CN103265775A - 一种超细煅烧高岭土填充塑料材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超细煅烧高岭土填充塑料材料及其制备方法，其主要成分为：树脂180～230份，增塑剂20～45份，润滑剂5～10份，热稳定剂5～10份，钛白粉10～15份，高岭土4～10份。其制备方法是先将树脂与各类添加剂捏合，然后进行混炼，静置熟化后对塑料进行反炼，最后压延制得塑料成品。本发明将超细煅烧高岭土部分代替塑料中钛白粉，高岭土/钛白粉混合填充塑料比钛白粉填充塑料的抗冲击性、拉伸强度、弯曲强度和耐热老化性都有所提升。同时，高岭土填充塑料明显降低塑料制品的成本，提高了经济效益，同时扩展了高岭土的应用领域，提高了高岭土的附加值。

Description

一种超细煅烧高岭土填充塑料材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种填充剂，特别是一种适用于塑料行业的超细煅烧高岭土填充塑料材料及其制备方法。 

背景技术

塑料工业在国民生活中占有举足轻重的作用。填料可以提高塑料的拉伸强度，改善塑料的加工性能，并降低产品成本。开发高效率、低成本的填料是塑料行业的最重视的课题。 

目前我国在塑料工业中应用的填料主要以钛白粉、轻质碳酸钙和重质碳酸钙为主，年均使用量巨大，在不影响原有塑料使用性能基础上开发廉价填料替代品，有助于降低塑料制品成本，提高相关企业的利润空间和竞争优势。 

高岭土在国民经济和日常生活中有着广泛的应用，储存量巨大且价格低廉，在造纸工业中可以用作填料或涂料，从而改善纸张的性能；在橡胶、塑料等有机产品中可以用作填料，增加制成品的力学强度、耐热老化性等。 

高岭土作为填料和补强剂，可提高塑料制品质量。在塑料中掺入高岭土后，能改善塑料制品的物理化学性能，可提高塑料制品的抗冲击性、拉伸强度、弯曲强度和耐热老化性。与此同时，可明显降低橡胶制品的成本，提高经济效益，同时扩展了高岭土的应用领域，提高了高岭土的附加值。 

发明内容

本发明的目的是提供一种超细煅烧高岭土填充塑料材料及其制备方法，该方法采用了超细煅烧高岭土部分代替塑料中钛白粉，在保证不降低塑料性能的前提下，提高了填充塑料的抗冲击性、拉伸强度、弯曲强度和耐热老化性。同时，高岭土填充塑料明显降低塑料制品的成本，提高了经济效益。 

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的： 

一种超细煅烧高岭土填充塑料材料，包括下述重量份的原料： 

树脂                   180～230； 

增塑剂                  20～45； 

润滑剂                  5～10； 

热稳定剂                5～10； 

钛白粉                  10～15； 

高岭土                  4～10。 

进一步地，所述树脂为聚氯乙烯PVC、聚乙烯PE或聚丙烯PP中的一种或多种。 

进一步地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂DOP、邻苯二甲酸二壬酯DINP或邻苯二甲酸二异癸酯DIDP中的一种或多种。 

进一步地，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂醇或用脂肪酸酰胺中的一种或多种。 

进一步地，所述热稳定剂为二月桂酸二丁基锡、硬脂酸锌或三碱式硫酸铅中的一种或多种。 

进一步地，所述高岭土采用超细煅烧高岭土，其白度≧93.2%、分散性≤50、吸油值≤60，325目筛余物≤0.003%、D50=0.9μm。 

相应地，本发明还给出了超细煅烧高岭土填充塑料材料的制备方法，包括以下步骤： 

步骤1，捏合： 

将重量份数为180～230份树脂、10～15份钛白粉和4～10份高岭土加入高速混合机内搅拌，将5～10份热稳定剂、5～10份润滑剂和20～45份增塑剂中的三分之一量配成浆料加入到混合机内，在1000～2000rpm/min转速下，剩余三分之二量的增塑剂预热到60～100℃，然后通过料孔加入到混合机内，混合5～15min，将混合均匀的原料置于90～150℃的烘箱中，烘干20～50min后备用； 

步骤2，塑炼： 

将双辊开炼机的前辊升温至130～160℃，后辊升温至120～150℃，将步骤1的原料加到双辊筒的上表面进行塑化、翻炼8-15min，在辊距0.5mm以下薄通两次后，将辊距调至1.5mm～1.8mm打包下料； 

步骤3，静置熟化： 

将塑炼好的塑料静置2～5h进行熟化； 

步骤4，塑料反炼： 

将静置熟化的塑料反炼10min～20min，消除气泡； 

步骤5，压制成型： 

将反炼好的塑料片剪裁成小块，放置在模具中，在平板硫化机150～180℃条件下预热5～15分钟，随后150～190℃、8～16MPa条件下压延5～20分钟即得超细煅烧高岭土填充塑料材料。 

需注意，压制成型之前，模具先涂一层脱模剂，模具上下各放一层聚四氟乙烯布，加压过程中，反复加压、泄压2～4次，充分消除塑料中的气泡。 

本发明使用超细煅烧高岭土部分代替塑料中钛白粉，超细煅烧高岭土在塑料中的作用机理在于： 

（1）填料的堆砌机理。球-球堆砌的最大理论密度：最粗颗粒的堆砌决定了该体系的总体积，然后加入较细的颗粒，则被置于最粗颗粒之间的空隙之中，因而总体积不变。这种较细颗粒之间仍然存在空隙，这些空隙在被更细的颗粒所占据，即为几何级数排列。影响这种几何级数排列的因素是：堆砌最后剩下的最小空隙及颗粒大小的分布曲线。分布曲线较宽的为好；球-球堆砌的最小理论密度：用单一的粒径，可使填料之间堆砌得最疏松，填料含量最小。最小密堆砌体系可以改进物料的粘度，如纤维状填料或长针状填料，它们在静态情况下难于小户取向，而形成松懈的集团，占据较大的体积。它们可降低物料的粘度。最大堆砌体系实际上是产生浓缩作用，当物料体积相同时，用小球取代大球，相对整体体积减小，使密度增大。这种理论是为了在保证不降低塑料性能的前提下，尽量使材料中不存留空隙，填充量越大，则材料会越好，成本还会有所降低。 

（2）填料补强机理。在一定条件下，填料粒子内外表面上与高分子链可形成一些吸附点和化学作用点，然后形成化学交联网、缠结网、填料高分子网，填料粒子分散在塑料体网络中，形成一种多相复合材料，补强作用的大小取决 于塑料本身的本体结构、填充粒子用量、比表面及大小、表面活性、粒子大小及分布、相结构以及粒子在高聚物中聚散和分散等。 

本发明与现有技术相比具有的优点：超细煅烧高岭土部分代替塑料中钛白粉，高岭土/钛白粉混合填充塑料比钛白粉填充塑料的抗冲击性、拉伸强度、弯曲强度和耐热老化性都有所提升。同时，高岭土填充塑料明显降低塑料制品的成本，提高了经济效益。同时扩展了高岭土的应用领域，提高了高岭土的附加值。 

具体实施方式

下面给出本发明的超细煅烧高岭土填充塑料材料制备方法，但不限于下述实施方式。 

该超细煅烧高岭土填充塑料材料的制备方法包括以下步骤： 

步骤1，捏合： 

将重量份数为180～230份树脂、10～15份钛白粉和4～10份高岭土加入高速混合机内搅拌，将5～10份热稳定剂、5～10份润滑剂和20～45份增塑剂中的三分之一量配成浆料加入到混合机内，在1000～2000rpm/min转速下，剩余三分之二量的增塑剂预热到60～100℃，然后通过料孔加入到混合机内，混合5～15min，将混合均匀的原料置于90～150℃的烘箱中，烘干20～50min后备用； 

步骤2，塑炼： 

将双辊开炼机的前辊升温至130～160℃，后辊升温至120～150℃，将步骤1的原料加到双辊筒的上表面进行塑化、翻炼8～15min，在辊距0.5mm以下薄通两次后，将辊距调至1.5～1.8mm打包下料； 

步骤3，静置熟化： 

将塑炼好的塑料静置2～5h进行熟化； 

步骤4，塑料反炼： 

将静置熟化的塑料反炼10min～20min，消除气泡； 

步骤5，压制成型： 

将反炼好的塑料片剪裁成小块，放置在模具中，压制成型之前，模具先涂一层脱模剂，模具上下各放一层聚四氟乙烯布，加压过程中，反复加压、泄压2～ 4次，充分消除塑料中的气泡；然后在平板硫化机150～180℃条件下预热5～15分钟，随后150～190℃、8～16MPa条件下压延5～20分钟即得超细煅烧高岭土填充塑料材料。 

上述树脂为聚氯乙烯PVC、聚乙烯PE或聚丙烯PP中的一种或多种。 

上述增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂DOP、邻苯二甲酸二壬酯DINP或邻苯二甲酸二异癸酯DIDP中的一种或多种。 

上述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂醇或用脂肪酸酰胺中的一种或多种。 

上述热稳定剂为二月桂酸二丁基锡、硬脂酸锌或三碱式硫酸铅中的一种或多种。 

上述高岭土采用超细煅烧高岭土，其白度≧93.2%、分散性≤50、吸油值≤60，325目筛余物≤0.003%、D50=0.9μm。 

下面通过具体实施例对本发明做进一步详细说明。 

若无特殊说明下述材料均以重量份数计。 

实施例1 

步骤1：捏合。将200份PVC和11.2份钛白粉和4.8份高岭土混合料加入高速混合机内搅拌，将6份二月桂酸二丁基锡、6份硬脂酸钙和10份DOP配成浆料加入到混合机内，在1500rpm/min转速下，把预热到90℃的20份DOP通过料孔加入到混合机内，混合时间10min，使原料混合均匀。将混合好的原料放在100℃的烘箱里烘干30min。 

步骤2：塑炼。将双辊开炼机的前辊升温至151℃，后辊升温至137℃。温度太高会导致PVC分解，温度过低的时候PVC会不能溶解，不能包辊加工。到达规定温度后，将混合好的原料加到双辊筒的上表面，塑化后的物料割下，待全部塑化后调整辊距，左右割刀翻炼，加工时间为10min后，薄通两次（辊距0.5mm以下）后，物料色泽均匀且表面有光泽，可将辊距调至1.6mm打包下料。 

步骤3：静置熟化。将塑炼好的塑料静置3h进行熟化。 

步骤4：塑料反炼。将静置熟化的塑料反炼15min，消除气泡。 

步骤5：压制成型。将反炼好的塑料片剪裁成小块，放置在模具中，压制成 型之前，模具先涂一层脱模剂，模具上下各放一层聚四氟乙烯布，加压过程中，反复加压、泄压2～4次，充分消除塑料中的气泡；在平板硫化机175℃条件下预热8分钟，随后175℃、12MPa条件下压延10分钟即可取出。 

实施例2 

步骤1：捏合。将180份PE和15份钛白粉和10份高岭土混合料加入高速混合机内搅拌，将5份硬脂酸锌、5份硬脂酸钙硬脂醇和15份DINP配成浆料加入到混合机内，在1000rpm/min转速下，把预热到100℃的30份DINP通过料孔加入到混合机内，混合时间15min，使原料混合均匀。将混合好的原料放在150℃的烘箱里烘干20min。 

步骤2：塑炼。将双辊开炼机的前辊升温至160℃，后辊升温至150℃。温度太高会导致PVC分解，温度过低的时候PVC会不能溶解，不能包辊加工。到达规定温度后，将混合好的原料加到双辊筒的上表面，塑化后的物料割下，待全部塑化后调整辊距，左右割刀翻炼，加工时间为8min后，薄通两次（辊距0.5mm以下）后，物料色泽均匀且表面有光泽，可将辊距调至1.8mm打包下料。 

步骤3：静置熟化。将塑炼好的塑料静置2h进行熟化。 

步骤4：塑料反炼。将静置熟化的塑料反炼10min，消除气泡。 

步骤5：压制成型。将反炼好的塑料片剪裁成小块，放置在模具中，压制成型之前，模具先涂一层脱模剂，模具上下各放一层聚四氟乙烯布，加压过程中，反复加压、泄压2～4次，充分消除塑料中的气泡；在平板硫化机180℃条件下预热5分钟，随后150℃、16MPa条件下压延5分钟即可取出。 

实施例3 

步骤1：捏合。将230份PVC和10份钛白粉和4份高岭土混合料加入高速混合机内搅拌，将10份二月桂酸二丁基锡、10份硬脂酸钙和6份DOP配成浆料加入到混合机内，在2000rpm/min转速下，把预热到60℃的14份DOP通过料孔加入到混合机内，混合时间5min，使原料混合均匀。将混合好的原料放在90℃的烘箱里烘干50min。 

步骤2：塑炼。将双辊开炼机的前辊升温至130℃，后辊升温至120℃。温 度太高会导致PVC分解，温度过低的时候PVC会不能溶解，不能包辊加工。到达规定温度后，将混合好的原料加到双辊筒的上表面，塑化后的物料割下，待全部塑化后调整辊距，左右割刀翻炼，加工时间为15min后，薄通两次（辊距0.5mm以下）后，物料色泽均匀且表面有光泽，可将辊距调至1.5mm打包下料。 

步骤3：静置熟化。将塑炼好的塑料静置5h进行熟化。 

步骤4：塑料反炼。将静置熟化的塑料反炼20min，消除气泡。 

步骤5：压制成型。将反炼好的塑料片剪裁成小块，放置在模具中，压制成型之前，模具先涂一层脱模剂，模具上下各放一层聚四氟乙烯布，加压过程中，反复加压、泄压2～4次，充分消除塑料中的气泡；在平板硫化机150℃条件下预热15分钟，随后190℃、8MPa条件下压延20分钟即可取出。 

下面给出表1进一步说明本发明超细煅烧高岭土填充塑料材料的产品性能。 

表1产品性能如下： 

本发明利用超细煅烧高岭土部分代替塑料中钛白粉，高岭土/钛白粉混合填充塑料比钛白粉填充塑料的抗冲击性、拉伸强度、弯曲强度和耐热老化性都有所提升。同时，高岭土填充塑料明显降低塑料制品的成本，提高了经济效益。同时扩展了高岭土的应用领域，提高了高岭土的附加值。 

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。 

Claims (8)

1.一种超细煅烧高岭土填充塑料材料，其特征在于，包括下述重量份的原料：

树脂                           180～230；

增塑剂                         20～45；

润滑剂                         5～10；

热稳定剂                       5～10；

钛白粉                         10～15；

高岭土                         4～10。

2.根据权利要求1所述的超细煅烧高岭土填充塑料材料，其特征在于，所述树脂为聚氯乙烯、聚乙烯或聚丙烯中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的超细煅烧高岭土填充塑料材料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二壬酯或邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的超细煅烧高岭土填充塑料材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂醇或用脂肪酸酰胺中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的超细煅烧高岭土填充塑料材料，其特征在于，所述热稳定剂为二月桂酸二丁基锡、硬脂酸锌或三碱式硫酸铅中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的超细煅烧高岭土填充塑料材料，其特征在于，所述高岭土采用超细煅烧高岭土，其白度≧93.2%、分散性≤50、吸油值≤60，325目筛余物≤0.003%、D50=0.9μm。

7.一种基于权利要求1所述的超细煅烧高岭土填充塑料材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，捏合：

将重量份数为180～230份树脂、10～15份钛白粉和4～10份高岭土加入高速混合机内搅拌，将5～10份热稳定剂、5～10份润滑剂和20～45份增塑剂中的三分之一量配成浆料加入到混合机内，在1000～2000rpm/min转速下，剩余三分之二量的增塑剂预热到60～100℃，然后通过料孔加入到混合机内，混合5～15min，将混合均匀的原料置于90～150℃的烘箱中，烘干20～50min后备用；

步骤2，塑炼：

将双辊开炼机的前辊升温至130～160℃，后辊升温至120～150℃，将步骤1的原料加到双辊筒的上表面进行塑化、翻炼8-15min，在辊距0.5mm以下薄通两次后，将辊距调至1.5mm～1.8mm打包下料；

步骤3，静置熟化：

将塑炼好的塑料静置2～5h进行熟化；

步骤4，塑料反炼：

将静置熟化的塑料反炼10min～20min，消除气泡；

步骤5，压制成型：

将反炼好的塑料片剪裁成小块，放置在模具中，在平板硫化机150～180℃条件下预热5～15分钟，随后150～190℃、8～16MPa条件下压延5～20分钟即得超细煅烧高岭土填充塑料材料。

8.根据权利要求7所述的超细煅烧高岭土填充塑料材料的制备方法，其特征在于，所述步骤5中压制成型之前，模具先涂一层脱模剂，模具上下各放一层聚四氟乙烯布，加压过程中，反复加压、泄压2～4次。