CN103709484A - 一种透明填充母料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种透明填充母料及其制备方法，具体讲是利用正负电荷间的吸引作用把烷基基团嵌入到滑石粉层状结构的间隙中，起到撑大层间距的效应，经本发明处理的滑石粉不仅密度减小，而且能更好的分散在塑料中，与塑料的相容性更好，将处理后的滑石粉与载体树脂、分散剂等通过双螺杆挤出机进行塑化、造粒、热切、风冷制成颗粒状母料，加入该母料制得的塑料制品密度较低，透光性和力学性能优异，具有广泛的应用价值。

Description

一种透明填充母料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子材料领域，具体涉及一种透明填充母料及其制备方法。 
背景技术
在塑料加工时科学的、适量的使用各种填料，不仅可以节约宝贵的以石油为原料制造出的合成树脂，而且还可以在降低塑料制品原材料成本的同时，改善塑料材料某些方面的性能和赋予塑料材料新的功能，如增加其透明性，而透明填充母料是指能够用于透明塑料的填充母料，即该填充母料的使用不仅能降低塑料的成本，也对塑料本身的透明性和力学性能等影响较小或没有影响，无机粉体透明填充母料使用最为广泛。无机粉体能否作为透明塑料的填料至少需要满足三个条件：第一、无机粉体本身具有透光性，折射率要与基体塑料的折射率相同或相近，两者的折射率相差越小，那么，此无机粉体的加入对基体塑料的透光率影响就越小，即塑料的透光性越好；第二、无机粉体是无机物，塑料为有机物，两者相容性很差，如果直接将无机粉体加入到基体塑料中，无机粉体颗粒与基体塑料之间会形成间隙，空气就会存在于这间隙中，而空气的折射率与塑料相差很大，这不仅严重影响了塑料的透光率，而且对塑料的力学性能大大降低，因此，必须对无机粉体进行有机化改性处理；第三、无机粉体要具有较稳定的化学性质，在塑料的加工过程中不会出现融化、分解等现象，影响塑料的加工生产。 
近年来，滑石粉是生产透明填充母料使用最广泛的原料之一，滑石粉主要成分是含水的硅酸镁，分子式为Mg3[Si4O10](OH)2，属单斜晶系，晶体呈假六方或菱形的片状，偶见。无色透明或白色，比重2.7-2.8，折射率1.5，滑石粉可以作为透明填充母料的原料，但是，滑石粉与塑料之间也存在着巨大的差异，化学性质上滑石粉为无机盐水合物，而塑料为大分子的高分子有机聚合材料；物理性质上滑石粉的密度为2.7 g/m3 ，而塑料为0.92 g/m3；物理结构上滑石粉是层状结构，而塑料为链状或网状结构。     
中国专利公开号CN1693347A公开了一种透明薄膜母料及其制备方法，该方法是利用双螺杆挤出机对经过偶联剂表面包覆处理的滑石粉和复合载体树脂进行共混挤出造粒制成母料，具有良好的力学性能、分散性、优秀的光学性和很高的经济性。
中国专利公开号CN1951994A公开了透明薄膜母料及其制备方法，该方法采用多重表面包覆处理技术对滑石粉进行表面改性处理，然后再通过双螺杆挤出机与多种载体树脂进行共混挤出造粒制得母料，具有良好的力学性能和优秀的光学性。 
中国专利公开号CN101469087A公开了聚乙烯薄膜复合母料，该发明中先将滑石粉进行捏合表面改性处理，再与载体树脂和多种助剂通过混合挤出造粒制成母料，降低了薄膜的制造成本且不影响薄膜的力学性能。 
上述均是采用对滑石粉进行表面的包覆改性处理，然后与载体树脂共混挤出造粒制成母料，虽然利用通过表面包覆处理改性的滑石粉制得的母料具有较好的力学性能、分散性、光学性和经济性，但滑石粉与塑料在物理与化学性质上的巨大差异导致了加入表面包覆处理改性的滑石粉作为填料制成的透明塑料产品仍然存在密度大、透光性较差、相容性不好、断裂伸长率不高等方面的缺陷和不足，从而阻碍和限制了滑石粉在此类类产品的广泛应用。 
发明内容
针对目前透明填充母料密度大，影响了塑料制品自身重量，透光性较差、相容性不好、添加量不大的缺陷和不足，本发明提出了一种透明填充母料及其制备方法。为实现上述目的，本发明利用正负电荷间的吸引作用把烷基基团嵌入到滑石粉层状结构的间隙中，起到撑大层间距的效应，通过本发明处理的滑石粉不仅密度减小，而且能更好的分散在塑料中，与塑料的相容性更好，透光性和力学性能也有一定的增强。 
本发明一种透明填充母料，其特征在于其各组分按重量份计为： 
滑石粉            60-80份，
改性剂            20-30份，
载体树脂          10-20份，
分散剂              1-3份，
白油                1-2份，
去离子水             适量，
其中所述的滑石粉为细度400-1250目，二氧化硅含量≥50%，氧化镁含量≥25%，白度≥90的滑石粉；所述的改性剂为烷基氨基酸、烷基内酰胺、烷基二胺、烷基醇胺、季胺盐中的一种或多种；所述的载体树脂为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚丙烯、戊金属聚乙烯中的一种或多种；所述的分散剂为聚乙烯蜡、石蜡、氧化聚乙烯蜡中的一种或多种。
本发明一种透明填充母料的具体制备步骤如下： 
1) 将60-80重量份的滑石粉、20-30重量份的改性剂、适量的去离子水均匀混合后加人到行星式球磨机中，在400-500r/min的速度下研磨30-60min，出料过滤得到混合物，即利用滑石粉中镁离子带有的正电荷与改性剂中烷基所带有的负电荷间的相互吸引作用进行改性处理，把烷基基团嵌入到滑石粉层状结构的间隙中，撑大滑石粉层间距；
2）将步骤1）中得到的混合物用去离子水洗涤，抽滤后在80-90℃真空干燥至恒重，再粉碎、过筛，制得改性滑石粉；
3）将步骤2）得到的改性滑石粉与10-20重量份的载体树脂、1-3重量份的分散剂、1-2重量份的白油加入到高速混合机中，在800-1000r/min的速度下混合15-30min出料，用双螺杆挤出机进行塑化、造粒、热切、风冷制成颗粒状母料。
在一种透明填充母料的制备方法中，其中所述的行星式球磨机是利用磨料与试料在研磨罐内高速翻滚，对物料产生强力剪切、冲击、碾压达到粉碎、研磨、分散、乳化物料的目的设备，主要由给料部、出料部、回转部、传动部（减速机，小传动齿轮，电机，电控）组成。 
本发明利用正负电荷间的吸引作用把烷基基团嵌入到滑石粉层状结构的间隙中，不仅撑大了滑石粉的层间距，滑石粉的密度减小，加入此滑石粉制得的塑料制品密度由原来的1.25 g/m3降低到1.0 g/m3以下；而嵌入的有机基团增加了滑石粉与塑料的相容性，能更好的分散在塑料中，滑石粉的加入量也由原来的15%增加到30%，加入了改性处理的滑石粉的塑料产品透光性和力学性能也增加了10%-20%。 
本发明突出的特点在于： 
1、本发明把烷基基团嵌入滑石粉层状结构的间隙中，撑大了滑石粉的层间距，滑石粉的密度减小，加入此滑石粉制得的塑料制品密度由原来的1.25 g/m3降低到1.0 g/m3以下，这样即能够降低塑料的成本，也不会因为填料的加入导致塑料重量增加而造成塑料在使用上的限制和困扰。
2、本发明滑石粉中嵌入的烷基基团增加了滑石粉与塑料的相容性，能更好的分散在塑料中，滑石粉的加入量也由原来的15%增加到30%，加入了改性处理的滑石粉的塑料产品透光性和力学性能也增加了10%-20%。 
3、本发明生产过程简单，生产成本较低，操作方便，易于工业化生产。 
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,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,均应包含在本发明的范围内。 
实施例1
1) 将60重量份的滑石粉、20重量份的烷基内酰胺、适量的去离子水均匀混合后加人到行星式球磨机中，在400r/min的速度下研磨30min出料过滤得到混合物；
2）将步骤1）中得到的混合物用去离子水洗涤，抽滤后在80℃真空干燥至恒重，再粉碎、过筛，制得改性滑石粉；
3）将步骤2）得到的改性滑石粉与10重量份的低密度聚乙烯、1重量份的石蜡、1重量份的白油加入到高速混合机中，在800r/min的速度下混合15min出料，用双螺杆挤出机进行塑化、造粒、热切、风冷制成颗粒状母料。
制得的透明填充母料与纯聚乙烯按1：3的质量比进行共混，然后制成薄膜，检测薄膜的各项性能指标，与按同样比列添加了其他透明填充母料制得的薄膜、纯聚乙烯制得的薄膜进行对比，其对比检测结果如下： 
检测项目 纯聚乙烯薄膜 其他透明母料薄膜 本产品薄膜 检测标准
拉伸强度（MPa） 62  65 68 GB/T528-1998
断裂伸长率（%） 386 138 176 GB/T 6672-2001
透光率（%） 92.1 82.7 91.2 GB/T 2410-2008
密度（g/m3） 0.92 1.25 0.97 GB1033—1998
雾度 10.21 54.1 41.5 GB/T 2410-2008
实施例2
1) 将70重量份的滑石粉、25重量份的烷基二胺、适量的去离子水均匀混合后加人到行星式球磨机中，在450r/min的速度下研磨45min出料过滤得到混合物；
2）将步骤1）中得到的混合物用去离子水洗涤，抽滤后在85℃真空干燥至恒重，再粉碎、过筛，制得改性滑石粉；
3）将步骤2）得到的改性滑石粉与15重量份的低密度线性聚乙烯、2重量份的聚乙烯蜡、1重量份的白油加入到高速混合机中，在900r/min的速度下混合20min出料，用双螺杆挤出机进行塑化、造粒、热切、风冷制成颗粒状母料。
制得的透明填充母料与纯聚乙烯按1：3的质量比进行共混，然后制成薄膜，检测薄膜的各项性能指标，与按同样比列添加了其他透明填充母料制得的薄膜、纯聚乙烯制得的薄膜进行对比，其对比检测结果如下： 
检测项目 纯聚乙烯薄膜 其他透明母料薄膜 本产品薄膜 检测标准
拉伸强度（MPa） 62  66 67 GB/T528-1998
断裂伸长率（%） 386 135 179 GB/T 6672-2001
透光率（%） 92.1 82.5 91.0 GB/T 2410-2008
密度（g/m3） 0.92 1.26 0.96 GB1033—1998
雾度 10.21 53.1 41.9 GB/T 2410-2008
实施例3
1) 将80重量份的滑石粉、30重量份的烷基醇胺、适量的去离子水均匀混合后加人到行星式球磨机中，在500r/min的速度下研磨60min出料过滤得到混合物；
2）将步骤1）中得到的混合物用去离子水洗涤，抽滤后在90℃真空干燥至恒重，再粉碎、过筛，制得改性滑石粉；
3）将步骤2）得到的改性滑石粉与20重量份的聚丙烯、3重量份的氧化聚乙烯蜡、2重量份的白油加入到高速混合机中，在1000r/min的速度下混合30min出料，用双螺杆挤出机进行塑化、造粒、热切、风冷制成颗粒状母料。
制得的透明填充母料与纯聚乙烯按1：3的质量比进行共混，然后制成薄膜，检测薄膜的各项性能指标，与按同样比列添加了其他透明填充母料制得的薄膜、纯聚乙烯制得的薄膜进行对比，其对比检测结果如下： 
检测项目 纯聚乙烯薄膜 其他透明母料薄膜 本产品薄膜 检测标准
拉伸强度（MPa） 62  65 69 GB/T528-1998
断裂伸长率（%） 386 142 169 GB/T 6672-2001
透光率（%） 92.1 81.3 90.5 GB/T 2410-2008
密度（g/m3） 0.92 1.25 0.98 GB1033—1998
雾度 10.21 54.5 41.8 GB/T 2410-2008
 附图说明：
本发明透明填充母料分散在塑料中的电镜图，见附图1。

Claims (5)

1.一种透明填充母料，其特征在于其材料重量份组成如下：
滑石粉            60-80份，
改性剂            20-30份，
载体树脂          10-20份，
分散剂              1-3份，
白油                1-2份，
去离子水             适量。
2.根据权利要求1中所述的一种透明填充母料，其特征在于所述的滑石粉为细度400-1250目，二氧化硅含量≥50%，氧化镁含量≥25%，白度≥90的滑石粉。
3.根据权利要求1中所述的一种透明填充母料，其特征在于所述的改性剂为烷基氨基酸、烷基内酰胺、烷基二胺、烷基醇胺、季胺盐中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述一种透明填充母料的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下：
1) 将60-80重量份的滑石粉、20-30重量份的改性剂、适量的去离子水均匀混合后加人到行星式球磨机中，在400-500r/min的速度下研磨30-60min出料过滤得到混合物，即利用滑石粉中镁离子带有的正电荷与改性剂中烷基所带有的负电荷间的相互吸引作用进行改性处理，把烷基基团嵌入到滑石粉层状结构的间隙中，撑大滑石粉层间距；
2）将步骤1）中得到的混合物用去离子水洗涤，抽滤后在80-90℃真空干燥至恒重，再粉碎、过筛，制得改性滑石粉；
3）将步骤2）得到的改性滑石粉与10-20重量份的载体树脂、1-3重量份的分散剂、1-2重量份的白油加入到高速混合机中，在800-1000r/min的速度下混合15-30min出料，用双螺杆挤出机进行塑化、造粒、热切、风冷制成颗粒状母料。
5. 根据权利要求2中所述的制备一种透明填充母料的制备方法，其特征在于所述的行星式球磨机是利用磨料与试料在研磨罐内高速翻滚，对物料产生强力剪切、冲击、碾压达到粉碎、研磨、分散、乳化物料的目的设备，主要由给料部、出料部、回转部、传动部（减速机，小传动齿轮，电机，电控）组成。
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