CN102690440B - 一种塑料复合润滑剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于塑料助剂技术领域，具体涉及一种塑料复合润滑剂及其制造方法。包括球形或近似球形具润滑性的无机粉体的内核，及于外层包覆的接枝改性高分子蜡外壳。采用如下工艺步骤：a）接枝改性：将高分子蜡与接枝单体、引发剂及金属皂混合均匀后使用螺杆挤出机改性造粒；b）包覆粉体：使用包覆设备在接枝改性高分子蜡中包入球形或近似球形具润滑性的无机粉体。通过原料的优选和改进，以及工艺的优化将各组分合理的复合，形成的复合润滑剂在塑料加工中拥有良好的全温度范围内外润滑特性，兼顾热稳定、增容等功效；有利于简化改性塑料配方和工艺，提高塑料加工性能，降低成本。

Description

一种塑料复合润滑剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及塑料助剂技术领域，具体涉及一种塑料复合润滑剂及其制造方法。 

背景技术

随着人类社会的发展，塑料已经成为人类生活和生产中必不可少的材料；而塑料的加工则是使塑料为人类所利用的重要环节。 

塑料加工需要对塑料进行熔融，进而成型制品；在这一过程中必定伴随塑料熔体与加工机械、塑料熔体自身的摩擦。为减小这种摩擦，便于塑料加工，润滑剂成为了必不可少的塑料加工助剂。常用的塑料润滑剂有各种蜡类、脂肪酸类、金属皂类、脂肪族酰胺类等，其中各种蜡类用途最为广泛。蜡类润滑剂多数来自石油，如石蜡、液体石蜡、微晶蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡等。随着石油资源的逐渐紧张，蜡类润滑剂的价格持续上涨，导致塑料加工成本日益上升。 

塑料加工中除润滑剂外，还需要增塑剂、热稳定剂、增溶剂、增韧剂、增强剂、填料等各种助剂。传统塑料加工配方中各种助剂往往只起到单一的作用，为实现塑料制品优异的综合性能，塑料的配方需包含多种组分，导致其复杂程度增加，会产生成本增加、工艺不易控制、性能稳定性降低等问题。 

为降低成本或提升强度刚性等性能，无机粉体在塑料加工被大量应用，但大量添加无机粉体对塑料加工性能的影响非常明显，对润滑剂的依赖很大。球形或近似球形的无机粉体具有一定的润滑性能，对加工性能有一定帮助，但对塑料的力学性能影响较大。在塑料中同时添加不同种类的无机粉体，以平衡加工性能和力学性能的研究开展较多。但通过改性直接用粉体作为润滑剂还鲜有报道。 

公开号为CN 1302822 A的文献报道了一种聚乙烯蜡的接枝改性工艺，其使用马来酸酐对聚乙烯蜡进行接枝改性，为顺利加工挤出，其主要通过将工艺温度控制在90℃以下，从而降低熔体流动性来实现。经过接枝改性的聚乙烯蜡功能多样化，可提供润滑、脱模、增强等功能。但其存在聚乙烯蜡接枝的引发剂，接枝单体的种类和用量不合理；工艺温度范围太窄，实际生产难以控制；工艺温度低，反应不充分，接枝效果不明显等缺陷。 

公开号为CN 20203087 U的文献报道了一种包覆式聚乙烯蜡粉体，其将粉体分散于聚乙烯蜡中，用喷雾法制成包覆式粉体，应用于涂料或油墨中。其主要目的是通过包覆，平衡聚乙烯蜡和粉体的密度，使其更稳定的分散，不至于在涂料或油墨中上浮或下沉。其对聚乙烯蜡未进行改性处理，对无机粉体未进行优选，两者复合后功能单一，没有对聚乙烯蜡和粉体复合后在塑料中的适应性进行有针对性的优化。 

通过用其他物质替代或改进性能来减少以石油为原料的蜡的使用量，增加增强其功能；在产品性能不受影响的前提下简化塑料加工的配方，减少各种助剂的用量；优化无机粉体添加量大的塑料配方的加工性和力学性能，充分挖掘无机粉体的多种功能等问题是塑料加工中重要的技术问题。 

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种塑料复合润滑剂及其制造方法。该塑料复合润滑剂在塑料加工中拥有良好的全温度范围内外润滑特性，兼顾热稳定、增容等功效。 

具体的，本发明采用以下产品技术方案：一种塑料复合润滑剂，其特征是具有30～80％质量比的接枝改性高分子蜡外壳，内部包覆20～70％质量比的球形或近似球形具润滑性的无机粉体内核。 

为使复合润滑剂具有润滑性以外的增容、偶联、表面活性等优异的综合性能，进一步的产品技术方案是：所述的接枝改性高分子蜡外壳为接枝改性聚乙烯蜡、接枝改性聚丙烯蜡、接枝改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物蜡中的一种或多种。接枝改性引入了极性基团，增加了高分子蜡的表面张力。 

为保证复合润滑剂的润滑性相比普通高分子蜡不过多损失，进一步的产品技术方案是：所述的球形或近似球形具润滑性的无机粉体内核是球形或近似球形的滑石粉、玻璃微珠、硫酸钡、石墨、二硫化钼、硫化钙、二氧化硅、氧化铝、高岭土、蒙脱土、闪透石、蛇纹石中的一种或多种。球形或近似球形的无机粉体分布于塑料大分子间，可增加分子间距，降低位阻，有利于提高塑料熔体流动性。 

为使复合润滑剂易分散，适应不同种类塑料的加工，球形或近似球形具润滑性的无机粉体大小为300～ 1200目。 

本发明采用以下制造技术方案：一种塑料复合润滑剂及其制造方法，其特征是采用如下工艺步骤： 

a）将高分子蜡与接枝单体、引发剂及金属皂混合均匀后使用螺杆挤出机挤出造粒；

b）使用包覆设备在接枝改性高分子蜡中包入球形或近似球形具润滑性的无机粉体。

为实现高分子蜡的接枝改性，进一步的制造技术方案是：所述的接枝改性工艺步骤中各组分的质量比为高分子蜡50～98％，接枝单体1～15％，引发剂0.1～1.5％，金属皂0～35％。 

为降低挤出造粒的难度，提升高分子蜡接枝率，更进一步的制造技术方案是：所述的接枝改性工艺步骤中高分子蜡为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物蜡中的一种或多种，其中聚乙烯蜡为聚乙烯裂解制得；接枝单体为复配的马来酸酐和丙烯酸或复配的α-甲基丙烯酸和丙烯酸；引发剂为复配的过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酰；金属皂为硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸镁中的一种或多种。不同种类蜡的熔体流动性不同，混合使用可对挤出造粒的熔体流动性进行调控；复配的两种接枝单体可发生交替共聚，使接枝链长增加；半衰期长和短的引发剂复配，可平衡整个挤出过程引发剂浓度；使接枝反应更充分，较高熔点的金属皂的加入可调控挤出熔体的流动性。 

通过配方的优化，高分子蜡的挤出温度范围得以扩大，为使接枝反应更充分，以上制造技术方案中接枝改性工艺步骤中螺杆挤出机为反应式双螺杆挤出机，工艺温度为90~150℃，其中机头可选择较低温度使造粒更顺利。 

为实现接枝改性高分子蜡外壳对球形或近似球形具润滑性的无机粉体内核的良好包覆，进一步的制造技术方案是：所述的包覆粉体工艺步骤中包覆设备为连续式粉体包覆改性机，改性机转速1500～3000r/min，改性温度80～120℃。连续式粉体包覆改性机拥有包覆率高、速度快、连续生产等优点，使用其作为包覆设备，能有效提高生产效率。 

本发明一种塑料复合润滑剂及其制造方法有以下明显优势。 

通过对高分子蜡进行接枝改性，使其拥有极性，在保持润滑特性的同时还能取得增容作用，有利于塑料中不同组分的相容性提高，改善力学性能，适用的塑料品种也得以增加；通过不同种类高分子蜡的混合，如聚乙烯蜡和聚丙烯蜡的混合，可以适用于更多种类的塑料加工，同时使其加工温度范围得以扩大，降低了接枝时的挤出造粒难度；加入金属皂这种同时具有内外润滑性、热稳定作用、表面活性的物质，使高分子蜡的润滑性进一步加强的同时也具备了金属皂的优点，同时金属皂较高的熔点也有利于高分子蜡反应挤出造粒。 

通过对无机粉体的优选，使用本身具有润滑性能的球形或近似球形的无机粉体，使无机粉体取代了一部分高分子蜡，降低整体成本；通过接枝改性高分子蜡对无机粉体的包覆，形成了类型偶联剂处理的效果，加入塑料中对力学性能产生有利影响，特别是在高无机粉体添加量的塑料配方中，由于不同粉体的协同作用，性能能得到很大改善；使用连续包覆技术，在提高生产效率的同时降低了生产成本。 

本发明一种塑料复合润滑剂实现了通过用其他物质替代或改进性能来减少以石油为原料的蜡的使用量，增加增强其功能；在产品性能不受影响的前提下简化塑料加工的配方，减少各种助剂的用量；优化无机粉体添加量大的塑料配方的加工性和力学性能，充分挖掘无机粉体的多种功能等重要突破。本发明一种塑料复合润滑剂在塑料加工中拥有良好的全温度范围内外润滑特性，兼顾热稳定、增容等功效；有利于简化改性塑料配方和工艺，提高塑料加工性能，降低成本。 

以下通过具体的实施例再对本发明的上述内容作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明所述主题的范围仅限于此。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。 

具体实施例

实施例1 

本实施中润滑粉体的组成成分如下： 

内核：球形硫酸钡，质量比40％； 

外壳：接枝改性高分子蜡，质量比60％。 

外壳的接枝改性的配方如表1： 

表1 

外壳接枝挤出温度90～120℃，其中进料段90℃，机头温度100℃。 

包覆的工艺条件为转速2000r/min，温度110℃。 

将最终粉体按1％加入聚乙烯塑料中共混造粒。 

实施例一对比纯聚乙烯造粒的各项性能数据如表2： 

表2 

从表2可以看出，加入本发明塑料复合润滑剂后聚乙烯的流动性增加，加工性得到了改善；同时力学性能未受明显影响。 

实施例2 

本实施中润滑粉体的组成成分如下： 

内核：玻璃微珠，质量比60％； 

外壳：接枝改性高分子蜡，质量比40％。 

外壳的接枝改性的配方如表2： 

表3 

外壳接枝挤出温度90～130℃，其中进料段90℃，机头温度110℃。 

包覆的工艺条件为转速2300r/min，温度115℃。 

将最终粉体按5％加入聚丙烯塑料中另添加40％碳酸钙共混造粒。 

实施例二对比纯聚丙烯及聚丙烯加40％造粒的各项性能数据如表4： 

表4 

从表4可以看出，加入本发明塑料复合润滑剂后的40％碳酸钙填充聚丙烯的流动性增加较多，加工性得到了改善，且相比纯聚丙烯没有明显下降；力学性得到改善，接近于纯聚丙烯；同时本实施例对断裂伸长率也有所改善，避免了过多填料使塑料变脆的问题。 

Claims (5)

1.一种塑料复合润滑剂，其特征是具有30～80％质量比的接枝改性高分子蜡外壳，内部包覆20～70％质量比的球形或近似球形具润滑性的无机粉体内核，接枝改性高分子蜡外壳组分的质量比为高分子蜡48.5%～98.9％，接枝单体1～15％，引发剂0.1～1.5％，金属皂0～35%；所述的高分子蜡为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物蜡中的一种或多种；接枝单体为复配的马来酸酐和丙烯酸或复配的α-甲基丙烯酸和丙烯酸；引发剂为过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酰；金属皂为硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸镁中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的一种塑料复合润滑剂，其特征是所述的球形或近似球形具润滑性的无机粉体内核是球形或近似球形的滑石粉、玻璃微珠、硫酸钡、石墨、二硫化钼、硫化钙、二氧化硅、氧化铝、高岭土、蒙脱土、闪透石、蛇纹石中的一种或多种。

3.一种权利要求1或2所述的一种塑料复合润滑剂的制造方法，其特征是采用如下工艺步骤：

a）将质量比为48.5%～98.9％的高分子蜡，1～15％的接枝单体，0.1～1.5％的引发剂，0～35％的金属皂混合均匀后使用螺杆挤出机挤出造粒，成为接枝改性高分子蜡；

b）使用包覆设备在步骤a）生成的接枝改性高分子蜡中包入球形或近似球形具润滑性的无机粉体，包覆比例为接枝改性高分子蜡外壳质量30～80％，内部球形或近似球形具润滑性的无机粉体内核质量20～70％。

4.根据权利要求3所述的一种塑料复合润滑剂的制造方法，其特征是所述的工艺步骤a）中螺杆挤出机为反应式双螺杆挤出机，改性的工艺温度为90~150℃。

5.根据权利要求3所述的一种塑料复合润滑剂的制造方法，其特征是所述的工艺步骤b）中使用的包覆设备为连续式粉体包覆改性机，改性机转速1500～3000r/min，改性温度80～120℃。