CN105017706B - 一种扁丝专用填充母粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种扁丝专用填充母粒及其制备方法，其特征是：由滑石粉75‑85份，水滑石5‑10份,二元酸5‑8份，复合胶体3‑5份，缩合剂0.5‑1份，载体树脂5‑8份，通过胶体插层和缩合使滑石粉表面的氢键转向有机化，利用双阶式螺杆挤出机的深度高温高压缩合得到扁丝专用填充母粒。该扁丝专用填充母粒具有高分子材料的热塑性、韧性和可连续相特性。并利用水滑石的光反射和阻隔性，提升扁丝母粒的防老化、防降解性。在扁丝生产中添加量可提高至50%以上，而不影响扁丝的强度、耐老化性。

Description

一种扁丝专用填充母粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及塑料填充母料，具体涉及一种扁丝专用填充母粒，进一步涉及一种扁丝专用填充母粒的制备方法。

背景技术

聚合物填充改性技术的研究和应用己经有很长历史。填充母料最初的目的是为了达到增量和降低成本。特别是使用填充母料可替代部分石油塑料，大幅减少对石油资源的依赖。因此具有积极的环保意义和巨大的经济意义。

随着填充改性技术的发展，目前填充母料的添加量逐步提高，已由最初的10-30%提高到50%以上。这种高填充塑料的发展对塑料行业的发展产生极大的影响。填充母料已不再是传统意义上的简单填充降低成本，塑料填充技术已由最初的简单填充向功能化、高性能化发展。因此，传统的填充母料的细度改进、偶联改进已无法满足塑料行业的发展需要。

塑料扁丝广泛应用于编织袋、土工布、扁丝绳等塑料制品。扁丝母料是塑料制品中使用时间最早、用量最大的产品。在塑料扁丝生产过程中使用母料，不仅能够降低生产成本，而且能够改善塑料编织袋的某些物理性能。

中国发明专利CN102816336B公开了一种聚丙烯编织袋用高填充塑料母粒的制备方法，选用粒径为1250 目的无机粉体，加入相对无机粉体重量1-1.5% 的活性助剂，在高速混合机中加热混合，加入无机粉体重量的5-10% 聚丙烯树脂和无机粉体重量的5-10% 聚乙烯蜡，送至双螺杆挤出机造粒即得到聚丙烯编织袋用高填充塑料母粒。

中国发明专利CN103554625A公开了一种复合塑料编织袋编织布填充用改性母料，以质量百分比计，由如下组成：无机粉体：80%-90%，偶联剂：0.5%-2%，分散剂：2%-4%，增混物：6%-15%，抗静电剂：1%-5%，抗氧剂：0.5%。

中国专利CN87102663公开了一种高分散型的塑料填充母粒，该填充母粒可以在较大的填充量下，不但不降低原塑料的物理机械性能，而且使其加工性能和物理机械性能大幅度提高，所以既降低塑料制品成本，又提高其质量。该填充母粒由碳酸钙作为基体，经螯合型酞酸酯等助剂表面处理，并以石油树脂、乙丙橡胶、低分子树脂、分散剂、废旧回收聚烯烃共混体为载体，经混炼、成片、切粒而成。

中国专利CN 102153806B公开了一种塑料填充母粒，含有载体树脂、对苯二甲酸金属盐、硅烷偶联剂、润滑剂。其中载体树脂选自新生塑料或再生塑料，润滑剂选自石蜡、白油、硬脂酸中的一种或几种。

中国专利CN102079828B公开了塑料填充用高含量超细无机粉体母粒的制备方法，其特征在于该母粒的制备方法采用计量进料，具有两个侧喂料的双螺杆挤出机塑化挤出，热切风冷造粒得超微细无机粉体母粒；母粒的配方按质量百分比为：无机超微细粉体75～90wt%、添加剂2～12wt%、载体8～20wt%。本发明解决了高含量超微细无机粉体填充母粒制备过程中超细粉体喂料难、分散不均匀、对环境的污染等问题。该母粒用于增强塑料改性时其分散效果佳、产品性能优异。

根据上述，目前扁丝填充母料基本采用无机粉体偶联处理后造粒使用，由于无机粉体微细颗粒具有较高的比表面积与表面能，在塑料树脂基体中造成塑料树脂基体的不连续性以及两相界面之间的界面缺陷，致使材料力学性能劣化，无机微粉削弱了树脂高分子链段之间的作用力，次价键力的减弱使紫外线容易引起分子链的自由基断链反应，从而对光敏感。通常存在易老化、易降解的缺陷，特别是随着扁丝中母料用量的增加，易老化、易降解的缺陷更加明显，而且强度明显下降，限制了扁丝制品中母料用量的提高。

发明内容

现有聚丙烯扁丝母料用于扁丝制备时，由于无机粉体的存在,通常存在易老化、易降解的缺陷，特别是随着扁丝中母料用量的增加，易老化、易降解的缺陷更加明显，而且强度明显下降，限制了扁丝母料用量的提升。针对这一缺陷，本发明提出一种扁丝专用填充母粒，该专用填充母粒以滑石粉为主要原料，通过对滑石粉胶体插层化处理，使滑石粉界面有机化,利用界面缩合使滑石粉具有高分子材料的热塑性、韧性和可连续相特性，并进一步利用水滑石的光反射和阻隔性，提升扁丝母粒的防老化、防降解性。从而克服了目前扁丝母料在高添加量使用时,扁丝易老化、易降解的缺陷。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种扁丝专用填充母粒，其特征是：主要由如下重量份组成的原料制备而成：

滑石粉 75-85份，

水滑石 5-10份,

二元酸 5-8份，

复合胶体 3-5份，

缩合剂 0.5-1份，

载体树脂 5-8份；

其中所述的滑石粉MgO含量大于28%，SiO2含量大于57%，90%粒径过1250目筛；

所述的水滑石选用比表面积200—300m²/g的粉体，其双层结构具有吸附功效，不但为缩合提供反应场所，而且具有光反射和阻隔性，可提升扁丝母料的防老化、防降解性。

所述的二元酸为己二酸、壬二酸、癸二酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸中的一种；

所述的复合胶体为阿拉伯胶、十二烷基苯磺酸钠、聚甘油酯、三乙醇胺以质量比3-5:1-2:0.5-1：0.2-0.5复合而成的复合胶体；

所述的缩合剂为N,N′-二环己基碳二亚胺、二异丙基碳二亚胺、1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亚胺中的一种；

所述的载体树脂为乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯中的一种；

一种扁丝专用填充母粒，其特征是制备方法按照如下方式进行：

1）将75-85重量份的滑石粉、5-10重量份的水滑石粉在200-250℃条件下煅烧0.5-1小时纯化，然后与氢氧化铝胶体液混合制成浆料，氢氧化铝胶体液用量为滑石粉质量的3-5倍，加入3-5重量份的复合胶体在高速混合机中分散1-1.5小时进行胶体插层、水洗至中性、过滤、干燥后备用；

2）将5-8重量份的二元酸与步骤1）得到的胶体插层滑石粉由气流从流化床下部送入流化床中，随气流速度加大，胶体插层滑石粉被二元酸包覆；

3）将步骤2）得到的二元酸包覆滑石粉与0.5-1重量份缩合剂加入反应釜密封，加压升温，压力设置为5-10MPa，温度升至150-220℃，搅拌保温1-2小时，保温期间进行200-300r/min的搅拌；

4）将步骤3）得到的缩合滑石粉与5-8重量份载体树脂混合均匀，送入双阶式双螺杆反应挤出器，设置一阶螺杆反应器温度80-120℃，压力为0.5-2MPa，主机转速为200-300转/分钟，真空脱挥，排除水分；第二阶螺杆反应器温度设置150-180℃，机头压力为2-5MPa，主机转速为50-100转/分钟，进行深度缩合，通过连续缩合、脱挥、挤出切粒得到扁丝专用填充母粒。

上述制备方法，步骤4）所述的双阶式双螺杆反应挤出器为同向双螺杆挤出机，其中第一阶螺杆长径比≥30，第二阶螺杆长径比≥48,设置具有剪切、啮合、回流、输送的螺纹块，回流螺纹块的设置以确保反应物料在螺杆内的停留时间在8-12分钟，

聚丙烯用于扁丝制造，由于主链上有叔碳原子，在热、氧、紫外线等外界因素作用下极易发生化学变化，特别是使用母料后缺陷表现更为明显，其表现为红外吸收光谱中出现羰基峰，随后生成过氧化物，断裂后形成游离基，这些游离基进一步引起整个大分子链裂解、支化与交联，使聚丙烯快速失去高分子材料的特征，丧失其使用性能。本发明一种扁丝专用填充母粒，通过对具有层状结构的滑石粉进行胶体插层和二元酸包覆，使其层界面完全被酸包覆，含有的水滑石具有良好的吸附性为缩合提供场所。通过缩合使滑石粉表面的氢键转向有机化，利用双阶式螺杆挤出机的深度高温高压缩合得到扁丝专用填充母粒。该扁丝专用填充母粒具有高分子材料的热塑性、韧性和可连续相特性，避免了滑石粉用于扁丝造成的强度下降、耐老化性降低。而利用水滑石的光反射和阻隔性，进一步提升扁丝母粒的防老化、防降解性。在扁丝生产中母粒添加量可提高至50%以上，而不影响扁丝的强度、耐老化性。

本发明一种扁丝专用填充母粒及其制备方法与现有技术相比，其突出的特点在于：

1、本发明提出一种扁丝专用填充母粒，利用滑石粉为主要原料，通过胶体插层使滑石粉的层界面被酸完全包覆、缩合。扁丝专用填充母料具有高分子材料的热塑性、韧性和可连续相特性。在扁丝生产中添加量可提高至50%以上。

2、本发明提出一种扁丝专用填充母粒，含有的水滑石具有良好的吸附性为缩合提供场所，并利用水滑石的光反射和阻隔性，提升扁丝母粒的防老化、防降解性。

3、本发明提出一种扁丝专用填充母粒的制备方法，在湿法状态下连续反应，其生产效率高、无污染排放，可连续化操作、易于实施与控制、利于工业化生产。

具体实施方式

以下具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。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。

实施例1

1）将75重量份的滑石粉、5重量份的水滑石粉在200-250℃条件下煅烧0.5小时纯化，然后与氢氧化铝胶体液混合制成浆料，氢氧化铝胶体液用量为滑石粉质量的5倍，加入3重量份的复合胶体在高速混合机中分散1小时进行胶体插层、水洗至中性、过滤、干燥后备用；

2）将5重量份的己二酸与步骤1）得到的胶体插层滑石粉由气流从流化床下部送入流化床中，随气流速度加大，胶体插层滑石粉被己二酸包覆；

3）将步骤2）得到的己二酸包覆滑石粉与0.5重量份N,N′-二环己基碳二亚胺加入反应釜密封，加压升温，压力设置为5MPa，温度升至180℃，搅拌保温1小时，保温期间进行200-300r/min的搅拌；

4）将步骤3）得到的缩合滑石粉与5重量份乙烯-丙烯酸共聚物混合均匀，送入双阶式双螺杆反应挤出器，设置一阶螺杆反应器温度80-120℃，压力为0.5MPa，主机转速为200-300转/分钟，真空脱挥，排除水分；第二阶螺杆反应器温度设置150-180℃，机头压力为2MPa，主机转速为50-100转/分钟，进行深度缩合，通过连续缩合、脱挥、挤出切粒得到扁丝专用填充母粒。

将得到的扁丝专用母粒与聚丙烯TS30以质量比1:1混合，经螺杆熔融挤出、切割、热牵伸、热定型制得宽度为2mm，厚度为0.04mm的扁丝，经测试：扁丝的强度为32.3N，断裂伸长为16%。耐紫外线照射、环境耐久性明显的改善。

实施例2

1）将80重量份的滑石粉、8重量份的水滑石粉在200-250℃条件下煅烧1小时纯化，然后与氢氧化铝胶体液混合制成浆料，氢氧化铝胶体液用量为滑石粉质量的3倍，加入4重量份的复合胶体在高速混合机中分散1.5小时进行胶体插层、水洗至中性、过滤、干燥后备用；

2）将6重量份的壬二酸与步骤1）得到的胶体插层滑石粉由气流从流化床下部送入流化床中，随气流速度加大，胶体插层滑石粉被壬二酸包覆；

3）将步骤2）得到的壬二酸包覆滑石粉与0.8重量份二异丙基碳二亚胺加入反应釜密封，加压升温，压力设置为8MPa，温度升至150-220℃，搅拌保温2小时，保温期间进行200-300r/min的搅拌；

4）将步骤3）得到的缩合滑石粉与8重量份乙烯-醋酸乙烯共聚物混合均匀，送入双阶式双螺杆反应挤出器，设置一阶螺杆反应器温度80-120℃，压力为1MPa，主机转速为200-300转/分钟，真空脱挥，排除水分；第二阶螺杆反应器温度设置150-180℃，机头压力为3MPa，主机转速为50-100转/分钟，进行深度缩合，通过连续缩合、脱挥、挤出切粒得到扁丝专用填充母粒。

将得到的扁丝专用母粒与赛科S1003以质量比3:2混合，经螺杆熔融挤出、切割、热牵伸、热定型制得厚度0.029mm，纤度70tex的，宽度2.78mm扁丝时，具有良好的拉伸定型特性，且不断裂。

实施例3

1）将85重量份的滑石粉、10重量份的水滑石粉在200-250℃条件下煅烧0.5小时纯化，然后与氢氧化铝胶体液混合制成浆料，氢氧化铝胶体液用量为滑石粉质量的4倍，加入4重量份的复合胶体在高速混合机中分散1小时进行胶体插层、水洗至中性、过滤、干燥后备用；

2）将5-8重量份的癸二酸与步骤1）得到的胶体插层滑石粉由气流从流化床下部送入流化床中，随气流速度加大，胶体插层滑石粉被癸二酸包覆；

3）将步骤2）得到的癸二酸包覆滑石粉与-1重量份缩合剂加入反应釜密封，加压升温，压力设置为10MPa，温度升至150-220℃，搅拌保温1小时，保温期间进行200-300r/min的搅拌；

4）将步骤3）得到的缩合滑石粉与8重量份马来酸酐接枝聚乙烯混合均匀，送入双阶式双螺杆反应挤出器，设置一阶螺杆反应器温度80-120℃，压力为2MPa，主机转速为200-300转/分钟，真空脱挥，排除水分；第二阶螺杆反应器温度设置150-180℃，机头压力为5MPa，主机转速为50-100转/分钟，进行深度缩合，通过连续缩合、脱挥、挤出切粒得到扁丝专用填充母粒。

实施例4

1）将80重量份的滑石粉、5重量份的水滑石粉在200-250℃条件下煅烧-1小时纯化，然后与氢氧化铝胶体液混合制成浆料，氢氧化铝胶体液用量为滑石粉质量的5倍，加入3重量份的复合胶体在高速混合机中分散1.5小时进行胶体插层、水洗至中性、过滤、干燥后备用；

2）将5-8重量份的对苯二甲酸与步骤1）得到的胶体插层滑石粉由气流从流化床下部送入流化床中，随气流速度加大，胶体插层滑石粉被对苯二甲酸包覆；

3）将步骤2）得到的对苯二甲酸包覆滑石粉与0.5-1重量份缩合剂加入反应釜密封，加压升温，压力设置为7MPa，温度升至150-220℃，搅拌保温2小时，保温期间进行200-300r/min的搅拌；

4）将步骤3）得到的缩合滑石粉与6重量份乙烯-丙烯酸共聚物混合均匀，送入双阶式双螺杆反应挤出器，设置一阶螺杆反应器温度80-120℃，压力为1.5MPa，主机转速为200-300转/分钟，真空脱挥，排除水分；第二阶螺杆反应器温度设置150-180℃，机头压力为3MPa，主机转速为50-100转/分钟，进行深度缩合，通过连续缩合、脱挥、挤出切粒得到扁丝专用填充母粒。

Claims (4)

1.一种扁丝专用填充母粒，其特征是：主要由如下重量份组成的原料制备而成：

滑石粉 75-85 份，

水滑石 5-10 份,

二元酸 5-8 份，

复合胶体 3-5 份，

缩合剂 0.5-1 份，

载体树脂 5-8 份；

所述的二元酸为己二酸、壬二酸、癸二酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸中的一种；所述的复合胶体为阿拉伯胶、十二烷基苯磺酸钠、聚甘油酯、三乙醇胺以质量比3-5:1-2:0.5-1 ：0.2-0.5 复合而成的复合胶体；所述的缩合剂为N,N′-二环己基碳二亚胺、二异丙基碳二亚胺、1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亚胺中的一种；所述的载体树脂为乙烯- 丙烯酸共聚物、乙烯- 醋酸乙烯共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯中的一种；

所述扁丝专用填充母粒，是按如下制备方法制得：

1）将75-85 重量份的滑石粉、5-10 重量份的水滑石粉在200-250℃条件下煅烧0.5-1小时纯化，然后与氢氧化铝胶体液混合制成浆料，氢氧化铝胶体液用量为滑石粉质量的3-5倍，加入3-5 重量份的复合胶体在高速混合机中分散1-1.5 小时进行胶体插层、水洗至中性、过滤、干燥后备用；

2）将5-8 重量份的二元酸与步骤1）得到的胶体插层滑石粉由气流从流化床下部送入流化床中，随气流速度加大，胶体插层滑石粉被二元酸包覆；

3）将步骤2）得到的二元酸包覆滑石粉与0.5-1 重量份缩合剂加入反应釜密封，加压升温，压力设置为5-10MPa，温度升至150-220℃，搅拌保温1-2 小时，保温期间进行200-300r/min 的搅拌；

4）将步骤3）得到的缩合滑石粉与5-8 重量份载体树脂混合均匀，送入双阶式双螺杆反应挤出器，设置一阶螺杆反应器温度80-120℃，压力为0.5-2MPa，主机转速为200-300 转/分钟，真空脱挥，排除水分；第二阶螺杆反应器温度设置150-180℃，机头压力为2-5MPa，主机转速为50-100 转/ 分钟，进行深度缩合，通过连续缩合、脱挥、挤出切粒得到扁丝专用填充母粒。

2.根据权利要求1 所述一种扁丝专用填充母粒，其特征是：所述的滑石粉MgO 含量大于28%，SiO₂含量大于57%，90% 粒径过1250 目筛。

3.根据权利要求1 所述一种扁丝专用填充母粒，其特征是：所述的水滑石选用比表面积200-300m²/g 的粉体。

4.根据权利要求1 所述一种扁丝专用填充母粒，其特征是：制备方法步骤4）所述的双阶式双螺杆反应挤出器为同向双螺杆挤出机，其中第一阶螺杆长径比≥30，第二阶螺杆长径比≥48, 设置具有剪切、啮合、回流、输送的螺纹块，回流螺纹块的设置以确保反应物料在螺杆内的停留时间在8-12 分钟。