CN105778212B - 一种玻璃纤维/热塑性塑料颗粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种玻璃纤维/热塑性塑料颗粒，由玻璃纤维、热塑性塑料和添加剂组成，包括以下重量组份：玻璃纤维100份、热塑性塑料15～20份、环己酮20～25份、四氢呋喃20～25份、三巯基乙酸异辛酯锑稳定剂1～5份、环氧甘油酯增塑剂5～10份、N‑羟甲基丙烯酰胺交联剂1～5份、聚乙二醇酯润滑剂0.1～0.5份和磷酸三甲苯酯阻燃剂3～8份；制备方法具体步骤如下：熔融玻璃球，拉丝，进入集棉室，在出口处与浆料均匀混合，随着集棉网的运动，送入固化炉低温固化，粉碎机中粉碎，最后进入双螺杆挤出造粒机塑化和切粒，即得玻璃纤维/热塑性塑料颗粒。本发明所制备塑料颗粒高强高韧、工艺简单、成本低廉、易于加工、可塑性能强。
Description
技术领域
本发明涉及一种热塑性塑料颗粒及其制备方法，尤其是涉及一种玻璃纤维/热塑性塑料颗粒及其制备方法，属于复合材料领域。
背景技术
塑料颗粒，一种合成的高分子化合物，也是一般所俗称的塑料或树脂，可以自由改变形体样式。是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的。
塑料大体分为热塑型和热固型两种。热塑型就是材料在加热后会软化，冷却后会变硬成为我们需要的形状，可以反复软化成型。热固型加热后会凝结成一定的形状，重新加热到一定程度就会破坏分子内部结构，释放其中一种或多种元素会脱离出来，成为其他的合成体。
热塑性树脂可反复加热软化、冷却固化的一大类合成树脂。这类树脂在常温下为高分子量固体，是线型或带少量支链的聚合物，分子间无交联，仅借助范德瓦耳斯力或氢键互相吸引。在成型加工过程中，树脂经加压加热即软化和流动，不发生化学交联，可以在模具内赋形，经冷却定型，制得所需形状的制品。在反复受热过程中，分子结构基本上不发生变化，当温度过高、时间过长时，则会发生降解或分解。因具有韧性、耐蚀性和抗疲劳性高，成形工艺简单、周期短，材料利用率高，预浸料存放环境与时间无限制等优异性能而得到快速发展，可广泛应用在建筑、电缆、地板、涂料和航空航天领域。
公开号为104212099A的中国专利提供了一种PVC塑料粒子配方，其包括以下重量份的成分：稳定剂1.5～4份、树脂粉30～45份、润滑剂0.2～1份、增塑剂20～40份、重钙10～20份、纳米碳酸钙5～10份。公开号为104212099A的中国专利提供了一种本发明公开了一种PVC塑料粒子配方，其包括以下重量份的成分：稳定剂1～3份、润滑剂0.2～0.6份、树脂粉56～66份、增塑剂30～40份、炭黑0.1～0.4份。所制成的PVC塑料粒子价格便宜、成品率高、性能优良、环保。
公开号为105086154A的中国专利本提供了一种聚丙烯复合塑料粒子，所述塑料粒子包括以下重量组份：PP：100份；PC：40～50份；三元乙丙橡胶与乙烯-丁烯弹性体混合物：20～25份；聚乳酸：3～4份；α-氰基丙烯酸乙酯：2～3份；N-乙烯基吡咯烷酮：2～3份；环糊精：1.5～2.5份；N-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷：1～4份；增塑剂：18～22份；稳定剂：2.0～3.6份；抗冲击改性剂：4～6份；润滑剂：8～12份；电气级陶土：5～8份；阻燃剂：3～6份；抗氧化剂：0.4～0.7份；钛白粉：0.1～0.3份。本发明的聚丙烯塑料粒子具有高阻燃高机械性能。但是，上述两种工艺所制备的塑料粒子强度不高，使用过程中容易发生断裂现象。
公开号为105038039A的中国专利提供了一种PVC塑料粒子，是将PVC、PP、CPVC、ABS和MBS树脂复合到一起，在加上其他的一些助剂，比如增塑剂、稳定剂、阻燃剂、润滑剂、交联剂等，使得塑料粒子具有较好物理机械性能、弹性、耐老化性、耐腐蚀性和阻燃性；着色剂选用碳黑，由于碳黑本身海是一种抗紫外线剂，因此加入碳黑使得产品在着色的基础上还可以使材料具有很好的耐候性。但是，此产品是把多种树脂混合，混合的均匀性难以控制，降低资源利用率，同时简单的树脂混合塑料粒子的强度不高，应用范围受到限制。
公开号为104231491A的中国专利提供了一种刚性无机粒子改性聚氯乙烯塑料粒子，所述塑料粒子配方聚氯乙烯90～95％、无机刚性粒子5～10％、蒙脱土10～15％、稳定剂1.5～3.5％、增塑剂1.5～2.5％、润滑剂0.5～2.5％，抗氧化剂2～4.5％。该塑料粒子制成的聚氯乙烯复合塑料的有较高的拉伸强度、断裂伸长率和缺口冲击强度。其中所述的无机刚性粒子为纳米碳酸钙或纳米亚硫酸钙中的一种，纳米粒子制备工艺复杂、成本较高。
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，具有高强、耐腐蚀、耐高温、光滑憎水、尺寸稳定不变形等优点。它与棉麻相比，更耐高温和耐腐蚀；与化学纤维相比，强度更高和尺寸更加稳定。尤其是耐高温、不着火、不燃烧，更是天然纤维、化学纤维无法比拟的。因此是一种理想的增强材料。
目前玻璃纤维的生产方法主要分为两种，分别是离心法和火焰法。离心法玻璃纤维直径较大，强度低，纤维较脆，耐磨性较差。火焰法玻璃纤维是将熔融玻璃制成玻璃球、棒或块状物，使其再次融化，形成一次丝，在胶辊的牵引下送到燃烧室喷出的火焰中，经过火焰喷吹成的直径细小的玻璃纤维。火焰喷吹法生产规模小、投资少、占地面小等特点，同时，采用火焰喷吹法制备的玻璃纤维直径小，柔性大和强度高等特点，广泛应用在增强材料、保温、过滤、航空航天等领域。
本发明采用火焰法玻璃纤维为基体，在制备玻璃纤维过程中，均匀喷洒热塑性塑料和添加剂，利用低温粉碎造粒工艺得到的玻璃纤维/热塑性塑料颗粒。所制备的玻玻璃纤维/热塑性塑料颗粒，既有玻璃纤维的强度，又有热塑性塑料的韧性、工艺简单、成本低廉、易加工，通过注塑机加热，可在塑料模具内成型，成品物理机械性能、弹性、耐老化性、耐腐蚀性等各方面性能优异。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种玻璃纤维/热塑性塑料颗粒及其制备方法，该塑料颗粒具有优异的机械性强度、耐高温、耐腐蚀性、非电导性等优点，尤其是其自身具有优良的阻燃性和耐火性，可用作厨房用具、化工防腐涂层和电线电缆等领域。
为实现本发明的目的采用的技术方案是：提供一种玻璃纤维/热塑性塑料颗粒，由玻璃纤维、热塑性塑料和添加剂组成，该颗粒为棒状或球状，尺寸为2mm～10mm，纤维在颗粒中的体积百分比为5～50％。
所述的添加剂包括：环己酮和四氢呋喃溶解剂、三巯基乙酸异辛酯锑稳定剂、环氧甘油酯增塑剂、N-羟甲基丙烯酰胺交联剂、聚乙二醇酯润滑剂和磷酸三甲苯酯阻燃剂。
本发明还提供一种玻璃纤维/热塑性塑料颗粒制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将热塑性塑料溶解在环己酮和四氢呋喃溶解剂中，逐渐添加三巯基乙酸异辛酯锑稳定剂、环氧甘油酯增塑剂、N-羟甲基丙烯酰胺交联剂、聚乙二醇酯润滑剂和磷酸三甲苯酯阻燃剂，均匀混合，制成黏度3000～7000mPa·s的塑料浆料，灌入喷雾器；
(2)把化学成分为SiO2为60％～65％，Na2O为15％～20％，Al2O3为4.0％～5.0％，CaO为4.0％～5.0％，B2O3为5％～8％，BaO为0％～0.7％的玻璃球投入火焰法窑炉中，熔化、澄清，然后拉丝，控制一次丝直径为0.2～0.5mm，火焰喷吹一次纤维成为二次纤维，二次纤维在气流的吹动下进入集棉通道，二次丝的直径为50nm～1000nm；
(3)喷雾器在集棉通道出口喷出塑料粘结剂，均匀涂敷在二次玻璃纤维丝的表面形成湿态带胶棉，粘结剂流量为1～15Kg/min，喷雾器压力为1～10MPa；
(4)带胶棉随传送带进入烘干炉，烘干温度为75～275℃，通过烘干去除溶剂形成干态带胶棉；
(5)干态带胶棉进入粉碎机中粉碎；
(6)粉碎后的干态带胶棉通过双螺杆挤出造粒机在120-150℃下塑化和切粒，筛选、分级，得到玻璃纤维/热塑性塑料颗粒。
所述的的塑料浆料的配比为热塑性塑料15～20份、环己酮20～25份、四氢呋喃20～25份、三巯基乙酸异辛酯锑稳定剂1～5份、环氧甘油酯增塑剂5～10份、N-羟甲基丙烯酰胺交联剂1～5份、聚乙二醇酯润滑剂0.1～0.5份和磷酸三甲苯酯阻燃剂3～8份；其特征在于所述的热塑性塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
①本发明制备的塑料粉末具有玻璃纤维的强度和热塑性树脂的韧性，特别是在高温下，具有优异的力学性能。
②以玻璃纤维和热塑性塑料为主，加上其他的一些助剂，比如增塑剂、稳定剂、阻燃剂、润滑剂、交联剂等，使得塑料粒子较好的物理机械性能、弹性、耐腐蚀和阻燃等性能。
③采用低温粉碎工艺，将温度降到其脆化温度以下，可带走其分裂过程中产生的热量，防止塑料粒子融化，达到粉碎要求。
④工艺简单、成本低廉、易于工业生产，较高的稳定性和可靠性。
附图说明
图示为一种玻璃纤维/热塑性塑料颗粒制备装置的示意图，包括：窑炉10，漏板20，一次丝30，胶辊40，炉头50，集棉室60，二次丝70，塑料浆料80，玻璃棉毡90，集棉箱体100，负压风机110，传送装置120，集棉网130，固化炉140，粉碎机150，双螺杆挤出造粒机160。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
实施例1
一种玻璃纤维/热塑性塑料颗粒，由玻璃纤维、热塑性塑料和添加剂组成，该颗粒为棒状，尺寸为5mm，纤维在颗粒中的体积百分比为45％。
所述的添加剂包括：环己酮和四氢呋喃溶解剂、三巯基乙酸异辛酯锑稳定剂、环氧甘油酯增塑剂、N-羟甲基丙烯酰胺交联剂、聚乙二醇酯润滑剂和磷酸三甲苯酯阻燃剂。
本发明还提供一种玻璃纤维/热塑性塑料颗粒制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将热塑性塑料溶解在环己酮和四氢呋喃溶解剂中，逐渐添加三巯基乙酸异辛酯锑稳定剂、环氧甘油酯增塑剂、N-羟甲基丙烯酰胺交联剂、聚乙二醇酯润滑剂和磷酸三甲苯酯阻燃剂，均匀混合，制成黏度3000mPa·s的塑料浆料，灌入喷雾器；
(2)把化学成分为SiO2为60％，Na2O为15％，Al2O3为4.0％，CaO为5.0％，B2O3为8％，BaO为0.7％的玻璃球投入火焰法窑炉中，熔化、澄清，然后拉丝，控制一次丝直径为0.3mm，火焰喷吹一次纤维成为二次纤维，二次纤维在气流的吹动下进入集棉通道，二次丝的直径为500nm；
(3)喷雾器在集棉通道出口喷出塑料粘结剂，均匀涂敷在二次玻璃纤维丝的表面形成湿态带胶棉，粘结剂流量为10Kg/min，喷雾器压力为4MPa；
(4)带胶棉随传送带进入烘干炉，烘干温度为150℃，通过烘干去除溶剂形成干态带胶棉；
(5)干态带胶棉进入粉碎机中粉碎；
(6)粉碎后的干态带胶棉通过双螺杆挤出造粒机在130℃下塑化和切粒，筛选、分级，得到玻璃纤维/热塑性塑料颗粒。
所述的的塑料浆料的配比为热塑性塑料17份、环己酮20份、四氢呋喃20份、三巯基乙酸异辛酯锑稳定剂1份、环氧甘油酯增塑剂5份、N-羟甲基丙烯酰胺交联剂3份、聚乙二醇酯润滑剂0.3份和磷酸三甲苯酯阻燃剂4份；其特征在于所述的热塑性塑料为聚氯乙烯。
实施例2
一种玻璃纤维/热塑性塑料颗粒，由玻璃纤维、热塑性塑料和添加剂组成，该颗粒为棒状或球状，尺寸为7mm，纤维在颗粒中的体积百分比为40％。
所述的添加剂包括：环己酮和四氢呋喃溶解剂、三巯基乙酸异辛酯锑稳定剂、环氧甘油酯增塑剂、N-羟甲基丙烯酰胺交联剂、聚乙二醇酯润滑剂和磷酸三甲苯酯阻燃剂。
本发明还提供一种玻璃纤维/热塑性塑料颗粒制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将热塑性塑料溶解在环己酮和四氢呋喃溶解剂中，逐渐添加三巯基乙酸异辛酯锑稳定剂、环氧甘油酯增塑剂、N-羟甲基丙烯酰胺交联剂、聚乙二醇酯润滑剂和磷酸三甲苯酯阻燃剂，均匀混合，制成黏度5000mPa·s的塑料浆料，灌入喷雾器；
(2)把化学成分为SiO2为65％，Na2O为17％，Al2O3为4.5％，CaO为4.5％，B2O3为6％，BaO为0.4％的玻璃球投入火焰法窑炉中，熔化、澄清，然后拉丝，控制一次丝的直径为0.2mm，火焰喷吹一次纤维成二次纤维，二次纤维在气流的吹动下进入集棉通道，二次丝的直径为200nm；
(3)喷雾器在集棉通道出口喷出塑料粘结剂，均匀涂敷在二次玻璃纤维丝的表面形成湿态带胶棉，粘结剂流量为12Kg/min，喷雾器压力为4MPa；
(4)带胶棉随传送带进入烘干炉，烘干温度为150℃，通过烘干去除溶剂形成干态带胶棉；
(5)干态带胶棉进入粉碎机中粉碎；
(6)粉碎后的干态带胶棉通过双螺杆挤出造粒机在120℃下塑化和切粒，筛选、分级，得到玻璃纤维/热塑性塑料颗粒。
所述的的塑料浆料的配比为热塑性塑料20份、环己酮22份、四氢呋喃23份、三巯基乙酸异辛酯锑稳定剂3份、环氧甘油酯增塑剂7份、N-羟甲基丙烯酰胺交联剂4份、聚乙二醇酯润滑剂0.3份和磷酸三甲苯酯阻燃剂5份；其特征在于所述的热塑性塑料为聚乙烯。
上述仅为本发明两个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (2)
1.一种玻璃纤维/热塑性塑料颗粒的制备方法，其特征在于所述的颗粒为棒状或球状，尺寸为2mm～10mm，由玻璃纤维、热塑性塑料和添加剂组成，纤维在颗粒中的体积百分比为5～50％；所述的热塑性塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯 ；所述颗粒的制备方法包括以下顺序的步骤：
(1)将热塑性塑料溶解在环己酮和四氢呋喃溶解剂中，逐渐添加三巯基乙酸异辛酯锑稳定剂、环氧甘油酯增塑剂、N-羟甲基丙烯酰胺交联剂、聚乙二醇酯润滑剂和磷酸三甲苯酯阻燃剂，均匀混合，制成黏度3000～7000mPa·s的塑料浆料，灌入喷雾器；
(2)把化学成分为SiO2为60％～65％，Na2O为15％～20％，Al2O3为4.0％～5.0％，CaO为4.0％～5.0％，B2O3为5％～8％，BaO为0％～0.7％的玻璃球投入火焰法窑炉中，熔化、澄清，然后拉丝，控制一次玻璃纤维丝直径为0.2～0.5mm，火焰喷吹一次玻璃纤维丝成为二次玻璃纤维丝，二次玻璃纤维丝在气流的吹动下进入集棉通道，二次玻璃纤维丝的直径为50nm～1000nm；
(3)喷雾器在集棉通道出口喷出塑料浆料，均匀涂敷在二次玻璃纤维丝的表面形成湿态带胶棉，塑料浆料流量为1～15Kg/min，喷雾器压力为1～10MPa；
(4)带胶棉随传送带进入烘干炉，烘干温度为75～275℃，通过烘干去除溶剂形成干态带胶棉；
(5)干态带胶棉进入粉碎机中粉碎；
(6)粉碎后的干态带胶棉通过双螺杆挤出造粒机在120-150℃下塑化和切粒，筛选、分级，得到玻璃纤维/热塑性塑料颗粒。
2.根据权利要求1所述的玻璃纤维/热塑性塑料颗粒的制备方法，其特征在于所述的(1)中的塑料浆料的配比为热塑性塑料15～20份、环己酮20～25份、四氢呋喃20～25份、三巯基乙酸异辛酯锑稳定剂1～5份、环氧甘油酯增塑剂5～10份、N-羟甲基丙烯酰胺交联剂1～5份、聚乙二醇酯润滑剂0.1～0.5份和磷酸三甲苯酯阻燃剂3～8份。
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