CN102558915A - 一种改性滑石粉及其制备方法和应用 - Google Patents

一种改性滑石粉及其制备方法和应用 Download PDF

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王敏
许海燕
张靓
姜亮靓
吴驰飞
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Abstract

本发明公开了一种改性滑石粉，在滑石粉外包覆有低熔点塑料，具有核-壳包覆结构。制备方法包括如下步骤：(1)将滑石粉干燥后与表面改性剂在110～120℃下搅拌混合5～30min，得到预处理的滑石粉；混合搅拌的速度为500～1000rpm；(2)将步骤(1)所得到预处理的滑石粉与低熔点塑料在105～110℃下共混10～30min；共混搅拌的速度为1000～1500rpm；滑石粉、表面改性剂和低熔点塑料的重量比为1∶0.1～0.2∶0.01～0.05。方法不仅工艺简单，易于操作，成本低，能够改善被填充的塑料的各项等力学性能。

Description

一种改性滑石粉及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及材料领域，具体为一种用于高分子聚合物填料的滑石粉，尤其是改性滑石粉及制备方法和应用。
背景技术
聚合物的增韧，是高分子材料领域一直以来倍受关注的一个问题。
聚合物增韧的最主要的方法是加入橡胶类弹性体，制备成聚合物/弹性体二相或聚合物/弹性体/填料多相复合材料。低模量、低强度橡胶类弹性体作为增韧剂大量加入，在提高了材料的韧性的同时，也造成使得材料的刚性下降。
刚性粒子的增韧为这一问题提供了很好的解决方法。刚性粒子增韧聚合物材料微观形态的特点是：(1)刚性粒子在合物基体中均匀分散；(2)刚性粒子与聚合物基体问存在弹性界面相，这种弹性界面相为刚粒子与聚合物基体间提供了具有一定形变能力的良好界面结合。
无机填料在塑料改性中起到重要作用，已成为不可缺少的改性助剂。在不同的应用领域，滑石粉作为增量剂、增强剂、功能改性剂，已经为业内人士认同。这与滑石粉本身的特性密不可分：层间的连接力(范德华力)很微弱，使其柔软，降低了加工过程中对设备的磨损性；片层结构可给予填充体系刚度和冲击强度间的最佳平衡；对于有机物具有一定的亲和力；滑石粉表面既有疏水性又有惰性；而且滑石粉具有较高的白度。
然而，滑石粉作为填料，与塑料基体之间的相容性差，影响体系的最终性能。为了改善两者之间的界面有机结合，必须对滑石粉表面进行改性处理。
用表面改性剂对滑石粉进行表面改性已经得到了的广泛认可。为了获得良好的界面，加入表面改性剂后，加入弹性体之后，在均匀分散的刚性粒子周围嵌入非界面化学结合的但能产生强物理缠结的具有一定厚度的柔性界面层，形成软包硬的核-壳结构，从而使体系的晃面粘结明显加强、韧性与强度均有增加。用填充母粒法制备刚性核-壳结构粒子，通过滑石粉表面处理，使之与弹性体二者物理化学性质相近，并在挤出机螺杆剪切力的作用下，提高滑石粉在载体中的分散程度；选择与基体聚合物有较好相容性的、低粘度的弹性体为载体，通过之前的滑石粉表面处理，载体与滑石粉熔融改性，使物料在挤出机中停留的有限时间内，滑石粉弹性体间发生化学反应或产生物理作用，达到一定界面粘附强度，制备出含有滑石粉弹性体的“核-壳”结构粒子的聚合物材料。
但是利用弹性体制备这样一种核壳粒子的问题在于弹性体的成本较高，可能会限制这样一种填充母粒的应用前景。目前国内还没有用低熔点塑料对滑石粉进行包覆的专利报道。
发明内容
本发明旨在提供一种改性滑石粉。
本发明还提供了这种改性滑石粉的制备方法。
本发明的另一个目的是将这种改性滑石粉用作聚合物的填料。
一种改性滑石粉，在滑石粉外包覆有低熔点塑料，具有核-壳包覆结构。
这种改性滑石粉的制备方法为，包括如下步骤：
(1)将滑石粉干燥后与表面改性剂在110～120℃下搅拌混合5～30min，得到预处理的滑石粉；混合搅拌的速度为500～1000rpm；
(2)将步骤(1)所得到预处理的滑石粉与低熔点塑料在105～110℃下共混10～30min；共混搅拌的速度为1000～1500rpm；
所用的原料组分滑石粉、低熔点塑料和表面改性剂的重量比为1∶0.1～0.2∶0.01～0.05。
所用述的表面改性剂选自铝酸酯、钛酸酯、硅烷偶联剂或硬脂酸中的至少一种。铝酸酯可选自DL-411、DL-411-AF或DL-411-D，钛酸酯可选用NXT-201或NXT-401，硅烷偶联剂可选用KH-550、KH560或KH570。上述各种表面改性剂可以单独使用，也可以混合使用。
所述的低熔点塑料选自低密度聚乙烯或线形低密度聚乙烯，这些低熔点的塑料聚合度一般为为40到1500。
本发明采用熔融共混技术，对滑石粉进行表面改性，得到一种具有新型核-壳包覆结构的改性滑石粉粒子。该方法不仅工艺简单，易于操作，而且使用低熔点的塑料取代了弹性体，成本上也有很大的优势。
这种熔融共混方法对操作的要求低，通过熔融共混使滑石粉与低熔点塑料形成了良好的核-壳包覆结构。所得到的改性滑石粉利于填充塑料粒子，能够改善被填充的塑料的各项等力学性能，并且降低了塑料的成本，利于环保。
具体实施方式
实施例1
(1)取滑石粉10kg干燥后，与铝酸酯(DL-411，南京道宁化工有限公司)0.2kg在120℃下用高混机以700rpm的速度搅拌20min混匀，得到预处理的滑石粉，取出备用；
(2)取1.8kg低熔点聚乙烯LDPE，与步骤(1)所得预处理过的滑石粉在105℃下用高混机以1400rpm的速度熔融共混15min，得到改性滑石粉。
(3)取步骤(2)的改性滑石粉13kg，与87kg回收PP(聚丙烯)混匀，经过低温固相加工方法挤出造粒。产品性能见表1。
双螺杆挤出机一区温度为130℃，二区温度为150℃，三区温度为150℃，四区温度为180℃，五区温度为180℃，六区温度为200℃，七区温度为210℃，机头温度为200℃；螺杆转速为120rpm。
实施例2
(1)取滑石粉10kg干燥后，与0.1kg钛酸酯(NXT-401，南京翔飞化学研究所)和0.1kg的硬脂酸在120℃下用高混机以700rpm的速度搅拌20min混匀，得到预处理的滑石粉，取出备用；
(2)取1.8kg低熔点聚乙烯LDPE，干燥后与步骤(1)所得预处理过的滑石粉在105℃下用高混机以1400rpm的速度熔融共混15min，得到改性滑石粉。
(3)取步骤(2)制备的改性滑石粉13kg，与87kg回收PP混匀，经过低温固相加工方法挤出造粒。挤出的工艺同实施例1。产品性能见表1。
实施例3
(1)取滑石粉10kg干燥后，与铝酸酯(DL-411-AF，南京道宁化工有限公司)0.2kg在120℃下用高混机以700rpm的速度搅拌20min混匀，得到预处理的滑石粉，取出备用；
(2)取1.8kg线形低熔点聚乙烯LLDPE，干燥后与步骤(1)所得预处理过的滑石粉在105℃下用高混机以1400rpm的速度熔融共混15min，得到改性滑石粉。
(3)取步骤(2)制备的改性滑石粉13kg，与87kg回收PP混匀，经过低温固相加工方法挤出造粒。挤出的工艺同实施例1。产品性能见表1。
实施例4
(1)取滑石粉10kg干燥后，与硅烷偶联剂(KH-550，深圳市成企商贸有限公司)0.2kg在120℃下用高混机以700rpm的速度搅拌20min混匀，得到预处理的滑石粉，取出备用；
(2)取1.8kg线形低熔点聚乙烯LLDPE，干燥后与步骤(1)所得预处理过的滑石粉在105℃下用高混机以1400rpm的速度熔融共混15min，得到改性滑石粉。
(3)取步骤(2)制备的改性滑石粉13kg，与87kg回收PP混匀，经过低温固相加工方法挤出造粒。挤出的工艺同实施例1。产品性能见表1。
表1
Figure BDA0000041683240000061

Claims (7)

1.一种改性滑石粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将滑石粉干燥后与表面改性剂在110～120℃下搅拌混合5～30min，得到预处理的滑石粉；
(2)将步骤(1)所得到预处理的滑石粉与低熔点塑料在105～110℃下共混10～30min；
所用的原料组分中，滑石粉、低熔点塑料和表面改性剂的重量比为1∶0.1～0.2∶0.01～0.05。
2.权利要求1所述一种改性滑石粉的制备方法，其特征在于，所述表面改性剂选自铝酸酯、钛酸酯、硅烷偶联剂或硬脂酸中的至少一种。
3.权利要求1所述一种改性滑石粉的制备方法，其特征在于，所述的低熔点塑料选自分子量为400～1500的低密度聚乙烯或线形低密度聚乙烯。
4.权利要求1所述一种改性滑石粉的制备方法，其特征在于，步骤(1)中混合搅拌的速度为500～1000rpm。
5.权利要求1所述一种改性滑石粉的制备方法，其特征在于，步骤(2)中共混搅拌的速度为1000～1500rpm。
6.一种改性滑石粉，其特征在于，通过权利要求1～5所述的方法制备，具有核-壳包覆结构。
7.权利要求6所述改性滑石粉作为填充剂在制备改性塑料方面的应用。
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