CN107129634A - 一种添加大分子分散剂的高填充滑石粉母粒的制备方法 - Google Patents

一种添加大分子分散剂的高填充滑石粉母粒的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种添加大分子分散剂的高填充滑石粉母粒的制备方法，包括以下步骤：按以下重量百分比准备各原料：基体树脂10％～25％；大分子分散剂2％～10％；助剂1％～5％；滑石粉70％～85％；基体树脂与大分子分散剂及助剂均匀预混；将滑石粉及上述预混原料进行密炼；密炼完成后造粒、冷却。本发明，引入一种大分子分散剂，减少了滑石粉母粒中基体树脂的含量的同时，不仅可以改善滑石粉与基体树脂的相容性，促进滑石粉的分散、提高加工润滑性能，而且提高了滑石粉母粒改性聚丙烯的力学性能。此外，大分子分散剂还能够克服了小分子分散剂易挥发的缺点，降低滑石粉母粒的有机物挥发量，可以应用到更多对挥发性要求高的领域。

Description

一种添加大分子分散剂的高填充滑石粉母粒的制备方法
技术领域
本发明涉及高填充滑石粉母粒领域，具体涉及一种添加大分子分散剂的高填充滑石粉母粒的制备方法。
背景技术
滑石粉是塑料行业中物美价廉的无机填料，其片状结构使得滑石粉填充塑料时，可以同时提高材料的刚性、模量及其制品的尺寸稳定性，并且大幅度降低原材料的成本。同时，在无机填料中，滑石粉的硬度低，对机械设备磨损小，所以，滑石粉在塑料改性领域具有广阔的应用。
但是，滑石粉本身的堆密度小，在塑料改性企业生产环节中，易产生粉尘飞扬，造成生产车间环境污染，不能满足现代生产车间的环境要求；同时，堆密度小的滑石粉在料仓中容易架桥，常常阻滞下料过程，严重影响生产效率。因此，将滑石粉进行母粒化，可以有效解决滑石粉环境污染，有效增加生产效率。目前在生产滑石粉填充母粒时常采用密炼机高温塑化、熔融、混炼，再通过单螺杆或双螺杆挤出机造粒。此工艺难度如下：
1、由于滑石粉含量很高，如果不加入分散剂、润滑剂，不仅需要长时间的塑化、熔融、混炼，降低了生产效率，而且过强的机械摩擦也容易造成局部过热，导致基体树脂分解，使滑石粉母粒有机挥发物含量较高；
2、为了促进滑石粉分散、提高加工润滑性，有些厂家加入了大量小分子分散剂，如硬脂酸、液体石蜡等，虽然提高了生产效率，但是提高了滑石粉母粒的气味、有机挥发物含量较高。
由此可见，采用现有滑石粉填充母粒的生产工艺所获得的滑石粉母粒有机挥发物含量较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的滑石粉母粒生产方法存在滑石粉母粒有机挥发物含量较高的问题。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是提供了一种添加大分子分散剂的高填充滑石粉母粒的制备方法，包括以下步骤：
原料准备，准备以下重量份数的原料：基体树脂，10％～25％；大分子分散剂，2％～10％；助剂，1％～5％；滑石粉,70％～85％；
原料预混，将基体树脂、大分子分散剂及助剂在混合机中均匀预混；
滑石粉母粒制备，将滑石粉及上述预混原料加入到密炼机中进行密炼，使得滑石粉与基体树脂充分混合；
密炼完成后，通过单螺杆或者双螺杆挤出机挤出造粒；
挤出的颗粒经过振动筛筛选、冷却，再经过风送设备进一步冷却，得到高填充滑石粉母粒。
在上述方案中，所述基体树脂包括聚丙烯和聚乙烯，且所述聚丙烯和所述聚乙烯之间的比例为(1.0～3.0)：1。
在上述方案中，所述大分子分散剂采用马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯和苯乙烯接枝聚丙烯中的任意一种，或任意两种的混合物，或任意两种以上的混合物。
在上述方案中，在密炼机中进行密炼时的温度为180～230℃，密炼时间为10～35min。
在上述方案中，在通过单螺杆挤出机挤出造粒过程中，挤出机温度为180～230℃。
在上述方法中，所述助剂包括以下重量配比的组分：无机填料45～56份，抗氧化剂18～22份，矿物油22～36份。
在上述方法中，所述无机填料选用滑石粉、硅灰石、碳酸钙、碳酸钙晶须、硫酸钡、硫酸钡晶须、玻璃微珠、云母粉、氢氧化镁其中的一种、两种或两种以上的混合物。
在上述方法中，所述抗氧化剂采用受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂和复合抗氧剂中的任意一种、或任意两种的混合物，或任意两种以上的混合物。
本发明，引入一种大分子分散剂减少了滑石粉母粒中基体树脂的含量的同时，不仅可以改善滑石粉与基体树脂的相容性，促进滑石粉的分散、提高加工润滑性能，而且提高了滑石粉母粒改性聚丙烯的力学性能。此外，大分子分散剂还能够克服了小分子分散剂易挥发的缺点，降低滑石粉母粒的有机物挥发量，可以应用到更多对挥发性要求高的领域。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出详细的说明。
本发明提供了一种添加大分子分散剂的高填充滑石粉母粒的制备方法，包括以下步骤：
原料准备，准备以下重量百分比准备各原料：基体树脂，10％～25％；大分子分散剂，2％～10％；助剂，1％～5％；滑石粉,70％～85％。
原料预混，将基体树脂、大分子分散剂及助剂在混合机中均匀预混；
滑石粉母粒制备，将滑石粉及上述预混原料加入到密炼机中进行密炼，密炼时的温度为180～230℃，密炼时间为10～35min，使得滑石粉与基体树脂充分混合；
密炼完成后，通过单螺杆或双螺杆挤出机挤出造粒，挤出造粒过程中，挤出机温度为180～230℃；
挤出的颗粒经过振动筛筛选、冷却，然后经过风送设备冷却，即可得到高填充滑石粉母粒。
其中基体树脂由聚丙烯和聚乙烯组成，且所述聚丙烯和所述聚乙烯之间的重量配比为(1.0～3.0)：1。聚丙烯具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀，聚乙烯具有较高的耐腐蚀性和电绝缘性能。
助剂包括无机填料、抗氧化剂和矿物油等。无机填料包括滑石粉、硅灰石、碳酸钙、碳酸钙晶须、硫酸钡、硫酸钡晶须、玻璃微珠、云母粉、氢氧化镁其中的一种、两种或两种以上的混合物。抗氧化剂包括受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂或复合抗氧剂中的一种、两种或两种以上的混合物。
大分子分散剂选自马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝聚丙烯、苯乙烯接枝聚丙烯中的一种、两种或两种以上的混合物。大分子分散剂在提高生产效率的同时，克服了小分子分散剂易挥发的缺点，降低了母粒的有机物挥发量，可以满足对挥发性要求高的产品。此外，大分子分散剂的加入能够进一步提高滑石粉母粒改性聚丙烯的力学性能。
本方案中添加大分子分散剂的作用在于替代小分子分散剂、润滑剂，促进滑石粉分散、提高母粒加工润滑性能。
滑石粉目数从400目到5000目，可以是其中的一种、两种或两种以上的混合物。
本发明包括以下优选实施例：
具体实施例一：
取基体树脂20kg，大分子分散剂16kg，助剂4.4kg,滑石粉160kg。
其中：
基体树脂包括聚丙烯10kg和聚乙烯10kg。
助剂包括无机填料2.0kg、抗氧化剂0.8kg、矿物油1.6kg。
将上述原料中的基体树脂、大分子分散剂和助剂进行预混十分钟，然后将预混物和160公斤1250目滑石粉加入到密炼机中密炼15min，经单螺杆挤出机挤出造粒，得到直径3mm，长度5mm颗粒，最后经过风送设备冷却得到1号高填充滑石粉母粒。
具体实施例二：
取基体树脂24kg，大分子分散剂20kg，助剂6.0kg,滑石粉160kg。
其中：
基体树脂包括聚丙烯14kg和聚乙烯10kg。
助剂包括无机填料3.1kg、抗氧化剂1.3kg、矿物油1.6kg。
将上述原料中的基体树脂、大分子分散剂和助剂进行预混十分钟，然后将预混物和160kg1250目滑石粉加入到密炼机中密炼15min，然后经过单螺杆挤出机挤出造粒，得到直径3mm，长度4mm颗粒，经过风送设备冷却得到2号高填充滑石粉母粒。
具体实施例三：
取基体树脂30kg，大分子分散剂12kg，助剂3.6kg,滑石粉160kg。
其中：
基体树脂包括聚丙烯20kg和聚乙烯10kg。
助剂包括无机填料1.8kg、抗氧化剂0.7kg、矿物油1.1kg。
将上述原料中的基体树脂、大分子分散剂和助剂进行预混十分钟，然后将预混物和160公斤2500目滑石粉加入到密炼机中密炼15min，然后经过单螺杆挤出机挤出造粒，得到直径3mm，长度4mm颗粒，经过风送设备冷却得到3号高填充滑石粉母粒。
对以上高填充滑石粉母粒进行的力学性能测试和挥发性能测试方法同具体实施例一，测定其力学性能见表1，挥发物占百分比见下表2。
具体实施例四：
取基体树脂22kg，大分子分散剂4kg，助剂2.8kg,滑石粉160kg。
其中：
基体树脂包括聚丙烯12kg和聚乙烯10kg。
助剂包括无机填料1.3kg、抗氧化剂0.5kg、矿物油1.0kg。
将上述原料中的基体树脂、大分子分散剂和助剂进行预混十分钟，然后将预混物和160公斤1250目滑石粉加入到密炼机中密炼15min，经单螺杆挤出机挤出造粒，得到直径3mm，长度5mm颗粒，最后经过风送设备冷却得到3号高填充滑石粉母粒。
对以上高填充滑石粉母粒进行的力学性能测试和挥发性能测试方法同具体实施例一，测定其力学性能见表1，挥发物占百分比见下表2。
具体实施例五：
取基体树脂38kg，大分子分散剂5kg，助剂10kg,滑石粉160kg。
其中：
基体树脂包括聚丙烯24kg和聚乙烯14kg。
助剂包括无机填料5.6kg、抗氧化剂2.2kg、矿物油2.2kg。
将上述原料中的基体树脂、大分子分散剂和助剂进行预混十分钟，然后将预混物和160公斤1250目滑石粉加入到密炼机中密炼15min，经单螺杆挤出机挤出造粒，得到直径3mm，长度5mm颗粒，最后经过风送设备冷却得到4号高填充滑石粉母粒。
对以上高填充滑石粉母粒进行的力学性能测试和挥发性能测试方法同具体实施例一，测定其力学性能见表1，挥发物占百分比见下表2。
具体实施例六：
取基体树脂42kg，大分子分散剂5kg，助剂2.0kg,滑石粉160kg。
其中：
基体树脂包括聚丙烯31.5kg和聚乙烯10.5kg。
助剂包括无机填料1.1kg、抗氧化剂0.4kg、矿物油0.5kg。
将上述原料中的基体树脂、大分子分散剂和助剂进行预混十分钟，然后将预混物和160公斤1250目滑石粉加入到密炼机中密炼15min，经单螺杆挤出机挤出造粒，得到直径3mm，长度5mm颗粒，最后经过风送设备冷却得到6号高填充滑石粉母粒。
性能测试：
采用如下方法将上述各实施例获得的高填充滑石粉母粒制成测试样条，与市售添加小分子分散剂的普通滑石粉母粒产品，采用相同的条件进行力学性能测试和挥发性能测试。
测试样条制备方法如下：
取聚丙烯65份，乙烯-辛烯共聚物10份，本实施例获得的高填充滑石粉母粒25份，抗氧化剂0.3份，经过高速混合机中混合均匀后，加入到双螺杆挤出机熔融共混，挤出，造粒，得到滑石粉改性产品，注塑得到测试样条。
挥发性能测试方法如下：
选取质量为m0的滑石粉母粒，在150℃烘箱放置30min后测量其质量为m1，根据损失质量比(m0-m1)/m0获得挥发物测试结果。
对以上高填充滑石粉母粒进行的力学性能测试和挥发性能测试方法同具体实施例一，测定其力学性能见表1，挥发物占百分比见下表2。
表1力学性能测试结果
表2挥发物测试结果
从以上表1、表2对比可以看出，使用本发明方法获得的高填充滑石粉母粒相对于普通滑石粉母粒来说，应用于聚丙烯改性时，可以提高改性聚丙烯的力学性能，降低改性聚丙烯的有机物挥发，具有广阔的应用前景。
对以上高填充滑石粉母粒进行分散性能测试，方法如下：
取高填充滑石粉母粒5份，聚丙烯95份，用混合机混合均匀，然后加入到注塑机中注塑得到厚1.2mm圆片以观察滑石粉分散性。
同时，取市售小分子分散剂配方制备的滑石粉母粒按照上述配方和步骤制备1.2mm圆片。
圆片分散性试验表明，本方法制备得到的高填充滑石粉母粒在聚丙烯注塑圆片中分散均匀，未看见明显团聚体。而市售的普通滑石粉母粒在聚丙烯注塑圆片中易发生团聚，能看见明显的滑石粉母粒团状体，由此可见按照本方案制作的高填充滑石粉母粒分散性能大大提高，分散效果好。
本发明，引入一种大分子分散剂减少了滑石粉母粒中基体树脂的含量的同时，不仅可以改善滑石粉与基体树脂的相容性，促进滑石粉的分散、提高加工润滑性能，而且提高了滑石粉母粒改性聚丙烯的力学性能。此外，大分子分散剂还能够克服了小分子分散剂易挥发的缺点，降低滑石粉母粒的有机物挥发量，可以应用到更多对挥发性要求高的领域。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种添加大分子分散剂的高填充滑石粉母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
原料准备，按以下重量百分比准备各原料：基体树脂，10％～25％；大分子分散剂，2％～10％；助剂，1％～5％；滑石粉,70％～85％；
原料预混，将基体树脂、大分子分散剂及助剂在混合机中均匀预混；
滑石粉母粒制备，将滑石粉及上述预混原料加入到密炼机中进行密炼，使得滑石粉与基体树脂充分混合；
密炼完成后，通过单螺杆或者双螺杆挤出机挤出造粒；
挤出的颗粒经过振动筛筛选、冷却，然后经过风送设备冷却，得到高填充滑石粉母粒。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述基体树脂由聚丙烯和聚乙烯组成，且所述聚丙烯和所述聚乙烯之间的重量配比为(1.0～3.0)：1。
3.如权利要求1所述的制备方法，所述大分子分散剂采用马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯和苯乙烯接枝聚丙烯中的任意一种，或任意两种的混合物，或任意两种以上的混合物。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在密炼机中进行密炼时的温度为180～230℃，密炼时间为10～35min。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在通过单螺杆或者双螺杆挤出机挤出造粒过程中，挤出机温度为180～230℃。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述助剂包括以下重量配比的组分：无机填料45～56份，抗氧化剂18～22份，矿物油22～36份。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述无机填料选用滑石粉、硅灰石、碳酸钙、碳酸钙晶须、硫酸钡、硫酸钡晶须、玻璃微珠、云母粉、氢氧化镁其中的一种、两种或两种以上的混合物。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述抗氧化剂采用受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂和复合抗氧剂中的任意一种、或任意两种的混合物，或任意两种以上的混合物。
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