发明内容
针对上述存在问题,本发明的目的在于克服上述缺陷,提供一种改性无机粉体无交联发泡聚烯烃材料的制备方法,为满足本发明目的的技术解决方案是:
一种改性无机粉体无交联发泡聚烯烃材料的制备方法,制备方法按以下步骤进行。
A无机粉体的干燥
将无机粉体放入高速混合机内进行旋转干燥,干燥温度为115℃,干燥3h后得到含水率低于0.8%的无机粉体;
B无机粉体的表面改性
将经A步骤得到的含水率低于0.8%的无机粉体继续置于高速混合机中,按如下质量百分比:
无机粉体 97-99%
偶联剂 1-3%
添加偶联剂对含水率低于0.8%的无机粉体的表面进行改性,改性温度为80℃,改性1h后得到经表面改性后的无机粉体;
C无机粉体的涂覆和润湿
将经B步骤得到的无机粉体继续置于高速混合机中,按如下质量百分比:
无机粉体 95-98%
发泡剂 2-5%
添加发泡剂涂覆在无机粉体的表面上,涂覆处理温度为110-120℃,涂覆处理30min后将表面涂覆有发泡剂的无机粉体温度降低至60-80℃,并按如下质量百分比:
无机粉体 98%
多元醇 2%
添加多元醇对涂覆有发泡剂的无机粉体表面进行润湿处理,润湿处理30min后得到经润湿处理后的无机粉体;
D无机粉体的增容增稠处理
将经C步骤得到的无机粉体继续置于高速混合机中,按如下质量百分比:
无机粉体 95-98%
二羟基丙基十八烷酸酯 2-5%
添加二羟基丙基十八烷酸酯进行增容增稠处理,处理温度为80℃,处理1h后得到改性无机粉体;
E无交联发泡聚烯烃材料的制备
将经D步骤得到的改性无机粉体继续置于高速混合机中,按如下质量百分比:
改性无机粉体 50-80%
聚烯烃材料 20-50%
添加聚烯烃材料进行高速混合,混合温度为80℃,混合30min后取出改性无机粉体与聚烯烃材料的混合物通过双螺杆挤出机进行熔融共混和造粒,共混和造粒温度为100-120℃,然后经过挤出、注塑或吹塑等工艺制得无交联发泡聚烯烃材料。
所述的无机粉体指碳酸钙或滑石粉或高岭土中的一种,无机粉体的目数为400-3000目。
所述的偶联剂为铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种。
所述的发泡剂为偶氮二异丁腈或偶氮二甲酰胺或磺酰肼化合物或N,N′-二亚硝基五亚甲基甲胺中的一种。
所述的多元醇为甘油或乙二醇或聚乙二醇或木糖醇后山梨糖醇中的一种。
所述的聚烯烃材料为聚乙烯或聚丙烯或高密度聚乙烯或低密度聚乙烯中的一种。
所述的聚乙烯或聚丙烯或高密度聚乙烯或低密度聚乙烯的熔融指数≤3.5g/10min。
由于采用了以上技术方案,本发明具有如下特点:
本发明所选用的无机粉体、偶联剂、发泡剂、多元醇、二羟基丙基十八烷酸酯都是目前常用的发泡原材料,在不改变原有使用材料的基础上,通过控制加工顺序,制备出改性无机粉体。该改性无机粉体以无机粉体为核,在其表面先后覆盖有偶联剂、发泡剂、多元醇和二羟基丙基十八烷酸酯。偶联剂起到了改善无机粉体与聚烯烃材料之间相容性的作用。然后,采用先升温软化后降温的方法使发泡剂涂覆在无机粉体的表面使无机粉体具有发泡功能,然后再经过多元醇润湿和二羟基丙基十八烷酸酯的增容增稠作用制得改性无机粉体,并将改性无机粉体应在聚烯烃材料的发泡过程中制得无交联发泡聚烯烃材料。改性无机粉体的制备顺序方法实现了两个目的:第一、解决了添加无机粉体后发泡塑料的泡孔不均匀和不完整问题,由于将发泡剂涂覆在无机粉体表面,可以形成厚度均一的壳结构,当发泡剂达到发泡条件时,发泡剂将以无机粉体为泡核,制备出泡孔均匀、结构完整的发泡塑料;第二、解决了塑料交联或微交联才能获得合适熔体强度的难题,利用了偶联剂、多元醇和二羟基丙基十八烷酸酯多层有机分子,加强了与塑料大分子之间的作用力,阻碍了熔融态下塑料大分子的自由运动能力,增加了无机粉体流动性的同时,对塑料熔体起到了增稠的作用,提高了塑料的熔体强度,可以达到不用交联或微交联的目的。无机粉体表面的特殊多分子层结构,使无机粉体在塑料中的填充量增加到80%,并拥有良好的力学性能,大幅度降低发泡塑料成本的同时,实现了发泡塑料回收利用的目的。
本发明的改性无机粉体可直接用于挤出、注塑、吹塑等聚烯烃发泡产品的生产,降低成本,节约能源,聚烯烃发泡产品密度在0.5-1.1g/cm-3范围,可广泛应用在汽车内饰、包装、建材等领域。本发明的无交联发泡聚烯烃材料的制备方法,制备工艺简单,无特殊设备要求,其制造成本低,原料易得,操作控制方便,易于实现工业化生产。
具体实施方式
一种改性无机粉体无交联发泡聚烯烃材料的制备方法,制备方法按以下步骤进行,
A无机粉体的干燥
将目数为400-3000目的碳酸钙或滑石粉或高岭土中的一种放入高速混合机内进行旋转干燥,干燥温度为115℃,干燥3h后得到含水率低于0.8%的无机粉体;
B无机粉体的表面改性
将经A步骤得到的含水率低于0.8%的无机粉体继续置于高速混合机中,按如下质量百分比:
无机粉体 97-99%
偶联剂 1-3%
添加铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种对含水率低于0.8%的无机粉体的表面进行改性,改性温度为80℃,改性1h后得到经表面改性后的无机粉体;
C无机粉体的涂覆和润湿
将经B步骤得到的无机粉体继续置于高速混合机中,按如下质量百分比:
无机粉体 95-98%
发泡剂 2-5%
添加偶氮二异丁腈或偶氮二甲酰胺或磺酰肼化合物或N,N′-二亚硝基五亚甲基甲胺中的一种涂覆在无机粉体的表面上,涂覆处理温度为110-120℃,涂覆处
30min后将表面涂覆有发泡剂的无机粉体温度降低至60-80℃,并按如下质量百分比:
无机粉体 98%
多元醇 2%
添加甘油或乙二醇或聚乙二醇或木糖醇后山梨糖醇中的一种对涂覆有发泡剂的无机粉体表面进行润湿处理,润湿处理30min后得到经润湿处理后的无机粉体;
D无机粉体的增容增稠处理
将经C步骤得到的无机粉体继续置于高速混合机中,按如下质量百分比:
无机粉体 95-98%
二羟基丙基十八烷酸酯 2-5%
添加二羟基丙基十八烷酸酯进行增容增稠处理,处理温度为80℃,处理1h后得到改性无机粉体;
E无交联发泡聚烯烃材料的制备
将经D步骤得到的改性无机粉体继续置于高速混合机中,按如下质量百分比:
改性无机粉体 50-80%
聚烯烃材料 20-50%
添加熔融指数≤3.5g/10min的聚乙烯或聚丙烯或高密度聚乙烯或低密度聚乙烯中的一种进行高速混合,混合温度为80℃,混合30min后取出改性无机粉体与聚烯烃材料的混合物通过双螺杆挤出机进行熔融共混和造粒,共混和造粒温度为100-120℃,然后经过挤出、注塑或吹塑等工艺制得无交联发泡聚烯烃材料。
下面结合具体实施例对本发明的无交联发泡无机粉体的制备方法做进一步详细描述:
实施例1
一种改性无机粉体无交联发泡聚烯烃材料的制备方法,制备方法按以下步骤进行,
A碳酸钙的干燥
将目数为400目的碳酸钙50g放入高速混合机内进行旋转干燥,干燥温度为115℃,干燥3h后得到含水率低于0.8%的碳酸钙;
B无机粉体的表面改性
将经A步骤得到的含水率低于0.8%的碳酸钙继续置于高速混合机中,添加铝酸酯偶联剂0.5g对含水率低于0.8%的碳酸钙的表面进行改性,改性温度为80℃,改性1h后得到经表面改性后的碳酸钙;
C碳酸钙的涂覆和润湿
将经B步骤得到的碳酸钙继续置于高速混合机中,添加偶氮二异丁腈1.0g涂覆在碳酸钙的表面上,涂覆处理温度为110℃,涂覆处理30min后将表面涂覆有偶氮二异丁腈的碳酸钙温度降低至60℃,并添加甘油1.0g对涂覆有偶氮二异丁腈的碳酸钙表面进行润湿处理,润湿处理30min后得到经润湿处理后的碳酸钙;
D碳酸钙的增容增稠处理
将经C步骤得到的碳酸钙继续置于高速混合机中,添加二羟基丙基十八烷酸酯1.0g进行增容增稠处理,处理温度为80℃,处理1h后得到改性碳酸钙;
E无交联发泡聚乙烯的制备
将经D步骤得到的改性碳酸钙继续置于高速混合机中,添加熔融指数为3.5g/10min的聚乙烯50g进行高速混合,混合温度为80℃,混合30min后取出改性碳酸钙与聚乙烯的混合物通过双螺杆挤出机进行熔融共混和造粒,共混和造粒温度为100℃,然后经过挤出、注塑或吹塑等工艺制得无交联发泡聚乙烯。
实施例2
A滑石粉的干燥
将目数为1000目的滑石粉60g放入高速混合机内进行旋转干燥,干燥温度为115℃,干燥3h后得到含水率低于0.8%的滑石粉;
B滑石粉的表面改性
将经A步骤得到的含水率低于0.8%的滑石粉继续置于高速混合机中,添加钛酸酯偶联剂1.2g对含水率低于0.8%的滑石粉的表面进行改性,改性温度为80℃,改性1h后得到经表面改性后的滑石粉;
C滑石粉的涂覆和润湿
将经B步骤得到的滑石粉继续置于高速混合机中,添加偶氮二甲酰胺1.2g涂覆在无机粉体的表面上,涂覆处理温度为120℃,涂覆处理30min后将表面涂覆有偶氮二甲酰胺的滑石粉温度降低至80℃,并添加乙二醇1.2g对涂覆有偶氮二甲酰胺的滑石粉表面进行润湿处理,润湿处理30min后得到经润湿处理后的滑石粉;
D滑石粉的增容增稠处理
将经C步骤得到的滑石粉继续置于高速混合机中,二羟基丙基十八烷酸酯1.8g进行增容增稠处理,处理温度为80℃,处理1h后得到改性滑石粉;
E无交联发泡聚丙烯的制备
将经D步骤得到的改性滑石粉继续置于高速混合机中,添加熔融指数为3g/10min的聚丙烯40g进行高速混合,混合温度为80℃,混合30min后取出改性滑石粉与聚丙烯的混合物通过双螺杆挤出机进行熔融共混和造粒,共混和造粒温度为120℃,然后经过挤出、注塑或吹塑等工艺制得无交联发泡聚丙烯。
实施例3
A高岭土的干燥
将目数为2000目的高岭土70g放入高速混合机内进行旋转干燥,干燥温度为115℃,干燥3h后得到含水率低于0.8%的高岭土;
B高岭土的表面改性
将经A步骤得到的含水率低于0.8%的高岭土继续置于高速混合机中,添加铝酸酯偶联剂2.1g对含水率低于0.8%的高岭土的表面进行改性,改性温度为80℃,改性1h后得到经表面改性后的高岭土;
C高岭土的涂覆和润湿
将经B步骤得到的高岭土继续置于高速混合机中,添加磺酰肼化合物2.8g涂覆在高岭土的表面上,涂覆处理温度为115℃,涂覆处理30min后将表面涂覆有磺酰肼化合物的高岭土温度降低至70℃,添加聚乙二醇1.4g对涂覆有磺酰肼化合物的高岭土表面进行润湿处理,润湿处理30min后得到经润湿处理后的高岭土;
D高岭土的增容增稠处理
将经C步骤得到的高岭土继续置于高速混合机中,按如下质量百分比:添加二羟基丙基十八烷酸酯1.8g进行增容增稠处理,处理温度为80℃,处理1h后得到改性高岭土;
E无交联发泡高密度聚乙烯的制备
将经D步骤得到的改性高岭土继续置于高速混合机中,熔融指数为2.5g/10min的高密度聚乙烯30g进行高速混合,混合温度为80℃,混合30min后取出改性高岭土与高密度聚乙烯的混合物通过双螺杆挤出机进行熔融共混和造粒,共混和造粒温度为110℃,然后经过挤出、注塑或吹塑等工艺制得无交联发泡高密度聚乙烯。
实施例4
A碳酸钙的干燥
将目数为2500目的碳酸钙80g放入高速混合机内进行旋转干燥,干燥温度为115℃,干燥3h后得到含水率低于0.8%的碳酸钙;
B碳酸钙的表面改性
将经A步骤得到的含水率低于0.8%的碳酸钙继续置于高速混合机中,添加钛酸酯偶联剂0.8g对含水率低于0.8%的碳酸钙的表面进行改性,改性温度为80℃,改性1h后得到经表面改性后的碳酸钙;
C碳酸钙的涂覆和润湿
将经B步骤得到的碳酸钙继续置于高速混合机中,添加N,N′-二亚硝基五亚甲基甲胺4.0g涂覆在无机粉体的表面上,涂覆处理温度为120℃,涂覆处理30min后将表面涂覆有N,N′-二亚硝基五亚甲基甲胺的碳酸钙温度降低至80℃,添加木糖醇1.6g对涂覆有N,N′-二亚硝基五亚甲基甲胺的碳酸钙表面进行润湿处理,润湿处理30min后得到经润湿处理后的碳酸钙;
D无机粉体的增容增稠处理
将经C步骤得到的碳酸钙继续置于高速混合机中,添加二羟基丙基十八烷酸酯3.2g进行增容增稠处理,处理温度为80℃,处理1h后得到改性碳酸钙;
E无交联发泡低密度聚乙烯的制备
将经D步骤得到的改性碳酸钙继续置于高速混合机中,添加熔融指数为2g/10min的低密度聚乙烯进行高速混合,混合温度为80℃,混合30min后取出改性碳酸钙与低密度聚乙烯的混合物通过双螺杆挤出机进行熔融共混和造粒,共混和造粒温度为120℃,然后经过挤出、注塑或吹塑等工艺制得无交联发泡低密度聚乙烯。
实施例5
A滑石粉的干燥
将目数为3000目的滑石粉60g放入高速混合机内进行旋转干燥,干燥温度为115℃,干燥3h后得到含水率低于0.8%的滑石粉;
B滑石粉的表面改性
将经A步骤得到的含水率低于0.8%的滑石粉继续置于高速混合机中,添加铝酸酯偶联剂1.2g对含水率低于0.8%的滑石粉的表面进行改性,改性温度为80℃,改性1h后得到经表面改性后的滑石粉;
C滑石粉的涂覆和润湿
将经B步骤得到的滑石粉继续置于高速混合机中,添加偶氮二甲酰胺1.8g涂覆在滑石粉的表面上,涂覆处理温度为110℃,涂覆处理30min后将表面涂覆有偶氮二甲酰胺的滑石粉温度降低至60℃,添加山梨糖醇1.2g对涂覆有偶氮二甲酰胺的滑石粉表面进行润湿处理,润湿处理30min后得到经润湿处理后的滑石粉;
D滑石粉的增容增稠处理
将经C步骤得到的滑石粉继续置于高速混合机中,添加二羟基丙基十八烷酸酯2.4g进行增容增稠处理,处理温度为80℃,处理1h后得到改性滑石粉;
E无交联发泡聚乙烯的制备
将经D步骤得到的改性滑石粉继续置于高速混合机中,添加熔融指数为1.5g/10min的聚乙烯进行高速混合,混合温度为80℃,混合30min后取出改性滑石粉与聚乙烯的混合物通过双螺杆挤出机进行熔融共混和造粒,共混和造粒温度为110℃,然后经过挤出、注塑或吹塑等工艺制得无交联发泡聚乙烯。