CN109135146A - 无载体彩色专用塑料高光改性母料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了无载体彩色专用塑料高光改性母料，属于塑料材料制备技术领域。本发明以棕榈油为原料制备出棕榈油烷醇酰胺，利用棕榈油烷醇酰胺既具有亲油基又具有亲水基的特点，从而使无机填料、聚丙烯酸酯、硅酮粉等原料之间相容性提高，水化生成水化硅酸铝和水化硅酸钙，可使釉料中的颗粒物质团聚在一起，利用陶瓷光泽釉料机继续研磨成更低粒度的无机高光填料，能够对共混塑料增色，本发明聚碳酸酯等工程塑料中加入本发明的改性母料后，使光亮度得到提高，通过在聚丙烯酸酯油墨中加入了硅酮粉，在偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐的催化条件下，提高了聚丙烯酸酯膜的结晶度，从而提高了聚丙烯酸酯膜的光亮度、耐磨性能和韧性，具有广阔的应用前景。

Description

无载体彩色专用塑料高光改性母料
技术领域
本发明公开了无载体彩色专用塑料高光改性母料，属于塑料材料制备技术领域。
背景技术
塑料原料要制成塑料材料制品，只有通过加工才能制成塑料材料，在高温的条件下成型（热塑性）最常用的方法有挤出、注射成型、压延、流延、吹塑、吸塑和热成型。塑料材料具有质量轻、强度高、电性能优异、易加工成型、外观色彩鲜艳等优点，因而成为材料体系最活跃的领域，在其他领域中的应用也不断扩大，从人们的日常生活品、医疗、农渔业、汽车、电气化工建筑到国防工业、航空航天都有其身影，这些都离不开功能助剂的改性应用。
塑料助剂又叫塑料添加剂，可分为工艺性助剂和功能性助剂。塑料助剂在塑料材料的含量从0.2%到60％都有，但大部分都在1%到10％之间。比如最常用的超市购物袋，既需要色彩鲜艳，又不能有静电，开口效果好又能降解。这就需要添加各种添加剂，如色粉、抗氧剂、开口剂、抗静电剂等，如此繁复的添加，不仅生产工艺复杂且尘土飞扬，对生产环境和工人的身体有很大的危害。如果直接添加功能母粒，即可把复杂变简单，有效解决助剂添加量不一、分散不充分、开口效果不好、抗静电效果不稳定等一系列问题。
目前市场上也有各种塑料母粒，塑料母粒是一种塑料助剂的浓缩物，一般由载体（塑料）和功能助剂（各种色粉、开口剂等）组成，按用途一般分为填充母粒、色母粒、改性母粒三大类。市场上有过无载体母粒，但仅限于滑石粉制成的填充母粒，多年来在市场的推广和应用情况看存在许多问题。
聚碳酸酯是主链上含有苯环和碳酸酯基团的芳香族聚合物，是一种具有较高耐热性和冲击性能的非结晶性工程塑料。所以通过聚碳酸酯和ABS共混制备改性母料可以提升材料强度和韧性，但是普通材料共混需要大量的助剂和有机载体，使用的有机载体过多，一般含量达10～20％，增加了填充母粒的成本，并且有机载体大多是分子量很低的材料，会使共混塑料的表面硬度以及光泽性下降的缺陷。所以需要一种无载体的高光改性母料很有必要。
因此，发明一种无载体彩色专用塑料高光改性母料对塑料材料制备技术领域具有积极意义。
发明内容
本发明主要解决的技术问题，针对目前塑料聚碳酸酯和ABS树脂等工程塑料共混改性过程中，需要添加大量有机载体，有机载体大多是分子量很低的材料，会使共混塑料的表面硬度以及光泽性下降的缺陷，提供了无载体彩色专用塑料高光改性母料。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
无载体彩色专用塑料高光改性母料，其特征在于具体制备步骤为：
（1）在装有温度计、搅拌器、回流装置的三口烧瓶中，加入棕榈油与二乙醇胺，加热反应，再降温，加入棕榈油含量1.0～1.5倍的二乙醇胺，继续反应，得到棕色粘稠透明液体，自然冷却后变为白色固体；
（2）在氮气气氛下，取40～50份上述白色固体、1～5份硬脂酸和0.5～4.0份乙二醇，置于四口烧瓶中，加热升温，搅拌混合反应，制备得到润滑分散剂；
（3）按重量份数计，将8～10份釉料粉料、30～40份钠长石、20～30份钾长石、40～50份羟基硅油乳液置于搅拌机中以100～120r/min的转速搅拌30～40min后，得到混合石浆，将30～40份锰矿渣、70～80份混合石浆、10～15份三乙醇胺、20～30份生石灰、3～5份硝酸钴、4～5份硝酸镍置于球磨机中球磨得到球磨浆料，将上述球磨浆料转入电阻炉中加热，保温，再加热，保温，得到陶瓷光泽釉料；
（4）将陶瓷光泽釉料置于常温水中冷淬破碎后，放入烘箱中加热升温，干燥得到干燥釉料，将干燥釉料与助磨料混合粉碎过筛，得到无机高光填料；
（5）按重量份数计，取10～15份润滑分散剂、8～10份硅酮粉、40～50份无机高光填料，15～18份聚丙烯酸酯油墨、20～25份硝酸银纳米粉、2～3份偶氮二咪唑啉基丙烷二盐酸盐混合，置于高速混合机内进行预混合，使其充分混合，待混合完成后，置于双螺杆挤出机中，挤出造粒，待挤出完成后，对其磨面刮粒制得无载体彩色专用塑料高光改性母料。
步骤（1）所述的棕榈油与二乙醇胺质量比为1∶2，反应温度为150～170℃，反应时间为2～3h，降温为70～80℃，继续反应时间为3～4h。
步骤（2）所述的加热升温为160～220℃，搅拌转速为600～800r/min，混合反应时间为4～5h，制备得到润滑分散剂。
步骤（3）所述的羟基硅油乳液的质量分数为20%，球磨时球料质量比为15︰1，电阻炉中加热后温度为800～900℃，保温时间为1～2h，再加热后温度为1200～1250℃，保温时间为2～3h。
步骤（4）所述的烘箱加热升温为100～130℃，干燥时间为30～40min，干燥釉料与助磨料质量比为5︰1，所过筛规格为400目，助磨料为亚硝酸钠、膨润土、硫酸镁按质量比为1︰5︰2配制而成。
步骤（5）所述的高速混合机转速为800～1000r/min，预混合时间为10～15min，，挤出造粒温度为100～140℃，设置双螺杆挤出机转速为200～250r/min，机头温度为120～140℃，双螺杆挤出机的主机螺杆转速为150～250r/min。
本发明的有益效果是：
（1）本发明以棕榈油为原料制备出棕榈油烷醇酰胺，利用棕榈油烷醇酰胺既具有亲油基又具有亲水基的特点，用饱和脂肪酸和多元醇将其表面活性基团酯化制备得到润滑分散剂，从而使无机填料、聚丙烯酸酯、硅酮粉等原料之间相容性提高，利用生石灰与水反应生成氢氧化钙，并与锰矿渣中的硫酸盐发生反应，生成二水石膏，石膏具有较好的凝胶性能，能够促进釉料中颗粒物的团聚，将生石灰作为添加组分加入到制备釉料的过程中，和混合石浆中水接触发生反应，释放大量的热，能够促进锰矿渣玻璃体中硅盐和铝盐的溶出，激发锰矿渣的活性，玻璃体中溶出的硅盐和铝盐与氢氧化钙发生反应，水化生成水化硅酸铝和水化硅酸钙，这两种物质都属于胶凝物质，可使釉料中的颗粒物质团聚在一起，得到陶瓷光泽釉料，利用陶瓷光泽釉料机继续研磨成更低粒度的无机高光填料，能够对共混塑料增色，并且能在混合树脂表面沉积，从而使共混塑料表面具备较高的硬度；
（2）本发明聚碳酸酯等工程塑料中加入本发明的改性母料后，聚丙烯酸酯会在塑料表面形成一层聚丙烯酸酯膜，将纳米硝酸银粉末加入到聚丙烯酸酯油墨中，通过纳米硝酸银粉在高热共混条件下被还原得到银单质，沉积在聚丙烯酸酯膜的表面，形成“折光”现象，从而使聚丙烯酸酯膜的光亮度得到了大幅度的提高，通过在聚丙烯酸酯油墨中加入了硅酮粉，在偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐的催化条件下，实现对聚丙烯酸酯结构中如羟基、羧基等亲水性基团的封闭，提高聚丙烯酸酯膜与塑料的亲和性，并且避免聚丙烯酸酯在空气中的溶胀，提高了塑料的耐磨性能，通过陶瓷釉料中的无机重金属盐的掺杂改性，提高了聚丙烯酸酯膜的结晶度，从而提高了聚丙烯酸酯膜的光亮度、耐磨性能和韧性，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
在装有温度计、搅拌器、回流装置的三口烧瓶中，按照1∶2的质量比加入棕榈油与二乙醇胺，在温度为150～170℃条件下反应2～3h，再降温至70～80℃，加入棕榈油含量1.0～1.5倍的二乙醇胺，继续反应3～4h，得到棕色粘稠透明液体，自然冷却后变为白色固体；在氮气气氛下，取40～50份上述白色固体、1～5份硬脂酸和0.5～4.0份乙二醇，置于四口烧瓶中，加热升温至160～220℃，在600～800r/min的搅拌转速下混合反应4～5h，制备得到润滑分散剂；按重量份数计，将8～10份釉料粉料、30～40份钠长石、20～30份钾长石、40～50份质量分数为20%的羟基硅油乳液置于搅拌机中以100～120r/min的转速搅拌30～40min后，得到混合石浆，将30～40份锰矿渣、70～80份混合石浆、10～15份三乙醇胺、20～30份生石灰、3～5份硝酸钴、4～5份硝酸镍置于球磨机中，按球料质量比为15︰1，球磨50～70min，得到球磨浆料，将上述球磨浆料转入电阻炉中加热到800～900℃，保温1～2h，再加热至1200～1250℃，保温2～3h，得到陶瓷光泽釉料；将陶瓷光泽釉料置于常温水中冷淬破碎后，放入烘箱中加热升温至100～130℃，干燥30～40min得到干燥釉料，将干燥釉料与助磨料按质量比为5︰1混合粉碎过400目筛，其中助磨料为亚硝酸钠、膨润土、硫酸镁按质量比为1︰5︰2配制而成，得到无机高光填料；按重量份数计，取10～15份润滑分散剂、8～10份硅酮粉、40～50份无机高光填料，15～18份聚丙烯酸酯油墨、20～25份硝酸银、2～3份偶氮二咪唑啉基丙烷二盐酸盐混合，置于转速为800～1000r/min的高速混合机内进行预混合10～15min，使其充分混合，待混合完成后，置于双螺杆挤出机中，在100～140℃温度条件下挤出造粒，设置双螺杆挤出机转速为200～250r/min，机头温度为120～140℃，双螺杆挤出机的主机螺杆转速为150～250r/min，待挤出完成后，对其磨面刮粒制得无载体彩色专用塑料高光改性母料。
实例1
在装有温度计、搅拌器、回流装置的三口烧瓶中，按照1∶2的质量比加入棕榈油与二乙醇胺，在温度为150℃条件下反应2h，再降温至70℃，加入棕榈油含量1.0倍的二乙醇胺，继续反应3h，得到棕色粘稠透明液体，自然冷却后变为白色固体；在氮气气氛下，取40份上述白色固体、1份硬脂酸和0.5份乙二醇，置于四口烧瓶中，加热升温至160℃，在600r/min的搅拌转速下混合反应4h，制备得到润滑分散剂；按重量份数计，将8份釉料粉料、30份钠长石、20份钾长石、40份质量分数为20%的羟基硅油乳液置于搅拌机中以100r/min的转速搅拌30min后，得到混合石浆，将30份锰矿渣、70份混合石浆、10份三乙醇胺、20份生石灰、3份硝酸钴、4份硝酸镍置于球磨机中，按球料质量比为15︰1，球磨50min，得到球磨浆料，将上述球磨浆料转入电阻炉中加热到800℃，保温1h，再加热至1200℃，保温2h，得到陶瓷光泽釉料；将陶瓷光泽釉料置于常温水中冷淬破碎后，放入烘箱中加热升温至100℃，干燥30min得到干燥釉料，将干燥釉料与助磨料按质量比为5︰1混合粉碎过400目筛，其中助磨料为亚硝酸钠、膨润土、硫酸镁按质量比为1︰5︰2配制而成，得到无机高光填料；按重量份数计，取10份润滑分散剂、8份硅酮粉、40份无机高光填料，15份聚丙烯酸酯油墨、20份硝酸银、2份偶氮二咪唑啉基丙烷二盐酸盐混合，置于转速为800r/min的高速混合机内进行预混合10min，使其充分混合，待混合完成后，置于双螺杆挤出机中，在100℃温度条件下挤出造粒，设置双螺杆挤出机转速为200r/min，机头温度为120℃，双螺杆挤出机的主机螺杆转速为150r/min，待挤出完成后，对其磨面刮粒制得无载体彩色专用塑料高光改性母料。
实例2
在装有温度计、搅拌器、回流装置的三口烧瓶中，按照1∶2的质量比加入棕榈油与二乙醇胺，在温度为160℃条件下反应2.5h，再降温至75℃，加入棕榈油含量1.2倍的二乙醇胺，继续反应3.5h，得到棕色粘稠透明液体，自然冷却后变为白色固体；在氮气气氛下，取45份上述白色固体、3份硬脂酸和2.5份乙二醇，置于四口烧瓶中，加热升温至200℃，在700r/min的搅拌转速下混合反应4.5h，制备得到润滑分散剂；按重量份数计，将9份釉料粉料、35份钠长石、25份钾长石、45份质量分数为20%的羟基硅油乳液置于搅拌机中以110r/min的转速搅拌35min后，得到混合石浆，将35份锰矿渣、75份混合石浆、12份三乙醇胺、25份生石灰、4份硝酸钴、4份硝酸镍置于球磨机中，按球料质量比为15︰1，球磨60min，得到球磨浆料，将上述球磨浆料转入电阻炉中加热到850℃，保温1.5h，再加热至1220℃，保温2.5h，得到陶瓷光泽釉料；将陶瓷光泽釉料置于常温水中冷淬破碎后，放入烘箱中加热升温至115℃，干燥35min得到干燥釉料，将干燥釉料与助磨料按质量比为5︰1混合粉碎过400目筛，其中助磨料为亚硝酸钠、膨润土、硫酸镁按质量比为1︰5︰2配制而成，得到无机高光填料；按重量份数计，取12份润滑分散剂、9份硅酮粉、45份无机高光填料，17份聚丙烯酸酯油墨、22份硝酸银、2份偶氮二咪唑啉基丙烷二盐酸盐混合，置于转速为900r/min的高速混合机内进行预混合12min，使其充分混合，待混合完成后，置于双螺杆挤出机中，在120℃温度条件下挤出造粒，设置双螺杆挤出机转速为220r/min，机头温度为130℃，双螺杆挤出机的主机螺杆转速为200r/min，待挤出完成后，对其磨面刮粒制得无载体彩色专用塑料高光改性母料。
实例3
在装有温度计、搅拌器、回流装置的三口烧瓶中，按照1∶2的质量比加入棕榈油与二乙醇胺，在温度为170℃条件下反应3h，再降温至80℃，加入棕榈油含量1.5倍的二乙醇胺，继续反应4h，得到棕色粘稠透明液体，自然冷却后变为白色固体；在氮气气氛下，取50份上述白色固体、5份硬脂酸和4.0份乙二醇，置于四口烧瓶中，加热升温至220℃，在800r/min的搅拌转速下混合反应5h，制备得到润滑分散剂；按重量份数计，将10份釉料粉料、40份钠长石、30份钾长石、50份质量分数为20%的羟基硅油乳液置于搅拌机中以120r/min的转速搅拌40min后，得到混合石浆，将40份锰矿渣、80份混合石浆、15份三乙醇胺、30份生石灰、5份硝酸钴、5份硝酸镍置于球磨机中，按球料质量比为15︰1，球磨70min，得到球磨浆料，将上述球磨浆料转入电阻炉中加热到900℃，保温2h，再加热至1250℃，保温3h，得到陶瓷光泽釉料；将陶瓷光泽釉料置于常温水中冷淬破碎后，放入烘箱中加热升温至130℃，干燥40min得到干燥釉料，将干燥釉料与助磨料按质量比为5︰1混合粉碎过400目筛，其中助磨料为亚硝酸钠、膨润土、硫酸镁按质量比为1︰5︰2配制而成，得到无机高光填料；按重量份数计，取15份润滑分散剂、10份硅酮粉、50份无机高光填料， 18份聚丙烯酸酯油墨、25份硝酸银、3份偶氮二咪唑啉基丙烷二盐酸盐混合，置于转速为1000r/min的高速混合机内进行预混合15min，使其充分混合，待混合完成后，置于双螺杆挤出机中，在140℃温度条件下挤出造粒，设置双螺杆挤出机转速为250r/min，机头温度为140℃，双螺杆挤出机的主机螺杆转速为250r/min，待挤出完成后，对其磨面刮粒制得无载体彩色专用塑料高光改性母料。
对比例
以河北某公司生产的无载体彩色专用塑料高光改性母料作为对比例 对本发明制得的无载体彩色专用塑料高光改性母料和对比例中的无载体彩色专用塑料高光改性母料进行性能检测，检测结果如表1所示：
测试方法：
光泽度测试采用LS191塑料光泽度计进行检测。
制备过程中粉尘情况及表面分层现象测试：对实例1～3和对比例中的母料进行加工时，观察粉尘情况，将其加工完毕一段时间后，观察表面分层情况。
缺口冲击强度测试按GB T 1843-2008标准进行检测。
硬度测试按GB 4978标准进行检测。
表1塑料母料性能测定结果
根据上述中数据可知本发明的无载体彩色专用塑料高光改性母料光泽度达93％，且未出现分层现象，说明共混塑料的相容性好，制备过程中无粉尘情况产生，对环境好，冲击强度高，硬度高，具有广阔的应用前景。

Claims (6)

1.无载体彩色专用塑料高光改性母料，其特征在于具体制备步骤为：
（1）在装有温度计、搅拌器、回流装置的三口烧瓶中，加入棕榈油与二乙醇胺，加热反应，再降温，加入棕榈油含量1.0～1.5倍的二乙醇胺，继续反应，得到棕色粘稠透明液体，自然冷却后变为白色固体；
（2）在氮气气氛下，取40～50份上述白色固体、1～5份硬脂酸和0.5～4.0份乙二醇，置于四口烧瓶中，加热升温，搅拌混合反应，制备得到润滑分散剂；
（3）按重量份数计，将8～10份釉料粉料、30～40份钠长石、20～30份钾长石、40～50份羟基硅油乳液置于搅拌机中以100～120r/min的转速搅拌30～40min后，得到混合石浆，将30～40份锰矿渣、70～80份混合石浆、10～15份三乙醇胺、20～30份生石灰、3～5份硝酸钴、4～5份硝酸镍置于球磨机中球磨得到球磨浆料，将上述球磨浆料转入电阻炉中加热，保温，再加热，保温，得到陶瓷光泽釉料；
（4）将陶瓷光泽釉料置于常温水中冷淬破碎后，放入烘箱中加热升温，干燥得到干燥釉料，将干燥釉料与助磨料混合粉碎过筛，得到无机高光填料；
（5）按重量份数计，取10～15份润滑分散剂、8～10份硅酮粉、40～50份无机高光填料，15～18份聚丙烯酸酯油墨、20～25份硝酸银纳米粉、2～3份偶氮二咪唑啉基丙烷二盐酸盐混合，置于高速混合机内进行预混合，使其充分混合，待混合完成后，置于双螺杆挤出机中，挤出造粒，待挤出完成后，对其磨面刮粒制得无载体彩色专用塑料高光改性母料。
2.根据权利要求1所述的无载体彩色专用塑料高光改性母料，其特征在于：步骤（1）所述的棕榈油与二乙醇胺质量比为1∶2，反应温度为150～170℃，反应时间为2～3h，降温为70～80℃，继续反应时间为3～4h。
3.根据权利要求1所述的无载体彩色专用塑料高光改性母料，其特征在于：步骤（2）所述的加热升温为160～220℃，搅拌转速为600～800r/min，混合反应时间为4～5h，制备得到润滑分散剂。
4.根据权利要求1所述的无载体彩色专用塑料高光改性母料，其特征在于：步骤（3）所述的羟基硅油乳液的质量分数为20%，球磨时球料质量比为15︰1，电阻炉中加热后温度为800～900℃，保温时间为1～2h，再加热后温度为1200～1250℃，保温时间为2～3h。
5.根据权利要求1所述的无载体彩色专用塑料高光改性母料，其特征在于：步骤（4）所述的烘箱加热升温为100～130℃，干燥时间为30～40min，干燥釉料与助磨料质量比为5︰1，所过筛规格为400目，助磨料为亚硝酸钠、膨润土、硫酸镁按质量比为1︰5︰2配制而成。
6.根据权利要求1所述的无载体彩色专用塑料高光改性母料，其特征在于：步骤（5）所述的高速混合机转速为800～1000r/min，预混合时间为10～15min，挤出造粒温度为100～140℃，设置双螺杆挤出机转速为200～250r/min，机头温度为120～140℃，双螺杆挤出机的主机螺杆转速为150～250r/min。
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