大的突破。
附图说明
图1为本发明所用双螺杆挤出机的简单示意图。
其中S1为主喂料口，S2为第一侧喂料口，S3为第二侧喂料口。
具体实施方式
现将本发明的具体实施例叙述于后。
实施例1：本发明塑料填充用高含量超细无机粉体母粒的制备方法的配方按质量百分比（wt%）为：
超微细层状双氢氧化物（20nm） 90
活化剂（硅烷偶联剂） 0.5
分散剂（聚乙烯蜡） 1
润滑剂（液体石蜡） 0.5
载体（聚乙烯） 8
加料：15wt%层状双氢氧化物、所用添加剂及载体通过主喂料口喂入，50wt%层状双氢氧化物通过第一侧喂料口喂入，25wt%层状双氢氧化物通过第二侧喂料口喂入。
挤出造粒设备配备及工艺：主喂料口配备三个计量称，分别对载体、超微细层状双氢氧化物及添加剂进行精确计量给料；两个侧喂料口分别配备一个计量称和侧喂料系统，对超微细粉体进行精确计量给料。通过双螺杆挤出机塑化挤出，挤出温度为145～165℃，风冷热切造粒得层状双氢氧化物母粒。（双螺杆挤出机参见图1）
实施例2：本发明塑料填充用高含量超细无机粉体母粒的制备方法的配方按质量百分比（wt%）为：
超微细滑石粉（500nm） 80
活化剂（铝酸酯偶联剂） 1
分散剂（聚丙烯蜡） 2
润滑剂（液体石蜡） 2
载体（聚丙烯） 15
加料：15wt%滑石粉、所用添加剂及载体通过主喂料口喂入，45wt%滑石粉通过第一侧喂料口喂入，20wt%滑石粉通过第二侧喂料口喂入。
挤出造粒设备配备及工艺：主喂料口配备三个计量称，分别对载体、超微细无机粉体及添加剂进行精确计量给料；两个侧喂料口分别配备一个计量称和侧喂料系统，对超微细粉体进行精确计量给料。通过双螺杆挤出机塑化挤出，挤出温度为165～185℃，风冷热切造粒得滑石粉母粒。
实施例3：本发明塑料填充用高含量超细无机粉体母粒的制备方法的配方按质量百分比（wt%）为：
超微细白炭黑（3μm） 85
活化剂（铝酸酯偶联剂） 2
分散剂（聚乙烯蜡） 2
润滑剂（硬脂酸） 1
载体（聚丙烯） 10
加料：20wt%白炭黑、所用添加剂及载体通过主喂料口喂入，35wt%白炭黑通过第一侧喂料口喂入，30wt%白炭黑通过第二侧喂料口喂入。
挤出造粒设备配备及工艺：主喂料口配备三个计量称，分别对载体、超微细无机粉体及添加剂进行精确计量给料；两个侧喂料口分别配备一个计量称和侧喂料系统，对超微细粉体进行精确计量给料。通过双螺杆挤出机塑化挤出，挤出温度为165～185℃，风冷热切造粒得白炭黑母粒。
实施例4：本发明塑料填充用高含量超细无机粉体母粒的制备方法的配方按质量百分比（wt%）为：
粘土（200nm） 75
活化剂（硅烷偶联剂） 1.5
分散剂（聚乙烯蜡） 3
润滑剂（液体石蜡） 2.5
载体（聚丙烯） 18
加料：15wt%粘土、所用添加剂及载体通过主喂料口喂入，35wt%粘土通过第一侧喂料口喂入，25wt%粘土通过第二侧喂料口喂入。
挤出造粒设备配备及工艺：主喂料口配备三个计量称，分别对载体、超微细无机粉体及添加剂进行精确计量给料；两个侧喂料口分别配备一个计量称和侧喂料系统，对超微细粉体进行精确计量给料。通过双螺杆挤出机塑化挤出，挤出温度为165～185℃，风冷热切造粒得粘土母粒。
实施例5：本发明塑料填充用高含量超细无机粉体母粒的制备方法的配方按质量百分比（wt%）为：
超微细二氧化钛（50nm） 80
活化剂（硅烷偶联剂） 0.5
分散剂（聚乙烯蜡） 1
润滑剂（液体石蜡） 0.5
载体（聚乙烯） 18
加料：15wt%二氧化钛、所用添加剂及载体通过主喂料口喂入，50wt%二氧化钛通过第一侧喂料口喂入，15wt%二氧化钛通过第二侧喂料口喂入。
挤出造粒设备配备及工艺：主喂料口配备三个计量称，分别对载体、超微细二氧化钛及添加剂进行精确计量给料；两个侧喂料口分别配备一个计量称和侧喂料系统，对超微细粉体进行精确计量给料。通过双螺杆挤出机塑化挤出，挤出温度为145～165℃，风冷热切造粒得二氧化钛母粒。
实施例6：本发明塑料填充用高含量超细无机粉体母粒的制备方法的配方按质量百分比（wt%）为：
云母（1.5μm） 80
表面活化剂（铝酸酯偶联剂） 1
分散剂（聚乙烯蜡） 2
润滑剂（硬脂酸） 2
载体（聚乙烯） 15
加料：15wt%云母、所用添加剂及载体通过主喂料口喂入，45wt%云母通过第一侧喂料口喂入，20wt%云母通过第二侧喂料口喂入。
挤出造粒设备配备及工艺：主喂料口配备三个计量称，分别对载体、超微细无机粉体及添加剂进行精确计量给料；两个侧喂料口分别配备一个计量称和侧喂料系统，对超微细粉体进行精确计量给料。通过双螺杆挤出机塑化挤出，挤出温度为145～165℃，风冷热切造粒得云母母粒。
实施例7：本发明塑料填充用高含量超细无机粉体母粒的制备方法的配方按质量百分比（wt%）为：
超微细层状双氢氧化物（20nm） 50
超微细滑石粉（200nm） 35
活化剂（硅烷偶联剂） 0.5
分散剂（聚苯乙烯齐聚物） 1.5
润滑剂（液体石蜡） 1
载体（聚丙烯） 12
加料：9wt%层状双氢氧化物、7wt%超微细滑石粉、所用添加剂及载体通过主喂料口喂入，26wt%层状双氢氧化物和18wt%超微细滑石粉通过第一侧喂料口喂入，15wt%层状双氢氧化物和10wt%超微细滑石粉通过第二侧喂料口喂入。
挤出造粒设备配备及工艺：主喂料口配备四个计量称，分别对载体、超微细层状双氢氧化物及添加剂进行精确计量给料；两个侧喂料口分别配备二个计量称和侧喂料系统，对超微细粉体进行精确计量给料。通过双螺杆挤出机塑化挤出，挤出温度为165～185℃，风冷热切造粒得层状双氢氧化物和滑石粉复合母粒。
Claims (2)
1.一种塑料填充用高含量超细无机粉体母粒，其特征在于具有以下的原料组分及其重量百分比：
超细无机粉体 75～90%，
添加剂 2～12%，
载体 8～20%；
所述的超细无机粉体为层状双氢氧化物、滑石粉、粘土、白炭黑、二氧化钛和云母中的任一种或两种；粉体粒径为20nm～3mm；
所述的添加剂包括有：表面活化剂铝酸酯偶联剂或硅烷偶联剂；分散剂聚乙烯蜡或丙烯蜡，润滑剂硬脂酸或液体石蜡；
所述的载体为聚丙烯或聚乙烯。
2. 一种塑料填充用高含量超细无机粉体母粒的制备方法，其特征在于具有以下制备过程和步骤：按传统通用的制备方法造粒，即首先按上述配方称量配料，其次是采用双螺杆挤出机塑料挤出，最后是热切风冷造粒；挤出造粒过程中使用的双螺杆挤出机设有配置计量装置的三个喂料系统，即设有一个主喂料口和两个侧喂料口；采用三段喂料操作，即将添加剂、载体及10～20wt%超细无机粉体通过主喂料口喂入，剩余超细无机粉体则通过第一侧喂料口和第二侧喂料口喂入，以实现高含量超细无机粉体高填充母粒的制备工艺要求。
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