CN110117394B - 一种纳米增韧耐磨塑料母料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及功能塑料母料技术领域，具体涉及一种纳米增韧耐磨塑料母料的及制备方法。通过在气流粉碎机中硅酮粉对纳米无机粒子的一级硬团解聚分散，以及在完全悬浮干粉态下进行超声波二级分散软团聚，使得纳米无机粒子的与陶瓷微粉具有优异的分散性和疏水性，通过分散在增韧树脂和基体树脂中挤出制备得到了纳米增韧耐磨塑料母料。该纳米增韧耐磨塑料母料显著的解决了无机纳米粒子易团聚的问题，而且色白、光滑，用于塑料制品不但提高塑料制品的韧性、刚度，而且增强了耐刮擦性和耐磨性，特别适用于制备电器产品的外壳，变现为光亮、色白，有利于提升制品的品质。

Description

一种纳米增韧耐磨塑料母料及制备方法
技术领域
本发明涉及功能塑料母料技术领域，具体涉及一种纳米增韧耐磨塑料母料及制备方法。
背景技术
随着塑料行业和塑料加工技术的发展，塑料在各种工程制件、电器产品广泛应用。由于塑料的刚性、耐热性、热收缩、成本高等问题，越来越多的填料被用于塑料的添加。特别是无机填料在塑料中的使用，不但降低了塑料的成本，而且有效解决了塑料的耐热性以及热收缩性。但同时，由于使用无机填料造成了塑料制品的韧性下降，抗冲击强度降低等缺陷。
面对无机矿物粉体在塑料领域的应用，技术人员不断探索实验将无机材料改性用于塑料产品赋予特殊的功能。我国近年来还开拓了矿物生物材料、纳米矿物材料等新研发领域，但我国目前对矿物材料的研发还未完全突破无机和有机复合材料之间的界限，其加工仍局限于超细、高纯和较低层次的改性，还没有上升到多品种、多功能的规模化、系列化产品生产的阶段，因此开发多功能型复合粉体具有极大的发展潜力。
无机矿物粉体由于储量丰富、价格低廉、使用无污染、具有特殊的结构及功能等特点，应用领域非常广。尤其是其特殊的球状、片状、纤维状、多孔状、网状、层状等结构，使得无机矿物粉体不但成本低廉，而且功能性明显。通过不同性能无机粉体的复合或者复配使用，可以达到许多意想不到的效果。近年来，复合材料的产品开发研究非常盛行，无机粉体的复合化是一个重要的发展方向。例如在生产实践中，人们发现在含卤素阻燃剂中，添加三氧化二锑和硼酸锌复合共混物，阻燃效果成倍提高，达到高效低成本。又如将绢云母和高岭土矿粉复合共混后作为红外线阻隔剂添加在塑料薄膜中。因此通过对不同无机粉体的复合可以得到多种功能性材料，将极大地拓宽非金属矿物材料的应用范围。
高分子材料的发展需要大量的超细和活性碳酸钙、高岭土、滑石、硅灰石、云母、透闪石、二氧化硅、水镁石以及氢氧化镁、氢氧化铝、玻璃纤维等功能矿物填料，一方面适用于降低成本，另一方面作增韧增强材料。已有研究表明，具有增韧增强功能的无机粉体具有四个主要特征：(1)通过超细化、纳米化从而提高韧性和冲击强度，例如纳米蒙脱土；(2)使无机粉体纤维化以达到增强的目的，无机纤维粉体根据结构特性有硅灰石、水镁石、海泡石等，也有后期合成制备的玻璃纤维、玄武岩纤维、碳酸钙晶须等；(3)具有较大径厚比的片状无机粉体也可以作为增韧增强粉体。例如：云母粉、滑石粉等；(4)具有良好网状结构的无机粉体。例如白炭黑(超细二氧化硅)的网状结构对高分子材料进行稳固，类似于交联，具有很好的补强作用。
纳米增韧塑料作为一种新型塑料，是无机填充剂以纳米尺寸在有机聚合物基体中形成的有机/无机纳米复合材料，是一种将无机材料用于有机塑料的大胆突破。显著的优势在于纳米无机粒子是一种亚稳态物质，具有巨大的比表面积，用于塑料的添加中，纳米粒子尺寸与塑料的大分子链呈分子水平分散，纳米粒子表面原子数增加，因量子隧道效应致使纳米粒子活性增加，使得纳米粒子与塑料界面积增加，从而吸收塑料大量的冲击能量，增强塑料的韧性。但如何有效的分散纳米无机粒子一直困扰高分子塑料领域的技术人员。尽管采用偶联、分散剂分散处理，但效果并不理想。
发明内容
通常的，超细的无机微米级粒子是塑料制品常用的填料，如塑料制品领域常用的碳酸钙母料等，主要目的是作为填料降低成本、增加塑料制品的耐热性、刚性等。但由于微米级无机粒子颗粒较大，与塑料界面缺陷较多，容易导致塑料制品强度降低。我们研究发现，纳米级的无机粒子由于纳米粒子尺寸与塑料的大分子链呈分子水平分散，纳米粒子表面原子数增加，因量子隧道效应致使纳米粒子活性增加，使得纳米粒子与塑料界面积增加，从而可以有效吸收塑料制品承受载荷时大量的冲击能量，增强塑料的韧性。然而只有纳米无机粒子在塑料中有效分散才能够达到增韧功效，但由于纳米无机粒子表面活性能高，纳米粒子自身存在分子间的作用力、化学键作用等，极易发生团聚。本发明致在解决纳米无机粒子的团聚问题，并制备成分散均匀的母料，用于作为塑料的增韧耐磨母料。为此提出了一种纳米增韧耐磨塑料母料，进而提供了具体的制备方法，通过二级分散和改性，使得纳米无机粒子具有优异的分散性和疏水性，制备成母料使用时，易于在塑料中分散并与塑料分子链界面紧密结合，从而增强塑料的韧性。
同时，将分散性能优异的陶瓷微粉配合纳米无机粒子使用，增加塑料制品的耐磨性，使得塑料制品如一些电器外壳等具有优异的耐刮擦性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
首先，提供一种纳米增韧耐磨塑料母料的制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：
(1)将纳米无机粒子与硅酮粉混合均匀，经气流粉碎机对纳米无机粒子的硬团聚进行解聚，形成分散的纳米无机粒子；然后加入高速混合机，在100-120℃搅拌加热排水，使水分含量控制在0.5％以下，得到一级分散纳米无机粒子；
(2)将步骤(1)得到一级分散纳米无机粒子50-65重量份、陶瓷微粉5-10重量份、疏水处理剂1-3重量份加入密闭容器，温度升高至130℃，使疏水处理剂能够完全熔化，底部设置高速搅拌桨，通过高速搅拌使物料完全悬浮，密闭容器中充入气体，同时采用超声波发生器对悬浮的干粉物料进行分散处理15-25min，得到二级分散处理的物料；其中，所述气体携载二甲基硅油，并雾化充入密闭容器，二甲基硅油充入量为一级分散纳米无机粒子质量的0.2％；
(3)将步骤(2)得到的二级分散处理的物料、增韧树脂10-15重量份、基体树脂15-20重量份、在高速混合机混合均匀；送入双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机剪切、混炼，挤出造粒，得到一种纳米增韧耐磨塑料母料。
优选的，步骤(1)所述气流粉碎机为扁平式气流磨、涡旋气流粉碎机、循环管式气流磨、对喷式气流磨、流化床对喷式气流磨中的一种。
气流粉碎机是一种优秀的机械力化学改性设备，利用300-500m/s的高速气流，使颗粒相互冲击、碰撞、摩擦而实现粉碎和微细化。通过硅酮粉与纳米无机粒子在气流粉碎机中粉碎，使纳米无机粒子硬团聚解聚，并使粉末状硅酮粉疏水材料摩擦改性纳米无机粒子，提高疏水性。
硅酮粉具有优异的疏水性、耐高温性和塑料加工爽滑性，不但能够增加纳米无机粒子的分散性，而且有利于提高塑料制品的光泽性和耐磨性。
优选的，步骤(1)所述纳米无机粒子与硅酮粉以质量比20:1混合。
优选的，步骤(1)所述纳米无机粒子选用粒径小于100nm的滑石粉、碳酸钙、蒙脱土、云母粉、白炭黑、石英粉、硫酸钡、硅酸钙、水镁石粉、钛白粉中的至少一种。
陶瓷微粉是一种轻质非金属多功能材料，主要成分是氧化硅和氧化铝，其分散性好、遮盖力高、白度高、悬浮性好、化学稳定性好、可塑性好、耐热温度高。可有效提高塑料的耐刮擦性、耐磨性。
优选的，步骤(2)所述陶瓷微粉选用粒径1-5μm的市售陶瓷微粉。
优选的，步骤(2)所述疏水处理剂为聚乙烯蜡、硬脂酸、石蜡、聚酰胺蜡、聚丙烯蜡、EVA蜡中的至少一种。
步骤(2)所述充入气体的目的是保证干粉物料能够在高速搅拌下良好的悬浮，形成类似于流体的形态，以便于超声波发生器产生空化分散。其中，所述气体携载二甲基硅油，并雾化充入密闭容器，二甲基硅油作为优异的疏水材料，通过雾化充入，在超声分散后进一步改性疏水性。充入的气体包括但不限于空气、氮气。维持容器中气体压力为0.1MPa。
传统的，纳米无机粒子容易团聚，常用研磨或粉碎进行分散和细化，由于超细粉体在研磨过程中，粒子间的表面作用，导致容易团聚。将纳米无机粒子分散形成浆体利用超声分散可以提高分散性。然而，得到的纳米无机粒子在浆体中分散，得到的浆体不能直接用于塑料的加工，需要进行干燥等复杂的处理，存在再次团聚的风险。如果采用超声对干粉进行分散，由于流动性较差，粉体阻尼较大，难以形成良好的空化效应。本发明针对塑料加工的要求，通过在干粉体中充入气体，并高速搅拌悬浮，保证了干粉物料能够在高速搅拌下良好的悬浮，形成类似于流体的形态，通过超声波分散充分打散纳米粉体间的作用力，均匀包覆，且流动性佳。
优选的，步骤(2)所述超声波发生器使用800W的超声波发生器。
优选的，步骤(2)所述高速搅拌采用超过2000rpm的转速进行。高速的搅拌能够保证干粉良好的悬浮，使得超声分散效果更优。
优选的，步骤(3)所述增韧树脂选用常规的具有增韧效果的树脂，用于进一步辅助增韧性能。进一步优选的，所述增韧树脂选用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种。
优选的，步骤(3)所述基体树脂为聚丙烯。
优选的，步骤(3)所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为50-52，双螺杆为同向双螺杆，高长径比、同向双螺杆挤出机产生良好的剪切分散，进一步加强纳米无机粒子的分散性。
优选的，步骤(3)所述双螺杆挤出机的筒体设置真空泵，真空压力控制在0.06-0.08Mpa。由于超声分散处理物料时在微粒间存留气体，通过真空泵排气可以有效防止气体影响物料的密实。
优选的，步骤(3)所述双螺杆挤出机，挤出机温度控制在170-190℃，螺杆转速控制在150-200rpm。
进一步，本发明提供由上述方法制备得到的一种纳米增韧耐磨塑料母料。综合的通过在气流粉碎机中硅酮粉对纳米无机粒子的一级硬团解聚分散，以及在完全悬浮干粉态下进行超声波二级分散软团聚，使得纳米无机粒子的与陶瓷微粉具有优异的分散性和疏水性，通过分散在增韧树脂和基体树脂中挤出制备得到了纳米增韧耐磨塑料母料。该纳米增韧耐磨塑料母料显著的解决了无机纳米粒子易团聚的问题，而且色白、光滑，用于塑料制品不但提高塑料制品的韧性、刚度，而且增强了耐刮擦性和耐磨性，特别适用于制备电器产品的外壳，变现为光亮、色白，有利于提升制品的品质。
本发明一种纳米增韧耐磨塑料母料及制备方法，与现有技术相比具有以下优点和突出性效果：
1、本发明通过一级分散解决纳米无机粒子的硬团聚，并赋予疏水性；通过二级超声分散，通过高速悬浮和充气，使得干粉态具有类似于液体的良好流动态，减少超声分散的阻尼，实现了对粉体的优异分散，解决软团聚，使得无机纳米粒子在树脂基体中具有优异的分散性，从而增加增韧性。
2、本发明母料分散有陶瓷微粉，辅助提升塑料耐磨性。
3、本发明制备方法完全在干态条件下封闭连续制备，过程容易控制，适合于规模化生产。
附图说明
附图1：实施例1得到的纳米增韧耐磨塑料母料得照片。
附图2：实施例1得到的纳米增韧耐磨塑料母料的扫描电镜照片。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
(1)将粒径50nm的硫酸钡与硅酮粉以质量比20:1混合均匀，经JGM型扁平式气流磨H-200，分级转速800rpm对纳米无机粒子的硬团聚进行解聚，形成分散的纳米无机粒子；然后加入高速混合机，在120℃搅拌加热排水，使水分含量控制在0.5％以下，得到一级分散纳米无机粒子；
(2)将步骤(1)得到一级分散纳米无机粒子50重量份、粒径1-5μm的市售氧化铝-氧化硅陶瓷微粉10重量份、疏水处理剂聚乙烯蜡1重量份加入密闭容器，温度升高至130℃，使疏水处理剂能够完全熔化，底部设置高速搅拌桨，通过2500rpm的转速进行高速搅拌使物料完全悬浮，密闭容器中充入气体，维持容器中气体压力为0.1MPa，形成类似于流体的形态，同时采用800W的超声波发生器对悬浮的干粉物料进行分散处理15min，得到二级分散处理的物料；其中，所述气体携载二甲基硅油，并雾化充入密闭容器，二甲基硅油充入量为一级分散纳米无机粒子质量的0.2％；
(3)将步骤(2)得到的二级分散处理的物料、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物10重量份、基体树脂聚丙烯PP K8303 20重量份、在高速混合机混合均匀；送入双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机剪切、混炼，挤出造粒，得到一种纳米增韧耐磨塑料母料。双螺杆挤出机的螺杆长径比为50，双螺杆为同向双螺杆，双螺杆挤出机的筒体设置真空泵，真空压力控制在0.06Mpa，通过真空泵排气排除物料中留存的气体，使物料密实；双螺杆挤出机挤出机温度控制在190℃，螺杆转速控制在150rpm。
将实施例1得到的纳米增韧耐磨塑料母料粒料色白光亮，如附图1所示。通过扫描电镜分析，如附图2，纳米增韧耐磨塑料母料中纳米粒子分散均匀。
实施例2
(1)将粒径50nm的硫酸钡与硅酮粉以质量比20:1混合均匀，经JGM型扁平式气流磨H-200，分级转速800rpm对纳米无机粒子的硬团聚进行解聚，形成分散的纳米无机粒子；然后加入高速混合机，在120℃搅拌加热排水，使水分含量控制在0.5％以下，得到一级分散纳米无机粒子；
(2)将步骤(1)得到一级分散纳米无机粒子60重量份、粒径1-5μm的市售氧化铝-氧化硅陶瓷微粉10重量份、疏水处理剂聚乙烯蜡1重量份加入密闭容器，温度升高至130℃，使疏水处理剂能够完全熔化，底部设置高速搅拌桨，通过2100rpm的转速进行高速搅拌使物料完全悬浮，密闭容器中充入气体，维持容器中气体压力为0.1MPa，形成类似于流体的形态，同时采用800W的超声波发生器对悬浮的干粉物料进行分散处理20min，得到二级分散处理的物料；其中，所述气体携载二甲基硅油，并雾化充入密闭容器，二甲基硅油充入量为一级分散纳米无机粒子质量的0.2％；
(3)将步骤(2)得到的二级分散处理的物料苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物15重量份、基体树脂聚丙烯PP K8303 20重量份、在高速混合机混合均匀；送入双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机剪切、混炼，挤出造粒，得到一种纳米增韧耐磨塑料母料。双螺杆挤出机的螺杆长径比为52，双螺杆为同向双螺杆，双螺杆挤出机的筒体设置真空泵，真空压力控制在0.08Mpa，通过真空泵排气排除物料中留存的气体，使物料密实；双螺杆挤出机挤出机温度控制在170℃，螺杆转速控制在200rpm。
实施例3
(1)将粒50nm的滑石粉与硅酮粉以质量比20:1混合均匀，经JGM型扁平式气流磨H-200，分级转速800rpm对纳米无机粒子的硬团聚进行解聚，形成分散的纳米无机粒子；然后加入高速混合机，在120℃搅拌加热排水，使水分含量控制在0.5％以下，得到一级分散纳米无机粒子；
(2)将步骤(1)得到一级分散纳米无机粒子65重量份、粒径1-5μm的市售氧化铝-氧化硅陶瓷微粉5重量份、疏水处理剂聚丙烯蜡2重量份加入密闭容器，温度升高至130℃，使疏水处理剂能够完全熔化，底部设置高速搅拌桨，通过2200rpm的转速进行高速搅拌使物料完全悬浮，密闭容器中充入气体，维持容器中气体压力为0.1MPa，形成类似于流体的形态，同时采用800W的超声波发生器对悬浮的干粉物料进行分散处理25min，得到二级分散处理的物料；其中，所述气体携载二甲基硅油，并雾化充入密闭容器，二甲基硅油充入量为一级分散纳米无机粒子质量的0.2％；
(3)将步骤(2)得到的二级分散处理的物料苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物10重量份、基体树脂聚丙烯PP K8303 20重量份、在高速混合机混合均匀；送入双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机剪切、混炼，挤出造粒，得到一种纳米增韧耐磨塑料母料。双螺杆挤出机的螺杆长径比为50，双螺杆为同向双螺杆，双螺杆挤出机的筒体设置真空泵，真空压力控制在0.06Mpa，通过真空泵排气排除物料中留存的气体，使物料密实；双螺杆挤出机挤出机温度控制在190℃，螺杆转速控制在200rpm。
对比例1
(1)将粒径50nm的硫酸钡与硅酮粉以质量比20:1混合均匀，然后加入高速混合机，在120℃搅拌加热排水，使水分含量控制在0.5％以下，得到一级分散纳米无机粒子；
(2)将步骤(1)得到一级分散纳米无机粒子50重量份、粒径1-5μm的市售氧化铝-氧化硅陶瓷微粉10重量份、疏水处理剂聚乙烯蜡1重量份加入密闭容器，温度升高至130℃，使疏水处理剂能够完全熔化，底部设置高速搅拌桨，通过2500rpm的转速进行高速搅拌使物料完全悬浮，密闭容器中充入气体，维持容器中气体压力为0.1MPa，形成类似于流体的形态，同时采用800W的超声波发生器对悬浮的干粉物料进行分散处理15min，得到二级分散处理的物料；其中，所述气体携载二甲基硅油，并雾化充入密闭容器，二甲基硅油充入量为一级分散纳米无机粒子质量的0.2％；
(3)将步骤(2)得到的二级分散处理的物料、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物10重量份、基体树脂聚丙烯PP K8303 20重量份、在高速混合机混合均匀；送入双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机剪切、混炼，挤出造粒，得到一种纳米增韧耐磨塑料母料。双螺杆挤出机的螺杆长径比为50，双螺杆为同向双螺杆，双螺杆挤出机的筒体设置真空泵，真空压力控制在0.06Mpa，通过真空泵排气排除物料中留存的气体，使物料密实；双螺杆挤出机挤出机温度控制在190℃，螺杆转速控制在150rpm。
对比例1相比于实施例1，没有在扁平式气流磨进行硬团解聚，对纳米无机粒子的分散有一定影响。
对比例2
(1)将粒径50nm的硫酸钡与硅酮粉以质量比20:1混合均匀，经JGM型扁平式气流磨H-200，分级转速800rpm对纳米无机粒子的硬团聚进行解聚，形成分散的纳米无机粒子；然后加入高速混合机，在120℃搅拌加热排水，使水分含量控制在0.5％以下，得到一级分散纳米无机粒子；
(2)将步骤(1)得到一级分散纳米无机粒子50重量份、粒径1-5μm的市售氧化铝-氧化硅陶瓷微粉10重量份、疏水处理剂聚乙烯蜡1重量份加入密闭容器，温度升高至130℃，使疏水处理剂能够完全熔化，底部设置高速搅拌桨，通过2500rpm的转速进行高速搅拌使物料完全悬浮，加入二甲基硅油,同时采用800W的超声波发生器对悬浮的干粉物料进行分散处理15min，得到二级分散处理的物料；其中，所述二甲基硅油充入量为一级分散纳米无机粒子质量的0.2％；
(3)将步骤(2)得到的二级分散处理的物料、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物10重量份、基体树脂聚丙烯PP K8303 20重量份、在高速混合机混合均匀；送入双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机剪切、混炼，挤出造粒，得到一种纳米增韧耐磨塑料母料。双螺杆挤出机的螺杆长径比为50，双螺杆为同向双螺杆，双螺杆挤出机的筒体设置真空泵，真空压力控制在0.06Mpa，通过真空泵排气排除物料中留存的气体，使物料密实；双螺杆挤出机挤出机温度控制在190℃，螺杆转速控制在150rpm。
对比例1相比于实施例1，没有充入气体进行二级悬浮分散，由于没有有效的充入气体，使得粉体在悬浮时颗粒间结合紧密，超声波对粉状的超声分散有限，对纳米无机粒子的分散有一定的影响。
性能测试：
为了进行有效的对比分析，实施例1、对比例1、对比例2均选用相同的原料，基本工艺相同条件下制备母料。通过将母料用于HDPE 6098常规树脂，分析对韧性、耐磨性的影响。
韧性：通过冲击强度衡量韧性，将实施例1-3、对比例1-2得到的纳米增韧耐磨塑料母料与HDPE 6098以质量比1:5混合均匀注塑样条，制备测试冲击强度的样品，80mm×10mm×4mm，缺口为2mm；参考悬臂梁缺口冲击强度测试方法GB/T1843进行测试。空白样品为纯的HDPE 6098注塑样。
耐磨性：通过硬度测试铅笔划痕，衡量塑料的耐磨性。测试性能如表1所示。
表1：
Figure BDA0002054737770000071

Claims (10)

1.一种纳米增韧耐磨塑料母料的制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：
(1)将纳米无机粒子与硅酮粉混合均匀，经气流粉碎机对纳米无机粒子的硬团聚进行解聚，形成分散的纳米无机粒子；然后加入高速混合机，在100-120℃搅拌加热排水，使水分含量控制在0.5％以下，得到一级分散纳米无机粒子；
(2)将步骤(1)得到一级分散纳米无机粒子50-65重量份、陶瓷微粉5-10重量份、疏水处理剂1-3重量份加入密闭容器，温度升高至130℃，使疏水处理剂能够完全熔化，底部设置高速搅拌桨，通过高速搅拌使物料完全悬浮，密闭容器中充入气体，同时采用超声波发生器对悬浮的干粉物料进行分散处理15-25min，得到二级分散处理的物料；其中，所述气体携载二甲基硅油，并雾化充入密闭容器，二甲基硅油充入量为一级分散纳米无机粒子质量的0.2％；
(3)将步骤(2)得到的二级分散处理的物料、增韧树脂10-15重量份、基体树脂15-20重量份、在高速混合机混合均匀；送入双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机剪切、混炼，挤出造粒，得到一种纳米增韧耐磨塑料母料。
2.根据权利要求1所述一种纳米增韧耐磨塑料母料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述气流粉碎机为扁平式气流磨、涡旋气流粉碎机、循环管式气流磨、对喷式气流磨中的一种。
3.根据权利要求1所述一种纳米增韧耐磨塑料母料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述纳米无机粒子与硅酮粉以质量比20:1混合；所述纳米无机粒子选用粒径小于100nm的滑石粉、碳酸钙、蒙脱土、云母粉、白炭黑、石英粉、硫酸钡、硅酸钙、水镁石粉、钛白粉中的至少一种。
4.根据权利要求1所述一种纳米增韧耐磨塑料母料的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述陶瓷微粉选用粒径1-5μm的陶瓷微粉；所述疏水处理剂为聚乙烯蜡、硬脂酸、石蜡、聚酰胺蜡、聚丙烯蜡、EVA蜡中的至少一种。
5.根据权利要求1所述一种纳米增韧耐磨塑料母料的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述充入气体包括但不限于空气、氮气，维持容器中气体压力为0.1MPa。
6.根据权利要求1所述一种纳米增韧耐磨塑料母料的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述超声波发生器使用800W的超声波发生器；所述高速搅拌采用超过2000rpm的转速进行。
7.根据权利要求1所述一种纳米增韧耐磨塑料母料的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述增韧树脂选用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一种；所述基体树脂为聚丙烯。
8.根据权利要求1所述一种纳米增韧耐磨塑料母料的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为50-52，双螺杆为同向双螺杆。
9.根据权利要求1所述一种纳米增韧耐磨塑料母料的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述双螺杆挤出机的筒体设置真空泵，真空压力控制在0.06-0.08Mpa；双螺杆挤出机温度控制在170-190℃，螺杆转速控制在150-200rpm。
10.一种纳米增韧耐磨塑料母料，其特征在于：由权利要求1-9任一项所述的方法制备得到。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110117394B (zh) * 2019-05-09 2020-08-04 浙江麟祥塑业有限公司 一种纳米增韧耐磨塑料母料及制备方法
CN110498938B (zh) * 2019-08-27 2020-12-04 广州百沙塑胶新材料有限公司 一种含自组装复合透明粉的塑料透明母料及制备方法
CN112457583B (zh) * 2020-11-25 2021-09-17 浙江森川家具有限公司 一种耐磨耐老化家具塑料颗粒及制备方法
CN113897000B (zh) * 2021-11-12 2023-08-22 江苏越升科技股份有限公司 一种抗微生物无机颗粒及其制备方法和应用

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1186393C (zh) * 2002-06-07 2005-01-26 四川大学 纳米粒子增韧聚芳硫醚复合材料及其制备方法
JP2007154118A (ja) * 2005-12-08 2007-06-21 Toyo Ink Mfg Co Ltd 木炭および／または炭末色素の微粉末、マスターバッチ及び成形体
CN102875869B (zh) * 2012-09-14 2013-12-11 芮城新泰纳米材料有限公司 纳米碳酸钙增强增韧塑料母料及其制备方法
CN103709631A (zh) * 2012-09-29 2014-04-09 青岛欣展塑胶有限公司 纳米复合材料增韧阻燃改性聚对苯二甲酸丁二醇酯
WO2014071124A1 (en) * 2012-11-05 2014-05-08 Kraton Polymers U.S. Llc Fire retardant systems for polymers that enable flexibility and strength
CN107022190B (zh) * 2017-04-20 2019-04-05 江苏华曼复合材料科技有限公司 一种用于工程塑料增强的石墨烯微片母料及制备方法
CN108329721A (zh) * 2018-02-07 2018-07-27 南京工业大学 一种改性云母及其制备方法和应用
CN108715656A (zh) * 2018-05-28 2018-10-30 池州市锐强新材料有限公司 一种PE/CaCO3透气膜母粒及其制备方法
CN109384996B (zh) * 2018-10-26 2021-11-02 山西新泰恒信纳米材料有限公司 高光亮塑料母料及其制备方法
CN109679204A (zh) * 2018-11-29 2019-04-26 柳州市海达新型材料科技有限公司 高填充无机填料的聚丙烯材料的制备方法
CN110117394B (zh) * 2019-05-09 2020-08-04 浙江麟祥塑业有限公司 一种纳米增韧耐磨塑料母料及制备方法

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