CN109384996B - 高光亮塑料母料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种高光亮塑料母料及其制备方法，解决现有的母料添加到塑料制品中会大大降低产品表面光亮度的问题。本发明的母料是由一定配比的纳米碳酸钙、玻璃微球、亚乙基双硬脂酰胺、巴西棕榈蜡、载体树脂、表面处理剂和辅助助剂经特殊加工工艺制备而成的。本发明的优点在于能使纳米碳酸钙和玻璃微球充分均匀地分散于载体树脂中，制成的母料大大体现了纳米碳酸钙它特有的镜面性能，加上具有高光亮效果的巴西棕榈蜡和多重性的亚乙基双硬脂酰胺，使其光亮度进一步提高。加入该母料后可有效地增加塑料的尺寸稳定性、耐热性、抗老化性、强度和韧性，特别是塑料的表面光亮度得到了极大的改善，类似于镜面+珠光的效果。
Description
技术领域
本发明涉及塑料技术领域，具体是一种高光亮塑料母料及其制备方法。
背景技术
目前，塑料制品已经广泛的应用于社会的各个领域，其塑料制品制作发展过程为：首先是将碳酸钙直接以粉末形式作为填料加入到塑料中，但对塑料的性能有明显的降低作用，为提高性能，又将碳酸钙粉与具有分散作用的助剂混合制成母粒后再添加到塑料中，并且碳酸钙粉体原料粒度的选用也越来越细，这使得塑料制品的性能得到大大提升。但随着社会的不断进步，人们对产品质量的要求是越来越高了，为防止人们为降低产品成本，不顾产品质量，塑料部分制品的国标要求由克重要求改为强度要求，比较注重产品的内在质量，但在当今社会，市场竞争激烈，人们对产品质量的要求更加苛刻，不但要求产品具有较好的内在质量，同时也更加注重产品的外观质量，那么产品的光亮度就变得尤为重要，但现有市场母料添加到塑料制品中，大大降低了产品的表面光亮度。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的母料添加到塑料制品中会大大降低产品表面光亮度的问题，而提供一种高光亮塑料母料。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种高光亮塑料母料，由下列重量份数的各原料制成：纳米碳酸钙10～20份，玻璃微球20～40份，亚乙基双硬脂酰胺5～20份，巴西棕榈蜡5～8份，载体树脂30～60份，表面处理剂2～5份，辅助助剂2～6份。
作为优选的技术方案，所述的纳米碳酸钙是通过超重力反应器制得的球形纳米碳酸钙，其粒径为50-80nm、吸油值不超过20ml/100g、水分控制在0.3%以内、pH值为8。纳米碳酸钙采用超重力反应器制得，特点之一是原生粒径小，填充到塑料中，可起到成核剂的作用，使塑料制品均质化、细微化，从而提高塑料制品的光亮度；特点之二是粒子分布窄，规整度高，分子排列整齐，表面致密度高，反射光增加，提高其光亮度。纳米碳酸钙采用晶形为球形的纳米碳酸钙，球形具有较高的各向同性，制品尺寸细微化，表面与内部结晶状态差距减小，从而提高制品表面平滑度，增加反射光，减少漫反射光，提高光亮度。纳米碳酸钙粒径选择50-80nm，若粒径过大，制品的表面就粗糙、不光滑，若粒径太小，则难加工，分散不开，失去表面光亮效果。吸油值选择不超过20ml/100g，吸油小、粘度小、流动性大，分子链的规整度得到提高，从而提高光亮度，同时因其吸油率特别低，具有极好的分散性、流动性和稳定性。水分选择控制在0.3%以内，若水分太大了出不尽，制品表面的平滑度就差，影响其光亮度。pH值选择为8，若PH值高，粘度高，挤出速度低，流动性差，白度低黄度高，光泽度下降。
作为优选的技术方案，所述的玻璃微球的粒径为10μm。
作为优选的技术方案，所述的巴西棕榈蜡粒径为1μm，熔点为81-85℃。
作为优选的技术方案，所述的载体树脂为低密度聚乙烯、无规共聚聚丙烯中的一种或任意比例混合的两种，经过反复试验验证发现该载体树脂对光亮度影响极小。
作为优选的技术方案，所述的表面处理剂为任意比例混合的钛酸酯偶联剂和双亲偶联剂。钛钛酸酯偶联剂包覆填料与塑料相容性好，利于分散，双亲偶联剂具有双重性，即亲水又亲油，二者都取其优点，分散好，水出尽，光亮度自然不会差。
作为优选的技术方案，所述的辅助助剂为任意比例混合的聚乙烯蜡、白油和硬脂酸锌。聚乙烯蜡通过聚合法生产得到，能够使其分子量分布窄，白油可以增加填料的表面润湿度，硬脂酸锌可以起到稳定作用。
本发明填料选择纳米碳酸钙和玻璃微球混合，是利用二者大小粒子相互补缺，不仅能起到相互润滑作用，还可以增加产品的致密度，使纳米碳酸钙小粒子渗进玻璃微球大粒子缝隙里，提高光亮度。选择亚乙基双硬脂酰胺，是因为其是一种具有多重功能的助剂，可作为润滑剂、脱模剂、分散剂、光亮剂等。申请人还通过大量的试验验证发现，巴西棕榈蜡有超乎寻常的光亮度和良好的附着性，所以结合以上这几点，对塑料制品表面光亮度的提高起到了重要作用。
进一步的，本发明还提供了上述高光亮塑料母料的制备方法，具体包括如下步骤：
1）将纳米碳酸钙经过旋风磨进行二次破碎，再将破碎后的纳米碳酸钙、玻璃微珠和表面改性剂分别从主、辅进料口进入到连续性粉体改性机内，制得物料A。进行二次破碎和混合改性，目的是通过二次破碎打破聚集体，也就是团聚体，再通过连续性粉体改性机进行二次混合包覆，其特点在高速涡流式气流中混合，混合均匀，边三次解聚边包覆，包覆率高，改性剂用量少，同时不破坏粉体原有的晶型，特别是玻璃微球。
2）将载体树脂经过塑料磨粉机（PE常温磨/PP冷磨）制得粒度为100目的粉状物料B。磨成粉状目的：其一混合更均匀化，其二瞬间融熔，瞬间结合包裹，使其均质化，减少有机物的用量，提高其流动性，从而增加光亮度，不会因为粒状物，由外逐层向里熔，外熔的先结合包裹部分，里熔的再次包裹未包裹的和包裹过的二次包裹，造成有机物浪费，和包裹不完全现象。
3）将物料A、物料B、亚乙基双硬脂酰胺、巴西棕榈蜡和辅助助剂加入到预先恒温好的高速混合机中进行搅拌，恒温温度为105℃，搅拌时间为5～10min，制得混合物料C。使用温度为105℃的恒温高速混合机，其一可以让助剂在此时融熔，增加物料表面润湿度和混合均匀度，其二可以让物料在高混段便成糊状，减小粉尘，提高产量。
4）将混合物料C加入到预先恒温好的密炼机中进行密炼，恒温温度为120～145℃、密炼时间为13～15min，最后将混合物料C密炼成团，得到密炼产物D。密炼过程中，密炼室热气及时排出，微负压运行，目的防止水分影响分散和外观质量。恒温温度和密炼时间都是经过多次试验选出的最佳条件。
5）通过提升机将密炼产物D放入到双腕（强制）喂料机中，经过双腕喂料机被喂入到带抽真空口的同向双螺杆挤出机中，同向双螺杆挤出机的温度控制在155～185℃，最后经挤出、切粒、风冷、包装，即得到了所述的高光亮塑料母料。采用带抽真空口的同向双螺杆挤出机，目的之一将未出尽水分再次排除，其二是进行二次混炼，使其充分完全分散于载体中。
通过对比实验，对不添加塑料母料的塑料制品、添加普通塑料母料的塑料制品以及添加本发明塑料母料的塑料制品进行表面光泽度（60度角）测量，测量结果如下：
空白样：全新料聚丙烯PP
试验一：添加5%市场普通母料制得的塑料制品；
试验二：添加5%本发明高光亮塑料母料制得的塑料制品；
试验三：添加15%市场普通母料制得的塑料制品；
试验四：添加15%本发明高光亮塑料母料制得的塑料制品；
从上述试验对比数据可以看出，在空白样的基础上，添加本发明母料5%后，光泽度不但没有影响，还有所提高，且制品表面还有类似于珠光的效果；而添加普通母料5%后，光泽度明显下降；添加本发明母料15%后，光泽度有所下降，但影响并不大；而添加普通母料15%后，光泽度明显下降；大大降低了其表面光泽度，由高光泽降为平光泽，制品表面暗淡无光。由此可见，本发明母料在少量加入后，表面光泽度有所提升，当随着添加量的增加，光泽度呈抛物线形势，先升后降，其效果十分明显。本发明制得的母料对于下游塑料生产者来说：1、其操作方法极其简单（本发明制得的母料与其基料混合均匀即可）；2、可大大降低成本；3、在降低成本的情况下，又不影响产品的内在质量和外在质量，两全齐美。
本发明的高光亮塑料母料及其制备方法，其各原料的配比范围、制备参数等都是进过大量的理论分析和反复的试验得出的。本发明的优点在于能使纳米碳酸钙和玻璃微球充分均匀地分散于载体树脂中，制成的母料大大体现了纳米碳酸钙它特有的镜面性能，加上具有高光亮效果的巴西棕榈蜡和多重性的亚乙基双硬脂酰胺，使其光亮度进一步提高。其加工工艺简单、价格低廉，加入该母料后可有效地增加塑料的尺寸稳定性、耐热性、抗老化性、强度和韧性，特别是塑料的表面光亮度得到了极大的改善，类似于镜面+珠光的效果。本发明制备出的高光亮塑料母料广泛应用于注塑、吹塑、流延等各类塑料制品。
综上所述，本发明一是选用超重力反应器制备的晶型为球形的纳米碳酸钙作为原料；二是填料选用纳米碳酸钙与玻璃微球混合，相互补缺；三是对纳米碳酸钙进行二次破碎解聚，并经特殊设备连续性粉体改性机进行边解聚边混合改性，还能保持原有球状晶型；四是对载体树脂加工成粉状，使其混合的更加均匀，并在同一时间瞬间熔融；五是选用具有多重性能的亚乙基双硬脂酰胺和具有高光亮特点的巴西棕榈蜡配合使用；六是选择带排热气装置的密炼加双挤，不会因水分而影响其外观质量。本发明从原料选择、设备选择、加工条件、过程控制都是经过一次又一次试验论证得出的，所以必须具备上述全部条件，才能制备出如镜面+珠光效果的高光亮塑料母料。
具体实施方式
实施例1 每份为1kg
一种高光亮塑料母料，由下列重量份数的各原料制成：纳米碳酸钙10份，玻璃微球40份，亚乙基双硬脂酰胺5份，巴西棕榈蜡5份，载体树脂30份，表面处理剂3份，辅助助剂3份。其中，所述的纳米碳酸钙是通过超重力反应器制得的球形纳米碳酸钙，其粒径为50-80nm、吸油值不超过20ml/100g、水分控制在0.3%以内、pH值为8；所述的巴西棕榈蜡粒径为1μm，熔点为81-85℃；所述的玻璃微球的粒径为10μm；所述的载体树脂为20份的低密度聚乙烯和10份的无规共聚聚丙烯的混合；所述的表面处理剂为1.5份的钛酸酯偶联剂和1.5份的双亲偶联剂的混合；所述的辅助助剂为2份的聚乙烯蜡、0.5份的白油和0.5份的硬脂酸锌的混合。
上述的高光亮塑料母料得制备方法，包括如下步骤：
1）将纳米碳酸钙经过旋风磨进行二次破碎，再将破碎后的纳米碳酸钙、玻璃微珠和表面改性剂分别从主、辅进料口进入到连续性粉体改性机内，制得物料A；
2）将载体树脂经过PE常温磨的塑料磨粉机制得粒度为100目的粉状物料B；
3）将物料A、物料B、亚乙基双硬脂酰胺、巴西棕榈蜡和辅助助剂加入到预先恒温好的高速混合机中进行搅拌，恒温温度为105℃，搅拌时间为5min，制得混合物料C；
4）将混合物料C加入到预先恒温好的密炼机中进行密炼，恒温温度为145℃、密炼时间为14min，最后将混合物料C密炼成团，得到密炼产物D；
5）通过提升机将密炼产物D放入到双腕（强制）喂料机中，经过双腕喂料机被喂入到带抽真空口的同向双螺杆挤出机中，同向双螺杆挤出机的温度控制在155℃，最后经挤出、切粒、风冷、包装，即得到了所述的高光亮塑料母料。
实施例2 每份为100kg
一种高光亮塑料母料，由下列重量份数的各原料制成：纳米碳酸钙20份，玻璃微球20份，亚乙基双硬脂酰胺10份，巴西棕榈蜡8份，载体树脂50份，表面处理剂4份，辅助助剂4份。其中，所述的纳米碳酸钙是通过超重力反应器制得的球形纳米碳酸钙，其粒径为50-80nm、吸油值不超过20ml/100g、水分控制在0.3%以内、pH值为8；所述的玻璃微球的粒径为10μm；所述的载体树脂为50份的低密度聚乙烯；所述的表面处理剂为2份的钛酸酯偶联剂和2份的双亲偶联剂的混合；所述的辅助助剂为2份的聚乙烯蜡、1份的白油和1份的硬脂酸锌的混合。
上述的高光亮塑料母料得制备方法，包括如下步骤：
1）将纳米碳酸钙经过旋风磨进行二次破碎，再将破碎后的纳米碳酸钙、玻璃微珠和表面改性剂分别从主、辅进料口进入到连续性粉体改性机内，制得物料A；
2）将载体树脂经过PP冷磨的塑料磨粉机制得粒度为100目的粉状物料B；
3）将物料A、物料B、亚乙基双硬脂酰胺、巴西棕榈蜡和辅助助剂加入到预先恒温好的高速混合机中进行搅拌，恒温温度为105℃，搅拌时间为8min，制得混合物料C；
4）将混合物料C加入到预先恒温好的密炼机中进行密炼，恒温温度为130℃、密炼时间为13min，最后将混合物料C密炼成团，得到密炼产物D；
5）通过提升机将密炼产物D放入到双腕（强制）喂料机中，经过双腕喂料机被喂入到带抽真空口的同向双螺杆挤出机中，同向双螺杆挤出机的温度控制在170℃，最后经挤出、切粒、风冷、包装，即得到了所述的高光亮塑料母料。
实施例3 每份为500g
一种高光亮塑料母料，由下列重量份数的各原料制成：纳米碳酸钙10份，玻璃微球30份，亚乙基双硬脂酰胺20份，巴西棕榈蜡5.5份、载体树脂40份，表面处理剂2份，辅助助剂6份。其中，所述的纳米碳酸钙是通过超重力反应器制得的球形纳米碳酸钙，其粒径为50-80nm、吸油值不超过20ml/100g、水分控制在0.3%以内、pH值为8；所述的载体树脂为10份的低密度聚乙烯和30份的无规共聚聚丙烯的混合；所述的表面处理剂为1份的钛酸酯偶联剂和1份的双亲偶联剂的混合；所述的辅助助剂为3份的聚乙烯蜡、1.5份的白油和1.5份的硬脂酸锌的混合。
上述的高光亮塑料母料得制备方法，包括如下步骤：
1）将纳米碳酸钙经过旋风磨进行二次破碎，再将破碎后的纳米碳酸钙、玻璃微珠和表面改性剂分别从主、辅进料口进入到连续性粉体改性机内，制得物料A；
2）将载体树脂经过PE常温磨的塑料磨粉机制得粒度为100目的粉状物料B；
3）将物料A、物料B、亚乙基双硬脂酰胺、巴西棕榈蜡和辅助助剂加入到预先恒温好的高速混合机中进行搅拌，恒温温度为105℃，搅拌时间为10min，制得混合物料C；
4）将混合物料C加入到预先恒温好的密炼机中进行密炼，恒温温度为135℃、密炼时间为13min，最后将混合物料C密炼成团，得到密炼产物D；
5）通过提升机将密炼产物D放入到双腕（强制）喂料机中，经过双腕喂料机被喂入到带抽真空口的同向双螺杆挤出机中，同向双螺杆挤出机的温度控制在185℃，最后经挤出、切粒、风冷、包装，即得到了所述的高光亮塑料母料。
实施例4 每份为3000g
一种高光亮塑料母料，由下列重量份数的各原料制成：纳米碳酸钙15份，玻璃微球30份，亚乙基双硬脂酰胺15份，巴西棕榈蜡6份、载体树脂60份，表面处理剂5份，辅助助剂2份。其中，所述的载体树脂为60份的无规共聚聚丙烯的混合；所述的表面处理剂为2份的钛酸酯偶联剂和3份的双亲偶联剂的混合；所述的辅助助剂为0.5份的聚乙烯蜡、1份的白油和0.5份的硬脂酸锌的混合。
上述的高光亮塑料母料得制备方法，包括如下步骤：
1）将纳米碳酸钙经过旋风磨进行二次破碎，再将破碎后的纳米碳酸钙、玻璃微珠和表面改性剂分别从主、辅进料口进入到连续性粉体改性机内，制得物料A；
2）将载体树脂经过PP冷磨的塑料磨粉机制得粒度为100目的粉状物料B；
3）将物料A、物料B、亚乙基双硬脂酰胺、巴西棕榈蜡和辅助助剂加入到预先恒温好的高速混合机中进行搅拌，恒温温度为105℃，搅拌时间为6min，制得混合物料C；
4）将混合物料C加入到预先恒温好的密炼机中进行密炼，恒温温度为120℃、密炼时间为15min，最后将混合物料C密炼成团，得到密炼产物D；
5）通过提升机将密炼产物D放入到双腕（强制）喂料机中，经过双腕喂料机被喂入到带抽真空口的同向双螺杆挤出机中，同向双螺杆挤出机的温度控制在165℃，最后经挤出、切粒、风冷、包装，即得到了所述的高光亮塑料母料。
Claims (2)
1.一种高光亮塑料母料，其特征在于，由下列重量份数的各原料制成：纳米碳酸钙10～20份，玻璃微球20～40份，亚乙基双硬脂酰胺5～20份，巴西棕榈蜡5～8份，载体树脂30～60份，表面处理剂2～5份，辅助助剂2～6份；
所述的纳米碳酸钙是通过超重力反应器制得的球形纳米碳酸钙，其粒径为50-80nm、吸油值不超过20ml/100g、水分控制在0.3%以内、pH值为8；所述的玻璃微球的粒径为10μm；所述的巴西棕榈蜡粒径为1um，熔点为81-85℃；所述的载体树脂为低密度聚乙烯、无规共聚聚丙烯中的一种或任意比例混合的两种；所述的表面处理剂为任意比例混合的钛酸酯偶联剂和双亲偶联剂；所述的辅助助剂为任意比例混合的聚乙烯蜡、白油和硬脂酸锌。
2.如权利要求1所述的高光亮塑料母料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将纳米碳酸钙经过旋风磨进行二次破碎，再将破碎后的纳米碳酸钙、玻璃微球和表面处理剂分别从主、辅进料口进入到连续性粉体改性机内，制得物料A；
2）将载体树脂经过塑料磨粉机制得粒度为100目的粉状物料B；
3）将物料A、物料B、亚乙基双硬脂酰胺、巴西棕榈蜡和辅助助剂加入到预先恒温好的高速混合机中进行搅拌，恒温温度为105℃，搅拌时间为5～10min，制得糊状混合物料C；
4）将糊状混合物料C加入到预先恒温好的密炼机中进行密炼，恒温温度为120～145℃、密炼时间为13～15min，最后将混合物料C密炼成团，得到密炼产物D；
5）通过提升机将密炼产物D放入到双腕喂料机中，经过双腕喂料机被喂入到带抽真空口的同向双螺杆挤出机中，同向双螺杆挤出机的温度控制在155～185℃，最后经挤出、切粒、风冷、包装，即得到了所述的高光亮塑料母料。
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