CN103467823B - 一种热塑性塑料球形颗粒的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热塑性塑料球形颗粒的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将热塑性塑料粉、变形助剂、表面保护稳定剂三者混合，获得原料混合物；步骤2，将所述原料混合物加入分散介质并加热，然后对加热后的混合物进行分离，洗涤滤渣并干燥，最后粉碎滤渣并过筛，获得热塑性塑料球形颗粒。本方法所制备的颗粒球形度较好，其特点是适用范围广，不受塑料(聚合物)种类限制，几乎所有热塑性聚合物都可以找到适当的变形助剂、表面保护稳定剂和操作条件来得到球形颗粒，且其对材料本身的性质影响较小，如分子量、分量分布、熔体流动性。

Description

一种热塑性塑料球形颗粒的制备方法

技术领域

本发明涉及热塑性塑料粉制备技术领域，特别是涉及一种热塑性塑料球形颗粒的制备方法。

背景技术

超微米级直径、颗粒为球状的热塑性塑料粉有着广泛的用途，如用于涂料、选择性激光烧结快速成型、化妆品、药物载体、医学示踪物质载体等。与不规则形状的颗粒相比，球状颗粒外形规则，具有很多优点，如低磨擦系数、高堆积密度、低比表面积等，另外它们在液体中，不会对液体的流动性质有明显的影响，不易在流动死角处滞留，流变性质优秀。

制备热塑性塑料球形颗粒的现有方法，可以在聚合过程成为球形，如通过乳液聚合、悬浮聚合、分散聚合等，也可以对已经聚合好的聚合物进行加工得到，如通过挤出成型。其中，乳液聚合方法得到的球形颗粒尺寸较小，通常小于1μm。要想得到尺寸大于1μm的颗粒，还要经过较为复杂的过程。通过悬浮聚合和分散聚合方法，可以得到颗粒尺寸范围在本发明尺寸范围(1-300μm)内的产品，如悬浮聚合，其颗粒尺寸范围可以更大(至1000μm)，球形度也较好，但它的颗粒尺寸分布较宽，且分子量及分布难以控制。通过分散聚合方法甚至可以得到直径为单分散的球形颗粒，由于其控制技术较为复杂，因此要扩大制备的批量，也有一定难度。除上述问题之外，通过聚合得到球形颗粒聚合物，一个较为突出的问题是聚合物的种类受到很大限制，通常只对苯乙烯类和丙烯酸(酯)类单体比较有效，而要扩大聚合物的种类范围则难度更大。

以已经聚合好的聚合物为原料制备球形颗粒，通常是通过某种加工方法，如挤出成型。但实际上挤出成型要成型出直径小于300μm的球形颗粒难度较大，因此都要对装置进行改进或在原料方面想办法。即使对设备进行了改进，挤出成型球形颗粒，也完全不同于普通意义上的挤出成型，它比普通挤出成型的成型效率要低很多，不但批量制备上有问题，且产品的球形度也不是很好，只能制备椭球形和类球形的产品。而针对的原料方法，主要就是降低塑料的熔体粘度。比如可以采用预聚体，制成球状后再进行聚合；也可以把聚合物分散于(或溶于)另一种辅助聚合物中，待其变为球状(或从辅助聚合物中析出)后去掉辅助聚合物得到产品，如将聚酰亚胺(PI)与聚乙二醇(PEG)共同在挤出机中挤出，在挤出机中PI分散溶解于PEG中，挤出后将PEG用水洗掉，可得PI球状颗粒。这些方法都会遇到批量制备的问题，而且制备的经济性也不会很好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种热塑性塑料球形颗粒的制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种热塑性塑料球形颗粒的制备方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，将热塑性塑料粉、变形助剂、表面保护稳定剂三者混合，获得原料混合物；优选的，热塑性塑料粉、变形助剂、表面保护稳定剂三者的重量配比为：100重量份热塑性塑料粉:5～50重量份变形助剂:5～50重量份表面保护稳定剂。所述变形助剂为热塑性塑料溶剂，所述表面保护稳定剂为表面活性剂。

步骤2，将所述原料混合物加入分散介质并加热，然后对加热后的混合物进行分离，洗涤滤渣并干燥，最后粉碎滤渣并过筛，获得热塑性塑料球形颗粒。

优选，上述步骤1的原料混合物加入100-5000份的分散介质中加热，通常为室温至250℃，其中所述加热温度可以根据塑料的种类确定，经过30分钟至10小时使之变为球状颗粒。

上述方案中，优选的，所述热塑性塑料选自低密度聚乙烯（LDPE）粉、高密度聚乙烯（HDPE）粉、聚氯乙烯（PVC）粉、聚苯乙烯（PS）粉、高抗冲聚苯乙烯（HIPS）粉、聚丙烯（PP）粉、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）粉、聚碳酸酯（PC）粉、尼龙610粉或有机玻璃粉或共聚甲醛粉。

上述方案中，优选的，所述热塑性塑料溶剂选自正己烷、环己烷、环己酮、甲苯、四氯乙烷、三氯乙烯、二甲基甲酰胺、三氯甲烷或多聚甲醛。

上述方案中，优选的，所述表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、硬脂酸、聚乙烯醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸盐、斯盘或吐温。

上述方案中，优选的，所述分散介质选自水、甲苯、二甲苯、烷烃、醇或醚。

本发明的有益效果是：

本方法所制备的颗粒球形度较好，其特点是适用范围广，不受塑料(聚合物)种类限制，几乎所有热塑性聚合物都可以找到适当的变形助剂、表面保护稳定剂和操作条件来得到球形颗粒，且其对材料本身的性质影响较小，如分子量、分量分布、熔体流动性等。

本发明的分散介质能够保证制备过程的有效进行，并且容易去除，成本也是重要的考虑因素，最好选择水，迫不得已也可以选择有机溶剂。变形助剂保证颗粒在变形温度下具有一定的变形性，且颗粒之间不易粘连；表面保护稳定剂要能够保证颗粒间不直接接触，并且这种作用在变形温度下仍能保持，持续时间长于整个保温变形时间；变形温度高低则要考虑加入变形助剂后颗粒变形的难易程度以及表面保护稳定剂的作用是否能够保持，另外变形时间的长短也是变形温度高低选择重要考虑因素，它会影响到处理的效率和能源的消耗。三者之间的有效配合，才能保证过程的高效、完美地实现球形颗粒的制备，且制备的成本也较低。

附图说明

图1为本发明实施例10中制备的球形颗粒扫描电镜图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

将粉碎的100gLDPE（低密度聚乙烯）粉置于1000ml烧瓶中，加入500ml二甲苯和2毫升OP-10(烷基酚聚氧乙烯醚)，充分搅拌分散，加热至90℃，保温约4小时后冷却，过滤、洗涤、干燥，粉碎、过筛后得到颗粒为球状的LDPE粉。产物性质见表1。

实施例2

将20g粉碎的HDPE(高密度聚乙烯)粉、1.5g硬脂酸、1ml环己烷和250ml水置于500ml压力釜中，搅拌分散均匀后加热至128℃，此时釜中压力为0.19MPa，4小时后冷却，将混合液体从釜中取出，过滤、洗涤、干燥，粉碎、过筛后得到产品。产物性质见表1。

实施例3

将25g粉碎的PVC（聚氯乙烯）粉和250ml水、1g聚乙烯醇(1799)及8.3ml环已酮的混合液体置于500ml压力釜中，分散均匀，加热至135℃，此时釜中压力为0.20MPa，3小时后，冷却，将混合液体从釜中取出，过滤、洗涤、干燥，粉碎、过筛后得到产品。产物性质见表1。

实施例4

将100g粉碎的PS(聚苯乙烯)粉和500ml水与25ml甲苯及2毫升AEO-3(脂肪醇聚氧乙烯醚)的混合液体置于装有迴流冷凝管的1000ml烧瓶中，搅拌均匀，加热至95℃，5小时后冷却、过滤、洗涤、干燥，粉碎、过筛得到产品。产物性质见表1。

实施例5

将100g粉碎的HIPS(高抗冲聚苯乙烯)粉和500ml水与20ml正己烷及2毫升AEO-9(脂肪醇聚氧乙烯醚)的混合液体置于装有迴流冷凝管的1000ml烧瓶中，搅拌均匀，加热至85℃，保持在此温度5小时后冷却、过滤、洗涤、干燥，粉碎、过筛得到产品。产物性质见表1。

实施例6

将20g粉碎的PP(聚丙烯)粉和250ml水及5ml正己烷的混合液体置于500ml压力釜中，加入1.2g十二烷基苯磺酸钠，搅拌均匀，加热至155℃，此时釜中压力为0.48MPa，3小时后，冷却，将混合液体从釜中取出，过滤、洗涤、干燥，粉碎、过筛后得到产品。产物性质见表1。

实施例7

将20g粉碎的瓶级PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)粉和250ml水及7ml四氯乙烷置于500ml压力釜中，加入2毫升斯盘80，搅拌均匀，加热至145℃，此时釜中压力为0.32MPa，3.5小时后，冷却，将混合液体从釜中取出，过滤、洗涤、干燥，粉碎、过筛后得到产品。产物性质见表1。

实施例8

将20g粉碎的瓶级PC(聚碳酸酯)粉和250ml水及7ml三氯乙烯置于500ml压力釜中，加入2毫升斯盘20，搅拌均匀，加热至133℃，此时釜中压力为0.2MPa，3.5小时后，冷却，将混合液体从釜中取出，过滤、洗涤、干燥，粉碎、过筛后得到产品。产物性质见表1。

实施例9

将20g粉碎的尼龙610粉和250ml水、1.5ml二甲基甲酰胺(DMF)置于500ml压力釜中，加入2毫升斯盘80，搅拌均匀，加热至180℃，此时釜中压力为0.88MPa，4小时后，冷却，将混合液体从釜中取出，过滤、洗涤、干燥，粉碎、过筛后得到产品。产物性质见表1。

实施例10

将100g粉碎的有机玻璃粉、500ml水与25ml三氯甲烷及2毫升AEO-3(脂肪醇聚氧乙烯醚)的混合液体置于装有迴流冷凝管的1000ml烧瓶中，搅拌均匀，加热至90℃，5小时后冷却、过滤、洗涤、干燥，粉碎、过筛得到产品。产物性质见表1。产物的扫描电镜照片见附图，由图中可见所制备的颗粒球形度较好。

实施例11

将20g粉碎的共聚甲醛粉和250ml水、2.5g多聚甲醛置于500ml压力釜中，加入2毫升吐温-90，加热至80℃，搅拌混合2小时，然后升温至166℃，此时釜中压力为0.62MPa，4.5小时后，冷却，将混合液体从釜中取出，过滤、洗涤、干燥，粉碎、过筛后得到产品。产物性质见表1。

表1产物性质

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种热塑性塑料球形颗粒的制备方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，将热塑性塑料粉、变形助剂、表面保护稳定剂三者混合，获得原料混合物；

步骤2，将所述原料混合物加入分散介质中并加热，然后对加热后的混合物进行分离，洗涤滤渣并干燥，最后粉碎滤渣并过筛，获得热塑性塑料球形颗粒；所述热塑性塑料粉、变形助剂、表面保护稳定剂三者的重量配比为100重量份热塑性塑料粉:5～50重量份变形助剂:5～50重量份表面保护稳定剂；

所述热塑性塑料选自低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、尼龙610或有机玻璃或共聚甲醛；

所述分散介质选自水、甲苯、二甲苯、烷烃、醇或醚；

所述变形助剂为热塑性塑料溶剂，所述表面保护稳定剂为表面活性剂。

2.根据权利要求1所述的热塑性塑料球形颗粒的制备方法，其特征在于，所述热塑性塑料溶剂选自正己烷、环己烷、环己酮、甲苯、四氯乙烷、三氯乙烯、N,N-二甲基甲酰胺、三氯甲烷或多聚甲醛。

3.根据权利要求2所述的热塑性塑料球形颗粒的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、硬脂酸、聚乙烯醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸盐、斯盘或吐温。