CN102604228A - 一种多功能塑料母粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能塑料母粒及其制备方法，由以下组分按质量百分比所组成：无机填料75～90％，载体 3～14％，颜料色粉1~10%，分散剂1~5%，抗氧剂0.5～2％。本发明制备的多功能塑料母粒具有易分散、阻燃效率高、生产成本低的特点。

Description

一种多功能塑料母粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种多功能塑料母粒及其制备方法。

背景技术

填充改性是聚合物改性的一个重要方面，一方面可以降低材料成本，另一方面还可能使材料的某些性能得到改善（如耐热性、尺寸稳定性等）。填充改性一般使用无机填料，主要有碳酸钙、滑石粉、硅灰石、硫酸钡等。而这些填料以粉末状形态存在，在称量、混合、造粒过程中容易产生大量的粉尘污染，恶化生产环境，对人体健康造成很大危害，而且会对加工设备造成一定程度的磨损。如果能将其变为像树脂一样的颗粒状，将从根本上解决这个问题。因此，采用树脂载体将高浓度的无机填料粘结包覆做成颗粒状的填料母粒吸引了人们的研究目光，并开发出了系列填料母粒产品。

关于填料母粒的研究（如中国专利 CN102040774A， CN102070918A,CN101955604A等）主要侧重于以下几个方面：①改善填料的分散；②只采用高速搅拌机搅拌，然后经双螺杆挤出机造粒。目前的这些研究主要还存在以下不足：①填料的添加量较低，同样的填料处理需要更长的加工时间，且同样填充量的树脂需要更多的填料母粒，成本较高；②对于颜色制品，需要额外加入色粉，增加工序；③目前采用的加工工艺在高速搅拌过程中依然存在扬尘的情况，且将高搅后的三氧化二锑粉体直接经双螺杆挤出造粒时由于粉体较细含量较高，下料困难，而且会对机筒和螺杆造成较大的磨损。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷和不足，提供一种将填充母粒、色母粒和稳定化母粒结合在一起的多功能塑料母粒。

本发明的另一个目的是提供上述多功能母粒的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多功能母粒，由以下组分按质量百分比所制成：

无机填料 75～90％

载体  3～14％

颜料色粉 1~10%

分散剂 1~5%

抗氧剂0.5～2％。

在上述多功能母粒中，所述无机填料的平均粒径为1～5μm，白度≥83。

在上述多功能母粒中，载体是作为该无机填料、色粉、热稳定剂的载体，主要作用是把无机填料粘结起来，同时使色粉和热稳定剂在其中均匀分布。分散剂的作用一方面是减少物料与设备之间的磨损，另一方面是提高无机填料、色粉和热稳定剂粉体在载体中的分散效果。

在上述功能母粒中，所述载体为聚丙烯、聚乙烯一种或两种混合。聚丙烯为均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、三元共聚聚丙烯的一种或两种混合，聚丙烯的熔融指数为10～50g/10min（230℃,2.16KG）；所述的聚乙烯为线性低密度聚乙烯，熔融指数为10～50g/10min（190℃,2.16KG）。

上述多功能母粒的制备方法，包括如下步骤：

（1）将配比称量无机填料、载体、颜色色粉、分散剂和抗氧剂；

（2）先将50%无机填料、载体、颜色色粉和抗氧剂加入到加压式翻转密炼机中，控制密炼室内的温度为140～180℃，转子转速为20～80r/min，密炼时间为3～15min，待物料成团后，再把剩余无机填料加入到密炼机中，再密炼5~20min；

（3）上述密炼后的料团经传输带输送到单螺杆挤出机的料斗里，经料斗里的切刀切成碎块，然后通过挤压和重力作用下进入挤出机的机筒，经单螺杆挤出机熔融混炼挤出，经风冷磨面切粒制成多功能母粒。

单螺杆挤出机的长径比为20～55，机筒温度为120～170℃，主机转速300～1000r/min。

本发明与现有技术相比，具有如下积极效果：（1）本发明由于将色粉、抗氧剂与无机填料一起复配，可以直接掺混树脂后进行注塑，减少加工成本；（2）本发明制备的多功能母粒由于是颗粒状，和基础树脂的颗粒尺寸基本一致，所以物料混合均匀，有效避免了粉体和粒料混合不均匀导致材料质量不稳定的情况；（3）本发明选用的母粒载体主要是熔融指数较高的聚烯烃，由于其流动性较好，对粉体的包覆效果非常好，从而避免了切粒时易产生碎屑或粉末的现象，另一方面也提高了生产效率，降低了生产成本；（4）本发明采用密炼-挤出的连续生产工艺，相比传统的先高速搅拌，然后再经双螺杆挤出的工艺相比具有如下优点：一是密炼机和单螺杆挤出机的生产效率高，相同能耗和产量下，生产成本低；二是密炼机熔融共混过程在密闭的腔体中进行，不易扬尘，生产清洁，减少了对工人身体健康的危害，而且分散效果要比双螺杆要好；三是采用密炼机可大大提高无机填料的填充量，而且混合效果好。

具体实施方式

实施例1

按以下质量百分比组成进行配比：滑石粉75％（5μm，广西龙胜有限公司），均聚聚丙烯（PPH）12％（牌号EP500N，中海壳牌石化公司），无机色粉8.8%（市购），聚乙烯蜡4％（市购常规型号），抗氧剂1010和168各0.1%（瑞士汽巴公司）。上述物料准确称量后将PPH、色粉、聚乙烯蜡和抗氧剂加入到加压式翻滚密炼机中，控制密炼室内的温度为150℃，转子转速为40r/min，密炼时间为3min，待物料熔融后分三次将滑石粉加入到密炼机中，每次投料间隔3min；物料全部加入后再密炼5min。上述密炼后的胶头经传输带输送到单螺杆挤出机的料斗里，经料斗内的切刀将胶头切成碎块，控制机筒各段温度为170℃，主机转速500r/min，经单螺杆熔融混炼挤出，然后经风冷磨面切粒制成滑石粉填充的多功能塑料母粒。

实施例2

按以下质量百分比组成进行配比：碳酸钙80％（2μm，佛山太迪有限公司），均聚聚丙烯（PPH）10.8％（牌号EP500N，中海壳牌石化公司），无机色粉7%（市购），聚乙烯蜡2％（市购常规型号），抗氧剂1010和168各0.1%（瑞士汽巴公司）。上述物料准确称量后将PPH、色粉、聚乙烯蜡和抗氧剂加入到加压式翻滚密炼机中，控制密炼室内的温度为150℃，转子转速为40r/min，密炼时间为3min，待物料熔融后分三次将碳酸钙加入到密炼机中，每次投料间隔3min；物料全部加入后再密炼5min。上述密炼后的胶头经传输带输送到单螺杆挤出机的料斗里，经料斗内的切刀将胶头切成碎块，控制机筒各段温度为170℃，主机转速500r/min，经单螺杆熔融混炼挤出，然后经风冷磨面切粒制成多功能塑料母粒。

实施例3

按以下质量百分比组成进行配比：硫酸钡85％（3μm，湖南精晃公司），无规共聚聚丙烯（PPR）10％（牌号R370Y，韩国SK公司），无机色粉3%（市购），聚乙烯蜡1％（市购常规型号），抗氧剂1010和168各0.5%（瑞士汽巴公司）。上述物料准确称量后将PPR、色粉、聚乙烯蜡和抗氧剂加入到加压式翻滚密炼机中，控制密炼室内的温度为150℃，转子转速为40r/min，密炼时间为3min，待物料熔融后分三次将硫酸钡加入到密炼机中，每次投料间隔3min；物料全部加入后再密炼5min。上述密炼后的胶头经传输带输送到单螺杆挤出机的料斗里，经料斗内的切刀将胶头切成碎块，控制机筒各段温度为170℃，主机转速500r/min，经单螺杆熔融混炼挤出，然后经风冷磨面切粒制成多功能塑料母粒。

 

实施例4

按以下质量百分比组成进行配比：滑石粉90％（5μm，辽宁海城公司），无规共聚聚丙烯（PPR）5.8％（牌号R370Y，韩国SK公司），无机色粉3%（市购），聚乙烯蜡1％（市购常规型号），抗氧剂1010和168各0.1%（瑞士汽巴公司）。上述物料准确称量后将PPR、色粉、聚乙烯蜡和抗氧剂加入到加压式翻滚密炼机中，控制密炼室内的温度为150℃，转子转速为40r/min，密炼时间为3min，待物料熔融后分三次将滑石粉加入到密炼机中，每次投料间隔3min；物料全部加入后再密炼5min。上述密炼后的胶头经传输带输送到单螺杆挤出机的料斗里，经料斗内的切刀将胶头切成碎块，控制机筒各段温度为170℃，主机转速500r/min，经单螺杆熔融混炼挤出，然后经风冷磨面切粒制成多功能塑料母粒。

 

实施例5

按以下质量百分比组成进行配比：碳酸钙90％（2μm，佛山太迪公司），高密度聚乙烯5.3％（牌号5502，中石化茂名分公司），有机色粉3.5%（市购），聚乙烯蜡1％（市购常规型号），抗氧剂1010和168各0.1%（瑞士汽巴公司）。上述物料准确称量后将聚乙烯、色粉、聚乙烯蜡和抗氧剂加入到加压式翻滚密炼机中，控制密炼室内的温度为150℃，转子转速为40r/min，密炼时间为3min，待物料熔融后分三次将滑石粉加入到密炼机中，每次投料间隔3min；物料全部加入后再密炼5min。上述密炼后的胶头经传输带输送到单螺杆挤出机的料斗里，经料斗内的切刀将胶头切成碎块，控制机筒各段温度为170℃，主机转速500r/min，经单螺杆熔融混炼挤出，然后经风冷磨面切粒制成多功能塑料母粒。

 

对本发明制备的多功能塑料母粒的效果进行以下对比实验：

                         表1  材料配方

	树脂及含量（%）	滑石粉添加量（%）	滑石粉填充多功能塑料母粒（实施例4制得）%	碳酸钙添加量（%）	碳酸钙填充多功能塑料母粒（实施例5制得）%
						配方1	均聚PP  64	36
配方2	均聚PP  60		40
						配方3	均聚PP  64			36
配方4	均聚PP  60				40

表2  阻燃材料性能对比表

Claims (9)

1.一种多功能塑料母粒，其特征在于由以下组分按质量百分比所制成：

无机填料 75～90％

载体  3～14％

颜料色粉 1~10%

分散剂 1~5%

抗氧剂0.5～2％。

2.如权利要求1所述的多功能塑料母粒，其特征在于，所述无机填料为碳酸钙、滑石粉、硅灰石、硫酸钡中的一种，粒径1~5μm。

3.如权利要求1所述的多功能塑料母粒，其特征在于，所述载体为聚丙烯、聚乙烯中的一种或两种的复合。

4.如权利要求3所述的多功能塑料母粒，其特征在于，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、三元共聚聚丙烯的一种或两种混合，聚丙烯的熔融指数为10～50g/10min，230℃,2.16KG；所述的聚乙烯为线性低密度聚乙烯，熔融指数为10～50g/10min，190℃,2.16KG。

5.如权利要求1所述的多功能塑料母粒，其特征在于，所述颜料色粉为无机颜料色粉或有机颜料色粉。

6.如权利要求1所述的多功能塑料母粒，其特征在于，所述分散剂为EVA或聚乙烯蜡。

7.如权利要求1所述的多功能塑料母粒，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫酯类抗氧剂、亚磷酸盐类抗氧剂或酯类抗氧剂。

8.权利要求1所述多功能塑料母粒的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将配比称量无机填料、载体、颜料色粉、分散剂和抗氧剂；

（2）先将50%无机填料、载体、颜料色粉和抗氧剂加入到加压式翻转密炼机中，控制密炼室内的温度为140～180℃，转子转速为20～80r/min，密炼时间为3～15min，待物料成团后，再把剩余无机填料加入到密炼机中，再密炼5~20min；

（3）上述密炼后的料团经传输带输送到单螺杆挤出机的料斗里，经料斗里的切刀切成碎块，然后通过挤压和重力作用下进入挤出机的机筒，经单螺杆挤出机熔融混炼挤出，经风冷磨面切粒制成多功能母粒。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述单螺杆挤出机的长径比为20～55，机筒温度为120～170℃，主机转速300～1000r/min。