CN103333397A

CN103333397A - 一种可增加塑料制品强度和韧度的填充母料及其制备方法

Info

Publication number: CN103333397A
Application number: CN2013103105848A
Authority: CN
Inventors: 陈沙; 王红兵; 马兴玉; 王增礼
Original assignee: HENAN HUIQIANG NEW ENERGY MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HENAN HUIQIANG NEW ENERGY MATERIAL TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2033-07-23
Also published as: CN103333397B

Abstract

本发明属于塑料制品制备技术领域，具体涉及一种可增加塑料制品强度和韧度的填充母料及其制备方法。该填充母料由无机粉体、分散剂、润滑剂、偶联剂、热稳定剂及载体树脂制备而成，其中无机粉体为过1800～2000目筛，平均粒径的6～8微米的滑石粉和云母粉按1︰1质量比复配而成混合物。本发明所提供的填充母料，主要用于替代现有塑料制品原料中的部分合成树脂。相较于现有技术，本发明所提供的填充母料，成本低廉，替代部分合成树脂后，可大幅降低生产成本；同时具有提高生产效率、改进产品机械性能、提高塑料制品耐热温度等优点，添加本发明所提供的填充母料所制备的塑料制品，尤其是薄膜制品，适于印刷及用于食品和医疗包装行业。

Description

一种可增加塑料制品强度和韧度的填充母料及其制备方法

技术领域

本发明属于塑料制品制备技术领域，具体涉及一种可增加塑料制品强度和韧度的填充母料及其制备方法。

背景技术

塑料制品因其性能优良、用途广泛，已深入到工业生产和人们日常生活的各个角落。随着人们环保意识的增强和对于塑料制品性能需求的不断提高，对于用于直接制备塑料制品的母料配方也在不断改进过程中。其中无机粉体填充的改性母料自20世纪80年代初期进入市场以来，由于其价格低廉，性能优良，可以改善塑料制品的某些物理性能，替代一部分的合成树脂，并且其生产工艺简单、投资较小，具有显著的经济效益和社会效益，因此无机粉体填充的改性母料已经成为现有塑料制品的主要原材料之一，而无机粉体填充的改性母料的生产和制备也成为了塑料工业中近年来发展最快的新兴行业。

当前，我国已成为塑料制品生产的世界性大国，年产量已超过4000万吨，仅次于美国，并且每年还在以两位数的增长速度快速发展。塑料制品的大量使用，在给人类生活带来了方便、快捷和实用等诸多好处的同时，也给自然环境带来了巨大的威胁，尤其是地膜、餐盒、塑料包装袋等一次性塑料制品所造成的“白色污染”问题，已严重影响到人类的生存和发展。随着国家对环保的重视度日益提高，在颁布实施节能减排、回收再生等相关环保政策的同时，加大了对塑料制品用母料配方研发的投入，其中，用无机粉体改性高分子集合物替代一部分合成树脂是一个可行的解决方法，并且已经有一些国家在这方面走在了前列。日本规定，方便袋和超市购物袋等塑料制品中碳酸钙或者滑石粉等矿物的含量必须30%以上。通过这一规定，日本节约了大量石化资源，而且由于加入无机填料的塑料制品在燃烧时基本不冒黑烟、不熔融滴落，不会产生有毒的气体，因此也促进了日本相关环保工作的开展。

进入21世纪以来，随着石油价格的快速上涨，塑料制品所用各种合成树脂原料也是水涨船高，从而造成塑料制品成本居高不下，也严重影响了其在工业和人们日常生活中的使用。由于无机填料成本低廉，适当添加不仅不会影响塑料制品的性能，还能起到改善甚至增强塑料制品相关性能的作用，最重要的是，通过添加无机填料，可以大幅降低生产成本，同时有利于相关环保工作的开展，因此加强无机填料的改性母料配方的研发将是今后一段时期内塑料制品行业研发的热点和难点工作。

目前已有一些较为典型的研究成果，如：中国专利CN1181128C公开了一种聚烯烃填充母料及其生产方法，其通过添加无机粉体碳酸钙来改善产品性能，但是此专利中并未提及粉体粒径。中国专利CN100398586C公开了一种塑料薄膜用填充母料及其制备方法，通过添加平均粒径为5～8微米的滑石粉和碳酸钙的复配物来改善薄膜性能，但是存在降低了薄膜制品的透明度、光泽度和力学性能下降的缺陷。中国专利CN101348586A公开了一种透明增强填充母料及其制备方法，采用的是加入1200～1500目的透明玻璃粉来改善产品性能，但是由于所用无机粉体的莫氏硬度为6左右，对加工设备磨损大，因此推广意义有限。中国专利CN100592979C公开了一种聚烯烃全透明母料及其制备方法，采用的无机粉体为1250目的元明粉，即无水硫酸钠，而这种粉体是一种水溶性的无机盐，可严重腐蚀加工设备，且所制备的塑料制品不能用于食品包装，因此其应用范围也比较有限。综上，现有的通过添加无机粉体所制备的塑料制品产品性能虽然在某些方面得到了改善，但是普遍存在力学性能下降、透明度下降的问题，因此提供一种可以增加塑料制品韧度和强度的母料配方具有十分重要的意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种可以增加塑料制品强度和韧度的填充母料及其制备方法。

本发明技术方案如下：

一种增加塑料制品强度和韧度的填充母料，由以下原料制备而成：无机粉体、分散剂、润滑剂、偶联剂、热稳定剂及载体树脂；

上述无机粉体为滑石粉和云母粉按1︰1质量比复配而成的混合物；

上述的分散剂为聚乙烯蜡、EVA蜡、固体石蜡和氧化聚乙烯蜡中一种或几种任意比例的混合物；

上述的润滑剂为EBS、油酸酰胺和聚丙烯蜡中一种或几种任意比例的混合物；

上述的偶联剂为硬脂酸、硅烷偶联剂、钛酸酯和铝酸酯中一种或几种任意比例的混合物；

上述的热稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸钡中一种或几种任意比例的混合物；

上述的载体树脂为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯中一种或几种任意比例的混合物。

所述增加塑料制品强度和韧度的填充母料，各原料以质量百分比计，无机粉体为65～80%，分散剂为2～5%，润滑剂为1～3%，偶联剂为3～6%，热稳定剂为.5～1.5%，

载体树脂为12～27%。

所述增加塑料制品强度和韧度的填充母料，无机粉体为过1800～2000目筛，平均粒径的6～8微米的超细无机粉体。

所述增加塑料制品强度和韧度的填充母料在制备聚乙烯薄膜中的应用，按40%以下的质量比添加该填充母料替代部分乙烯原料。

所述增加塑料制品强度和韧度的填充母料在制备聚乙烯薄膜中的应用，按20%的质量添加该填充母料替代部分乙烯原料。

一种增加塑料制品强度和韧度的填充母料的制备方法，包括以下步骤：

（1）各原料按下列质量百分比计进行备料，无机粉体为65～80%，分散剂为2～5%，润滑剂为1～3%，偶联剂为3～6%，热稳定剂为.5～1.5%，

载体树脂为12～27%；

（2）先将高速混合机升温至110～120℃，恒温10～20分钟；

（3）投入步骤（1）准备的超细无机粉体和偶联剂到混合机中进行活化处理，即先启动低速搅拌1～2min，然后启动高速搅拌混合8～12min，至料温达到100～105℃；

（4）然后投入步骤（1）准备的分散剂、润滑剂和热稳定剂，继续高速搅拌直到料温达到115～120℃；

（5）随后转换成低速搅拌，并迅速投入步骤（1）准备的载体树脂搅拌混合1～2min，放料冷却；

（6）将步骤（5）所得物料经挤出、造粒后即得可增加塑料制品强度、韧度和透明度的母料。

步骤（6）所述挤出、造粒为在110～160℃采用平行双螺杆挤出造粒机进行。

本发明所提供的可增加塑料制品强度和韧度的填充母料，主要用于替代现有塑料制品原料中的部分合成树脂。相较于现有技术，本发明所提供的填充母料，成本低廉，替代部分合成树脂后，可大幅降低生产成本；本发明所提供的填充母料，由于其中的无机粉体经过了特殊的表面偶联活化处理，在替代部分合成树脂后，可显著降低混合物料的体系粘度，降低体系挤出压力，提高生产效率，同时由于填充母料具有高导热性，所制备的塑料制品冷却成型速度较快，使产品出现各向异性，有助于产品机械性能的提高；由于滑石粉和云母粉微粒在混合体系中具有成核剂的作用，改变了体系中聚烯烃的结晶特性，从而显著提高了添加本发明所提供的填充母料塑料制品的耐热温度；随着本发明所提供的填充母料在塑料制品原料中含量的增加，塑料制品的透明度会有所降低，但实验验证，在低压透明薄膜制品中添加15%的本发明所提供的填充母料基本不影响薄膜的透光性，在高压透明薄膜制品中添加10%的本发明所提供的填充母料基本不影响薄膜的透光性，而如果是白色薄膜制品，即使添加到30%的本发明所提供的填充母粒仍然可以维持塑料制品良好的拉伸强度和透光亮度；添加本发明所提供的填充母料所制备的塑料制品，尤其是薄膜制品，适于印刷及用于食品和医疗包装行业。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1

以制备100公斤的可增强塑料制品强度和韧度的填充母料为例，各原料配方如下：滑石粉40公斤，云母粉40公斤，聚乙烯蜡2公斤，EBS 2公斤，铝酸酯3.5公斤，硬脂酸钙0.5公斤，高密度聚乙烯12公斤。

填充母粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）先将高速混合机升温至110～120℃，恒温10～20分钟；

（2）投入滑石粉、云母粉及铝酸酯到混合机中进行活化处理，即先启动低速搅拌1～2mins，然后启动高速搅拌混合8～12mins，至料温达到100～105℃；

（3）然后投入聚乙烯蜡、EBS、硬脂酸钙，继续高速搅拌直到料温达到115～120℃；

（4）随后转换成低速搅拌，并迅速投入高密度聚乙烯搅拌混合1～2mins后放料冷却；

（5）将步骤（4）所得物料通过平行双螺杆挤出造粒机在110～160℃挤出，风冷热切造粒。

实施例2

以制备100公斤的可增强塑料制品强度和韧度的填充母料为例，各原料配方如下：滑石粉35公斤，云母粉35公斤，聚乙烯蜡5公斤，EBS 1公斤，钛酸酯3公斤，硬脂酸锌1公斤，高密度聚乙烯20公斤。

填充母粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）先将高速混合机升温至110～120℃，恒温10～20分钟；

（2）投入滑石粉、云母粉及钛酸酯到混合机中进行活化处理，即先启动低速搅拌1～2mins，然后启动高速搅拌混合8～12mins，至料温达到100～105℃；

（5）将步骤（4）所得物料通过平行双螺杆挤出造粒机在120～160℃挤出，风冷热切造粒。

实施例3

以制备100公斤的可增强塑料制品强度和韧度的填充母料为例，各原料配方如下：滑石粉32.5公斤，云母粉32.5公斤，EVA蜡2.5公斤，聚丙烯蜡1公斤，钛酸酯3公斤，硬脂酸锌1.5公斤，高密度聚乙烯27公斤。

填充母粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）先将高速混合机升温至110～120℃，恒温10～20分钟；

（3）然后投入EVA蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸锌，继续高速搅拌直到料温达到115～120℃；

实施例4

以制备100公斤的可增强塑料制品强度和韧度的填充母料为例，各原料配方如下：滑石粉32.5公斤，云母粉32.5公斤，固体石蜡4.5公斤，聚丙烯蜡3公斤，铝酸酯6公斤，硬脂酸钡1.5公斤，低密度聚乙烯20公斤。

填充母粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）先将高速混合机升温至110～120℃，恒温10～20分钟；

（3）然后投入固体石蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钡，继续高速搅拌直到料温达到115～120℃；

（4）随后转换成低速搅拌，并迅速投入低密度聚乙烯搅拌混合1～2mins后放料冷却；

（5）将步骤（4）所得物料通过平行双螺杆挤出造粒机在110～150℃挤出，风冷热切造粒。

实施例5

以制备100公斤的可增强塑料制品强度和韧度的填充母料为例，各原料配方如下：滑石粉37.5公斤，云母粉37.5公斤，氧化聚乙烯蜡3.5公斤，油酸酰胺2公斤，硬脂酸6公斤，硬脂酸钡0.5公斤，低密度聚乙烯13公斤。

填充母粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）先将高速混合机升温至110～120℃，恒温10～20分钟；

（2）投入滑石粉、云母粉及硬脂酸到混合机中进行活化处理，即先启动低速搅拌1～2mins，然后启动高速搅拌混合8～12mins，至料温达到100～105℃；

（3）然后投入氧化聚乙烯蜡、油酸酰胺、硬脂酸钡，继续高速搅拌直到料温达到115～120℃；

（5）将步骤（4）所得物料通过平行双螺杆挤出造粒机在110～155℃挤出，风冷热切造粒。

实施例6

以制备100公斤的可增强塑料制品强度和韧度的填充母料为例，各原料配方如下：滑石粉36公斤，云母粉36公斤，氧化聚乙烯蜡3公斤，油酸酰胺 2公斤，硅烷偶联剂4公斤，硬脂酸钙1公斤，线性低密度聚乙烯18公斤。

填充母粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）先将高速混合机升温至110～120℃，恒温10～20分钟；

（2）投入滑石粉、云母粉及硅烷到混合机中进行活化处理，即先启动低速搅拌1～2mins，然后启动高速搅拌混合8～12mins，至料温达到100～105℃；

（3）然后投入氧化聚乙烯蜡、油酸酰胺、硬脂酸钙，继续高速搅拌直到料温达到115～120℃；

（4）随后转换成低速搅拌，并迅速投入线性低密度聚乙烯搅拌混合1～2mins后放料冷却；

（5）将步骤（4）所得物料通过平行双螺杆挤出造粒机在125～160℃挤出，风冷热切造粒。

实施例7

以制备100公斤的可增强塑料制品强度和韧度的填充母料为例，各原料配方如下：滑石粉40公斤，云母粉40公斤，聚乙烯蜡2.5公斤，EBS 2公斤，硅烷偶联剂3公斤，硬脂酸钙0.5公斤，线性低密度聚乙烯12公斤。

填充母粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）先将高速混合机升温至110～120℃，恒温10～20分钟；

实施例8

以制备100公斤的可增强塑料制品强度和韧度的填充母料为例，各原料配方如下：滑石粉38公斤，云母粉38公斤，固体石蜡2公斤，聚丙烯蜡1公斤，钛酸酯5公斤，硬脂酸锌1公斤，高密度聚乙烯15公斤。

填充母粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）先将高速混合机升温至110～120℃，恒温10～20分钟；

（3）然后投入固体石蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸锌，继续高速搅拌直到料温达到115～120℃；

实施例9

以制备100公斤的可增强塑料制品强度和韧度的填充母料为例，各原料配方如下：滑石粉35公斤，云母粉35公斤，EVA蜡5公斤，聚丙烯蜡3公斤，铝酸酯3.5公斤，硬脂酸锌1.5公斤，低密度聚乙烯17公斤。

填充母粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）先将高速混合机升温至110～120℃，恒温10～20分钟；

实施例10

以制备100公斤的可增强塑料制品强度和韧度的填充母料为例，各原料配方如下：滑石粉33公斤，云母粉33公斤，聚乙烯蜡4公斤，EBS 2公斤，硬脂酸4公斤，硬脂酸钡1公斤，线性低密度聚乙烯23公斤。

填充母粒的制备方法，包括以下步骤：

（1）先将高速混合机升温至110～120℃，恒温10～20分钟；

（3）然后投入聚乙烯蜡、EBS、硬脂酸钡，继续高速搅拌直到料温达到115～120℃；

上述实施例均为本发明的较佳实施例，本领域技术人员根据以上实施例对相关原料及配方进行适当变化即可得到本发明所请求保护的专利权范围，因此不再提供过于重复性的描述。

实验例

为检验本发明所提供的填充母料在替代部分合成树脂后，塑料制品相关性能数据变化情况，以制备低压透明聚乙烯薄膜为例，在制备聚乙烯薄膜时，按不同比例添加实施例3所提供的填充母料来替代乙烯原料，对所制备的聚乙烯薄膜进行各项性能检验，数据列表如下：

从上表数据可以看出，添加本发明所提供的填充母料后，塑料制品—聚乙烯薄膜产品的透光性随着填充母料比例的增加，透光性有一定程度的下降，但变化十分微小；而随着填充母粒比例的增加，聚乙烯薄膜纵向拉伸强度有所增强，效果较为明显，但当填充母料的添加比例过高时，纵向拉伸强调则急剧下降；对断裂伸长率的性能数据测定发现，随着填充母料比例的增加，断裂伸长率的数据都呈现出一定程度的下降。

综上分析，可以得出，通过添加本发明所提供的填充母料，塑料制品—聚乙烯薄膜的强度可以得到适当增强，当添加比例为20%时，相对于未添加的聚乙烯薄膜产品，各项性能数据较为适中，且考虑到本发明所提供的填充母料成本相较于乙烯原料成本具有极大优势时，本发明是具有较为积极的有益效果和突出的、实质性进步特点的。

Claims

1.一种增加塑料制品强度和韧度的填充母料，其特征在于：该填充母料由无机粉体、分散剂、润滑剂、偶联剂、热稳定剂及载体树脂制备而成；

所述无机粉体为滑石粉和云母粉按1︰1质量比复配而成的混合物；

所述分散剂为聚乙烯蜡、EVA蜡、固体石蜡和氧化聚乙烯蜡中一种或几种任意比例的混合物；

所述润滑剂为EBS、油酸酰胺和聚丙烯蜡中一种或几种任意比例的混合物；

所述偶联剂为硬脂酸、硅烷偶联剂、钛酸酯和铝酸酯中一种或几种任意比例的混合物；

所述热稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸钡中一种或几种任意比例的混合物；

所述载体树脂为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯中一种或几种任意比例的混合物。

2.如权利要求1所述增加塑料制品强度和韧度的填充母料，其特征在于：各原料以质量百分比计，无机粉体为65～80%，分散剂为2～5%，润滑剂为1～3%，偶联剂为3～6%，热稳定剂为.5～1.5%，载体树脂为12～27%。

3.如权利要求1或2所述增加塑料制品强度和韧度的填充母料，其特征在于：无机粉体为过1800～2000目筛，平均粒径的6～8微米的超细无机粉体。

4.权利要求1所述增加塑料制品强度和韧度的填充母料在制备聚乙烯薄膜中的应用，其特征在于：按40%以下的质量比添加该填充母料替代部分乙烯原料。

5.如权利要求4所述增加塑料制品强度和韧度的填充母料在制备聚乙烯薄膜中的应用，其特征在于：在制备聚乙烯薄膜时，按20%的质量比添加该填充母料替代部分乙烯原料。

6.一种增加塑料制品强度和韧度的填充母料的制备方法，包括以下步骤：

（1）各原料按下列质量百分比进行备料，无机粉体为65～80%，分散剂为2～5%，润滑剂为1～3%，偶联剂为3～6%，热稳定剂为.5～1.5%，

载体树脂为12～27%；

（2）先将高速混合机升温至110～120℃，恒温10～20分钟；

（3）投入步骤（1）准备的超细无机粉体和偶联剂到混合机中进行活化处理，先启动低速搅拌1～2min，然后启动高速搅拌混合8～12min，至料温达到100～105℃；

（4）投入步骤（1）准备的分散剂、润滑剂和热稳定剂，继续高速搅拌直到料温达到115～120℃；

（5）转换成低速搅拌，并迅速投入步骤（1）准备的载体树脂搅拌混合1～2min，放料冷却；

（6）步骤（5）所得物料挤出、造粒后即得可增加塑料制品强度、韧度和透明度的母料。

7.如权利要求6所述增加塑料制品强度和韧度的填充母料的制备方法，其特征在于：步骤（6）所述挤出、造粒在110～160℃采用平行双螺杆挤出造粒机进行。