CN107746516A - 纳米碳酸钙透明母料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米碳酸钙透明母料及其制备方法，所述母料由一定配比的载体树脂、混合粉体、表面改性剂、分散润滑剂和透明剂组成；制备时将各原料按配比配好，依次经过高速混合机、密炼机、双腕（强制）喂料机被喂入到单（双）螺杆挤出机挤出、风冷热切制得。本发明的纳米碳酸钙透明母料，不仅大幅度降低了产品成本，还有效地改变制品的刚性、热变形温度、尺寸稳定性、透明度和表面光泽度等。

Description

纳米碳酸钙透明母料及其制备方法
技术领域
本发明涉及纳米碳酸钙及塑料技术领域，具体是一种纳米碳酸钙透明母料及其制备方法。
背景技术
塑料制品在当今世界上占有极为重要的地位，多年来塑料制品的生产在世界各地高速度发展，应用领域也在不断扩大，小到日常生活用品，大到工企业产品，由低端产品向高端产品、由不透或半透向透明包装发展。为了提高和改变塑料制品的性能，通常采用加入填充母料、透明母料来改性的方法，这只能符合低端塑料制品市场需求，对于高端透明塑料制品，尤其是对力学性能、透明度要求极高的塑料制品来说，更是难题之一。
为解决塑料制品透明度问题，目前主要填料采用元明粉或硫酸钡，但因硫酸钡比重太大，应用受到一定的局限性；又因元明粉是一种强极性物质，易吸收空气中水分，都存在短时间析出现象而造成塑料制品外观“喷霜”、“长毛”现象，且加工过程中腐蚀设备，应用中也受到限制。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，而提供一种纳米碳酸钙透明母料及其制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种纳米碳酸钙透明母料，由下列重量份数的各原料制成：
载体树脂15-35份、混合粉体60-80份、表面改性剂0.5-3份、分散润滑剂3-5份、透明剂0.5-1份。
作为优选的技术方案，所述的载体树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的一种或任意比例混合的几种。
作为优选的技术方案，载体树脂为粉料，目数不小于60目。
作为优选的技术方案，所述的混合粉体为纳米碳酸钙和透明粉混合的粉体。
作为优选的技术方案，所述的纳米碳酸钙的粒度不大于50nm，透明粉的粒度不大于9µm。
作为优选的技术方案，所述的表面改性剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、多元复合偶联剂中的一种或任意比例混合的几种。
作为优选的技术方案，所述的分散润滑剂为低分子量聚乙烯蜡、白油中的一种或任意比例混合的两种。
上述纳米碳酸钙透明母料的制备方法，包括如下步骤：
1）按各原料的重量份数分别称取各原料备用；
2）先将混合粉体加入到已经105℃恒温设置的高速混合机中并进行搅拌，然后再加入表面改性剂并继续搅拌，接着再加入分散润滑剂并继续搅拌，最后再加入透明剂和载体树脂并继续搅拌，充分搅拌后制得混合物料；
3）将步骤2）中得到的混合物料放入已经恒温设置的密炼机中，恒温温度为120～150℃、密炼时间10～15分钟，最后混合物料被密炼成团；
4）通过提升机将步骤3）中得到的成团的混合物料放入双腕（强制）喂料机中，成团的混合物料经过双腕（强制）喂料机被喂入到单（双）螺杆挤出机中，单（双）螺杆挤出机的温度控制在170～180℃，最后经挤出、切粒、风冷、包装，即得到了所述的纳米碳酸钙透明母料。
本发明选用的载体树脂进行了深加工，将其冷磨成粉状，目数不小于60目，其特点在于可以使不同成份的材料混合融解的更理想，减少了在生产加工中粒料的三态变化过程，即：玻璃态、高弹态和粘流态，从而缩短了加工时间，减少塑料在机体中停留时间，分子链条断链及物料降解都在无形中得到缓解，结晶速度的变化，对透明度自然不会受到直接影响；加上选用透明度极高的聚苯乙烯，从原料选择到过程加工，都不会影响其透明度；所述的混合粉体为纳米碳酸钙和透明粉，纳米碳酸钙为使用“重力反应器”而制得的一种粒子稳定、粒径适中（不大于50nm）的纳米碳酸钙，透明粉为粒径不大于9µm，两种混合物克服了纯纳米钙制备困难及表面处理不好的缺点，纯透明粉腐蚀设备、制品喷霜、长毛、不透光、力学性能差等现象。进一步地，透明剂的加入，通过提供晶核促进树脂结晶，加快制品结晶速度，使得晶粒结构细微化，从而提高制品的刚性、热变形温度、尺寸稳定性、透明度和表面光泽度。
本发明纳米碳酸钙透明母料具有如下优点：1）透明性好，添加量为30份时制品的透光率仍能达到90%以上；2）能提高制品表面光亮度、刚性、热变形温度、抗蠕变性，同时改善及缩短制品生产周期，节省树脂用量，降低生产成本；3）使用方便，无须改变原有设备、工艺条件；4）应用广泛 薄膜、片材、管材、容器等领域。
本发明纳米碳酸钙透明母料的制备方法中，采用“密炼机”具有如下优点：1）具有高剪切性能，混炼效果极佳，分散性好；2）无粉尘环保污染；3）产品质量稳定、产能高、成本低。
本发明通过对空白样、添加普通母料以及添加本发明母料的制品进行测试，测试结果如下表：
通过上表可知，添加了本发明母料的制品其性能得到了非常显著的提高。
综上所述，本发明的技术方案与现有技术相比，其创新包括如下几点：1）载体树脂进行了深加工，冷磨成了目数不小于60目的粉料；2）载体树脂采用了本身就具有高透明的聚苯乙烯等；3）混合粉体采用纳米碳酸钙和透明粉混用，优缺点互补；4）透明剂的加入使得制品在外观及性能上都得到进一步的优化；5）使用了具有高分散、高混炼的密炼机进行制备。
本发明的纳米碳酸钙透明母料，不仅大幅度降低了产品成本，还有效地改变制品的刚性、热变形温度、尺寸稳定性、透明度和表面光泽度等。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本发明，以下结合具体实施例对本发明作进一步清楚、完整的说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1 每份为1g
一种纳米碳酸钙透明母料，由下列重量份数的原料制成：载体树脂35份、混合粉体60份、表面改性剂0.5份、分散润滑剂3份、透明剂0.5份；其中，所述的载体树脂为聚苯乙烯，该聚苯乙烯的熔指为2-5g/10min，并经冷磨制成80目的粉料体；所述的混合粉体是由40份粒径为40nm的纳米碳酸钙和20份粒径为9µm的透明粉混合而成的；所述的表面改性剂为钛酸酯偶联剂；所述的分散润滑剂是由2份低分子量聚乙烯蜡和1份白油组成。
上述的纳米碳酸钙透明母料的制备方法，包括如下步骤：
1）按各原料的重量份数分别称取各原料备用；
2）先将纳米碳酸钙和透明粉加入到已经105℃恒温设置的高速混合机中搅拌8分钟，然后再加入钛酸酯偶联剂并搅拌3分钟，接着再加入低分子量聚乙烯蜡和白油并继续搅拌3分钟，最后再加入透明剂和聚苯乙烯并继续搅拌2分钟，最终制得混合物料；
3）将步骤2）中得到的混合物料放入已恒温设置好的密炼机中，恒温温度为150℃、密炼时间为15分钟，最后混合物料被密炼成团；
4）通过提升机将步骤3）中得到的成团的混合物料放入双腕（强制）喂料机中，成团的混合物料经过双腕（强制）喂料机被喂入到单（双）螺杆挤出机中，单（双）螺杆挤出机的温度控制在175℃，最后经挤出、切粒、风冷、包装，即得到了所述的纳米碳酸钙透明母料。
实施例2 每份为1kg
一种纳米碳酸钙透明母料，由下列重量份数的原料制成：载体树脂20份、混合粉体70份、表面改性剂1份、分散润滑剂2.5份、透明剂0.8份；其中，所述的载体树脂为聚苯乙烯和聚乙烯，具体是由10份熔指为2-5g/10min的聚苯乙烯和10份熔指为5-10g/10min的聚乙烯混合而成，并经冷磨制成目数为70目的粉料体；所述的混合粉体由35份粒径为50nm的纳米碳酸钙和35份粒径为7µm透明粉混合组成；所述的表面改性剂是由0.5份的钛酸酯偶联剂和0.5份的铝酸酯偶联剂混合组成；所述的分散润滑剂是由2份低分子量聚乙烯蜡和0.5份白油混合组成。
上述的纳米碳酸钙透明母料的制备方法，包括如下步骤：
1）按各原料的重量份数分别称取各原料备用；
2）先将纳米碳酸钙、透明粉加入到已经105℃恒温设置的高速混合机中搅拌8分钟，然后再加入钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂并搅拌3分钟，接着再加入低分子量聚乙烯蜡和白油并继续搅拌3分钟，最后再加入透明剂、聚苯乙烯和聚乙烯并继续搅拌2分钟，最终制得混合物料；
3）将步骤2）中得到的混合物料放入已经恒温设置好的密炼机中，恒温温度为120℃、密炼时间为13分钟，最后混合物料被密炼成团；
4）通过提升机将步骤3）中得到的成团的混合物料放入双腕（强制）喂料机中，成团的混合物料经过双腕（强制）喂料机被喂入到单（双）螺杆挤出机中，单（双）螺杆挤出机的温度控制在180℃，最后经挤出、切粒、风冷、包装，即得到了所述的纳米碳酸钙透明母料。
实施例3 每份为500g
一种纳米碳酸钙透明母料，由下列重量份数的原料制成：载体树脂15份、混合粉体80份、表面改性剂3份、分散润滑剂5份、透明剂1份；其中，所述的载体树脂为聚苯乙烯和聚丙烯，具体是由10份熔指为2-5g/10min的聚苯乙烯和5份熔指为2-5g/10min的聚丙烯混合而成，并经冷磨制成目数为60目的粉体状；所述的混合粉体由60份粒径为30nm的纳米碳酸钙和20份粒径为6µm的透明粉混合组成；所述的表面改性剂是由1.5份钛酸酯偶联剂和1.5份多元复合偶联剂混合组成；所述的分散润滑剂是由3份低分子量聚乙烯蜡和2份白油混合组成。
上述的纳米碳酸钙透明母料的制备方法，包括如下步骤：
1）按各原料的重量份数分别称取各原料备用；
2）先将纳米碳酸钙、透明粉加入到已经105℃恒温设置的高速混合机中搅拌8分钟，然后再加入钛酸酯偶联剂和多元复合偶联剂并搅拌3分钟，接着再加入低分子量聚乙烯蜡和白油并继续搅拌3分钟，最后再加入透明剂、聚苯乙烯和聚丙烯并继续搅拌2分钟，最终制得混合物料；
3）将步骤2）中得到的混合物料放入已经恒温设置好的密炼机中，恒温温度为135℃、密炼时间为10分钟，最后混合物料被密炼成团；
4）通过提升机将步骤3）中得到的成团的混合物料放入双腕（强制）喂料机中，成团的混合物料经过双腕（强制）喂料机被喂入到单（双）螺杆挤出机中，单（双）螺杆挤出机的温度控制在170℃，最后经挤出、切粒、风冷、包装，即得到了所述的纳米碳酸钙透明母料。
本发明要求保护的范围不限于以上具体实施方式，对于本领域技术人员而言，本发明可以有多种组合和更改，凡在本发明的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种纳米碳酸钙透明母料，其特征在于，由下列重量份数的各原料制成：载体树脂15-35份、混合粉体60-80份、表面改性剂0.5-3份、分散润滑剂3-5份、透明剂0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的纳米碳酸钙透明母料，其特征在于：所述的载体树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的一种或任意比例混合的几种。
3.根据权利要求2所述的纳米碳酸钙透明母料，其特征在于：所述的载体树脂为粉料，目数不小于60目。
4.根据权利要求1所述的纳米碳酸钙透明母料，其特征在于：所述的混合粉体为纳米碳酸钙和透明粉混合的粉体。
5.根据权利要求4所述的纳米碳酸钙透明母料，其特征在于：所述的纳米碳酸钙的粒度不大于50nm，透明粉的粒度不大于9µm。
6.根据权利要求1所述的纳米碳酸钙透明母料，其特征在于：所述的表面改性剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、多元复合偶联剂中的一种或任意比例混合的几种。
7.根据权利要求1所述的纳米碳酸钙透明母料，其特征在于：所述的分散润滑剂为低分子量聚乙烯蜡、白油中的一种或任意比例混合的两种。
8.如权利要求1-7中任一所述的纳米碳酸钙透明母料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）按各原料的重量份数分别称取各原料备用；
2）先将混合粉体加入到已经105℃恒温设置的高速混合机中并进行搅拌，然后再加入表面改性剂并继续搅拌，接着再加入分散润滑剂并继续搅拌，最后再加入透明剂和载体树脂并继续搅拌，充分搅拌后制得混合物料；
3）将步骤2）中得到的混合物料放入已经恒温设置的密炼机中，恒温温度为120～150℃、密炼时间10～15分钟，最后混合物料被密炼成团；
4）通过提升机将步骤3）中得到的成团的混合物料放入双腕（强制）喂料机中，成团的混合物料经过双腕（强制）喂料机被喂入到单（双）螺杆挤出机中，单（双）螺杆挤出机的温度控制在170～180℃，最后经挤出、切粒、风冷、包装，即得到了所述的纳米碳酸钙透明母料。
9.根据权利要求8所述的纳米碳酸钙透明母料的制备方法，其特征在于：在步骤2）中，混合粉体在高速混合机中的搅拌时间为8min，加入表面改性剂后的搅拌时间为3min，加入分散润滑剂后的搅拌时间为3min，加入透明剂和载体树脂后的搅拌时间为2min。
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