CN111892748B - 一种降低塑料尺寸收缩率的复合矿物粉体及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种降低塑料尺寸收缩率的复合矿物粉体及其制备方法和应用，属于精细化工技术领域。本发明将硅微粉、滑石粉和硅灰石粉三种无机矿物进行复合，较单一的矿物可显著降低塑料制品的尺寸收缩率；通过添加复合分散剂可提高矿物粉体的分散性；通过采用pH调节剂和抗静电剂，可减少矿物粉体的团聚，进而有利于矿物粉体作用的充分发挥；本发明采用复合表面改性剂对矿物粉体进行表面改性处理，提高了复合矿物粉体与塑料基体树脂间的结合力。本发明各组分配合作用，得到的复合矿物粉体在降低尺寸收缩率的同时可显著提高塑料制品的综合性能。

Description

一种降低塑料尺寸收缩率的复合矿物粉体及其制备方法和 应用
技术领域
本发明涉及精细化工技术领域，尤其涉及一种降低塑料尺寸收缩率的复合矿物粉体及其制备方法和应用。
背景技术
塑料收缩率是指塑料制件在成型温度下尺寸与从模具中取出冷却至室温后尺寸之差的百分比，它反映的是塑料制件从模具中取出冷却后尺寸缩减的程度。随着塑料制品应用范围的不断增大，其应用领域对制品提出了更加严格的要求，让塑料制品从模具加工出来后最大限度的保持原来的尺寸成为了众多领域的新要求(如汽车内饰件需要尺寸稳定、PVC板片材需要尺寸收缩率要小)。
为了改善塑料制品的尺寸收缩率，一般在塑料制品中添加无机非金属矿物粉体填料。但单一的使用一种无机非金属粉体填料无法满足产品综合性能的要求，如何充分发挥各非金属矿物粉体填料的综合性能特点，制备新型功能性无机复合矿物粉体成为了新的热点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低塑料尺寸收缩率的复合矿物粉体及其制备方法和应用，本发明的复合矿物粉体可显著降低塑料制品的尺寸收缩率，同时可获得综合性能优异的塑料制品。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种降低塑料尺寸收缩率的复合矿物粉体，包括以下制备原料：矿物粉体、复合分散剂、pH调节剂、抗静电剂和表面改性剂；
所述矿物粉体包括硅微粉、滑石粉和硅灰石粉；所述硅微粉、滑石粉和硅灰石粉的质量比为1:(5～10):(5～10)；
所述复合分散剂的质量为矿物粉体质量的7～15‰；
所述pH调节剂的质量为矿物粉体质量的3～7‰；
所述抗静电剂的质量为矿物粉体质量的5～9‰；
所述表面改性剂为低聚短链烷基硅烷偶联剂和脂肪酸聚氧乙烯酯的复合物，其中，低聚短链烷基硅烷偶联剂的质量占矿物粉体质量的0.5～2％，脂肪酸聚氧乙烯酯的质量占矿物粉体质量的0.5～1.5％。
优选的所述硅微粉由二氧化硅原矿经破碎、球磨粉碎得到；所述硅微粉的粒度为1000～2000目；
所述滑石粉由滑石原矿经破碎、气流粉碎得到；所述滑石粉的粒度为2000～4000目；
所述硅灰石粉由硅灰石原矿经破碎、气流粉碎得到；所述硅灰石粉的粒度为1500～3000目。
优选的，所述复合分散剂为聚丙烯酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠和油酸钠中的至少一种与乙二醇的混合物。
优选的，所述pH调节剂为柠檬酸、酒石酸、山梨酸、偏酒石酸、苹果酸和乳酸中的至少两种。
优选的，所述抗静电剂为甜菜碱、十八烷基三甲基氯化铵、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐和聚苯乙烯磺酸盐的至少一种。
本发明提供了上述方案所述复合矿物粉体的制备方法，包括以下步骤：
将矿物粉体、复合分散剂与水混合，得到复合浆料；
向所述复合浆料中加入pH调节剂和抗静电剂，将所得浆料进行干燥，得到粉料；
将所述粉料与表面改性剂混合，进行改性，得到降低塑料尺寸收缩率的复合矿物粉体。
优选的，所述复合浆料的固含量为30～50％。
优选的，所述改性的温度为130～165℃，改性时间为45～60min。
优选的，所述干燥的方式为闪蒸干燥，所述闪蒸干燥的进风温度在330℃以上，出风温度在120℃以上，旋转叶片速度400～600r/min。
本发明提供了上述方案所述复合矿物粉体或上述方案所述制备方法制备得到的复合矿物粉体在塑料制品中的应用。
本发明提供了一种降低塑料尺寸收缩率的复合矿物粉体，包括以下制备原料：矿物粉体、复合分散剂、pH调节剂、抗静电剂和表面改性剂；所述矿物粉体包括硅微粉、滑石粉和硅灰石粉；所述硅微粉、滑石粉和硅灰石粉的质量比为1:5～10:5～10；所述复合分散剂的质量为矿物粉体质量的7～15‰；所述pH调节剂的质量为矿物粉体质量的3～7‰；所述抗静电剂的质量为矿物粉体质量的5～9‰；所述表面改性剂的质量为矿物粉体质量的1～3.5％；所述表面改性剂为低聚短链烷基硅烷偶联剂和脂肪酸聚氧乙烯酯的复合物，其中，低聚短链烷基硅烷偶联剂的质量占矿物粉体质量的0.5～2％，脂肪酸聚氧乙烯酯的质量占矿物粉体质量的0.5～1.5％。
本发明将硅微粉、滑石粉和硅灰石粉三种无机矿物进行复合，较单一的矿物可显著降低塑料制品的尺寸收缩率；通过添加复合分散剂可提高矿物粉体的分散性；通过采用pH调节剂和抗静电剂，可减少矿物粉体的团聚，进而有利于矿物粉体作用的充分发挥；本发明采用复合表面改性剂对矿物粉体进行表面改性处理，提高了复合矿物粉体与塑料基体树脂间的结合力。本发明各组分配合作用，得到的复合矿物粉体在降低尺寸收缩率的同时可显著提高塑料制品的综合性能。
进一步的，本发明中的三种不同的矿物材料采用不同的研磨工艺进行研磨，保证了滑石粉(水合硅酸镁)的层片状结构和硅灰石(硅酸钙)的针状结构，充分利用了无机矿物粉体自身的结构制备综合力学性能佳的塑料制品。
本发明提供了上述方案所述降低塑料尺寸收缩率的复合矿物粉体的制备方法，本发明的制备方法为液相复合，与传统的粉体干法搅拌混合工艺相比较，其结合面更大，复合效果更均匀。
此外，本发明的制备方法还解决了几种超细粉体在液相体系中的易团聚的问题。由于无机矿物粉体表面呈极性，易产生自发凝聚或团聚，尤其是在液相体系中，由于其表面电荷的相互吸引，更易产生团聚。本发明通过在液相体系中调节pH值，加入抗静电剂，在充分分散的基础上最大限度的阻止其电荷之间的相互吸引，最大限度的保证了原生颗粒的细度。
具体实施方式
本发明提供了一种降低塑料尺寸收缩率的复合矿物粉体，包括以下制备原料：矿物粉体、复合分散剂、pH调节剂、抗静电剂和表面改性剂；
所述矿物粉体包括硅微粉、滑石粉和硅灰石粉；所述硅微粉、滑石粉和硅灰石粉的质量比为1:(5～10):(5～10)；
所述复合分散剂的质量为矿物粉体质量的7～15‰；
所述pH调节剂的质量为矿物粉体质量的3～7‰；
所述抗静电剂的质量为矿物粉体质量的5～9‰；
所述表面改性剂的质量为矿物粉体质量的1～3.5％；
所述表面改性剂为低聚短链烷基硅烷偶联剂和脂肪酸聚氧乙烯酯的复合物，其中，低聚短链烷基硅烷偶联剂的质量占矿物粉体质量的0.5～2％，脂肪酸聚氧乙烯酯的质量占矿物粉体质量的0.5～1.5％。
本发明提供的降低塑料尺寸收缩率的复合矿物粉体的制备原料包括矿物粉体，所述矿物粉体包括硅微粉、滑石粉和硅灰石粉；所述硅微粉、滑石粉和硅灰石粉的质量比为1:(5～10):(5～10)。在本发明的实施例中，所述硅微粉、滑石粉和硅灰石粉的质量比具体为1:5:5、1:6:6、1:6:8、1:8:6、1:8:8、1:10:10、1:10:5、1:5:10、1:8:10或1:10:8。
在本发明中，所述硅微粉优选由二氧化硅原矿经破碎、球磨粉碎得到。在本发明中，所述二氧化硅原矿中二氧化硅的含量优选≥97％。本发明对所述破碎和球磨粉碎的过程没有特殊的要求，采用本领域熟知的破碎和球磨粉碎过程即可。在本发明中，经球磨粉碎后硅微粉的粒度优选为1000～2000目，更优选为1250目。
在本发明中，所述滑石粉优选由滑石原矿经破碎、气流粉碎得到；所述滑石原矿中二氧化硅的含量优选≥58％。本发明对所述破碎和气流粉碎的过程没有特殊要求，采用本领域熟知的破碎和气流粉碎过程即可。在本发明中，经气流粉碎后得到的滑石粉粒度优选为2000～4000目，更优选为3000目。
在本发明中，所述硅灰石粉优选由硅灰石原矿经破碎、气流粉碎得到。所述硅灰石原矿中二氧化硅的含量优选≥50％。本发明对所述破碎和气流粉碎的过程没有特殊要求，采用本领域熟知的破碎和气流粉碎过程即可。在本发明中，经气流粉碎后得到的硅灰石粉的粒度优选为1500～3000目，更优选为2000目。
本发明利用破碎、气流粉碎的方式制备滑石粉和硅灰石粉，保证了滑石粉(水合硅酸镁)的层片状结构和硅灰石(硅酸钙)的针状结构，充分利用了无机矿物粉体自身的结构制备综合力学性能佳的塑料制品。
本发明将硅微粉、滑石粉和硅灰石粉三种无机矿物进行复合，较单一的矿物可显著降低塑料制品的尺寸收缩率。
本发明提供的降低塑料尺寸收缩率的复合矿物粉体的制备原料包括复合分散剂。在本发明中，所述复合分散剂的质量为矿物粉体质量的7～15‰，优选为8～13‰，更优选为10～12‰。在本发明中，所述复合分散剂优选为聚丙烯酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠和油酸钠中的至少一种与乙二醇的混合物。本发明对复合分散剂中各分散剂的配比没有特殊要求，任意配比均可。本发明通过添加复合分散剂可提高矿物粉体的分散性，进而有利于矿物粉体作用的充分发挥。
本发明提供的降低塑料尺寸收缩率的复合矿物粉体的制备原料包括pH调节剂，所述pH调节剂的质量为矿物粉体质量的3～7‰，优选为4～6‰。在本发明中，所述pH调节剂优选为柠檬酸、酒石酸、山梨酸、偏酒石酸、苹果酸和乳酸中的至少两种。本发明对各pH调节剂的配比没有特殊要求，任意配比均可。
本发明提供的降低塑料尺寸收缩率的复合矿物粉体的制备原料包括抗静电剂；所述抗静电剂的质量为矿物粉体质量的5～9‰，优选为6～8‰。在本发明中，所述抗静电剂优选为甜菜碱、十八烷基三甲基氯化铵、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐和聚苯乙烯磺酸盐的至少一种。所述烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯盐优选为烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐；所述脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐优选为脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯钠盐；所述聚苯乙烯磺酸盐优选为聚苯乙烯磺酸钠。当所述抗静电剂包括多种时，本发明对各抗静电剂的配比没有特殊要求，任意配比均可。
本发明通过采用pH调节剂和抗静电剂，可减少矿物粉体的团聚，进而有利于矿物粉体作用的充分发挥。
本发明提供的降低塑料尺寸收缩率的复合矿物粉体的制备原料包括表面改性剂。在本发明中，所述表面改性剂为低聚短链烷基硅烷偶联剂和脂肪酸聚氧乙烯酯的复合物，其中，低聚短链烷基硅烷偶联剂的质量占矿物粉体质量的0.5～2％，优选为1.0～1.5％；脂肪酸聚氧乙烯酯的质量占矿物粉体质量的0.5～1.5％，优选为0.75～1.25％。在本发明中，所述低聚短链烷基硅烷偶联剂优选为赢创公司的
Figure BDA0002597913620000061
9896。本发明采用复合表面改性剂对矿物粉体进行表面改性处理，提高了复合矿物粉体与塑料基体树脂间的结合力，进而提高了塑料制品的综合性能。
本发明提供了上述方案所述复合矿物粉体的制备方法，包括以下步骤：
将矿物粉体、复合分散剂与水混合，得到复合浆料；
向所述复合浆料中加入pH调节剂和抗静电剂，将所得浆料进行干燥，得到粉料；
将所述粉料与表面改性剂混合，进行改性，得到降低塑料尺寸收缩率的复合矿物粉体。
本发明将矿物粉体、复合分散剂与水混合，得到复合浆料。本发明优选将矿物粉体与水混合，然后再加入复合分散剂，得到复合浆料。本发明优选在搅拌桶中进行所述混合。在本发明中，所述复合浆料的固含量优选为30～50％，更优选为45～45％。由于复合分散剂的用量很少，因此，本发明在实际操作时，以矿物粉体的用量来计算固含量。本发明利用复合分散剂有利于矿物粉体在浆料中的均匀分散。
得到复合浆料后，本发明向所述复合浆料中加入pH调节剂和抗静电剂，将所得浆料进行干燥，得到粉料。
本发明优选先加入pH调节剂，然后再加入抗静电剂。本发明先加入pH调节剂是为了更好的维持体系的pH值，让抗静电剂在稳定的pH体系中发挥更好的效果，避免由于pH值的偏差降低抗静电剂的效果。本发明优选在常温低速搅拌条件下加入pH调节剂和抗静电剂。在本发明中，所述低速搅拌的转速优选为60～100r/min。本发明采用低速搅拌，便能实现各原料的均匀复合，且与传统的工艺对比能耗更低。在本发明中，加入pH调节剂和抗静电剂的过程优选在储桨桶中进行。在本发明中，加入pH调节剂和抗静电剂之后浆料的pH值优选为8.5。由于无机矿物粉体表面呈极性，易产生自发凝聚或团聚，尤其是在液相体系中，由于其表面电荷的相互吸引，更易产生团聚。本发明通过在液相体系加入pH调节剂和抗静电剂，在充分分散的基础上最大限度的阻止其电荷之间的相互吸引，从而最大限度的保证了原生颗粒的细度。
在本发明中，所述干燥的方式优选为闪蒸干燥，所述闪蒸干燥的进风温度优选在330℃以上，更优选为330～350℃；出风温度优选在120℃以上，更优选为120～140℃；旋转叶片速度优选为400～600r/min，更优选为450～550r/min。
完成所述干燥后，本发明优选还包括对所得干燥料进行过筛，得到粉料。在本发明中，所述过筛后粉料的粒径优选为2500～3000目。
得到粉料后，本发明将所述粉料与表面改性剂混合，进行改性，得到降低塑料尺寸收缩率的复合矿物粉体。本发明对所述混合的方式没有特殊要求，采用本领域熟知的混合过程即可。在本发明中，所述改性的温度优选为130～165℃，更优选为135～160℃；改性时间优选为45～60min，更优选为45～55min。本发明采用复合表面改性剂对矿物粉体进行表面改性处理，提高了复合矿物粉体与塑料基体树脂间的结合力，进而有利于提高塑料制品的综合性能。
完成改性后，本发明优选还包括进行对改性后的物料进行收集和包装，得到降低塑料尺寸收缩率的复合矿物粉体。本发明对所述收集和包装的过程没有特殊要求，采用本领域熟知的收集和包装过程即可。
本发明提供了上述方案所述复合矿物粉体或上述方案所述制备方法制备得到的复合矿物粉体在塑料制品中的应用。本发明对所述复合矿物粉体的用量没有特殊要求，按照本领域熟知的用量进行添加即可。本发明对所述塑料的种类没有特殊要求，本领域熟知的塑料均可，具体的可以为但无局限于PPT30S、PVC-SG5。
下面结合实施例对本发明提供的降低塑料尺寸收缩率的复合矿物粉体及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
以下实施例中各原料的用量比均是相对于矿物粉体的质量(也即硅微粉、滑石粉和硅灰石粉的总质量)而言。
以下实施例中，所用硅微粉由优质二氧化硅原矿经破碎、球磨粉碎得到，粒径为1250目；滑石粉由优质滑石原矿经破碎、气流粉碎得到，粒径为3000目；硅灰石由优质硅灰石原矿经破碎、气流粉碎得到，粒径为2000目。
实施例1
将硅微粉：滑石粉：硅灰石粉按质量比为1:5:5和水配制成固含量为45％的浆料，加入10‰的复合分散剂(具体为乙二醇、聚丙烯酸钠和十二烷基硫酸钠，三者的质量比为1:1:1)；在低速搅拌条件(搅拌速度60r/min)下向储桨桶中加入6‰的pH调节剂(为柠檬酸和酒石酸，柠檬酸和酒石酸的质量比为1:3)，6‰的十八烷基三甲基氯化铵，调节pH值为8.5；对得到的浆料进行闪蒸干燥，闪蒸干燥的进风温度330℃，出风温度130℃，旋转叶片速度450r/min；干燥后的粉体添加1.5％低聚短链烷基硅烷偶联剂(赢创公司的
Figure BDA0002597913620000081
9896)和0.9％脂肪酸聚氧乙烯酯进行表面改性，改性温度为135℃，改性时间为45min；收集，包装，得到复合矿物粉体。
实施例2
将硅微粉：滑石粉：硅灰石粉按质量比为1:6:6和水配制成固含量为40％的浆料，加入9‰的复合分散剂(具体为乙二醇、聚丙烯酸钠和十二烷基硫酸钠，三者对应的质量比为1:2:1)；在低速搅拌条件(搅拌速度65r/min)下向储桨桶中加入5‰的pH调节剂(为柠檬酸和酒石酸，柠檬酸和酒石酸的质量比为1:2)，6‰的十八烷基三甲基氯化铵，调节pH值为8.5；闪蒸干燥的进风温度330℃，出风温度130℃，旋转叶片速度450r/min；干燥后的粉体添加1.2％低聚短链烷基硅烷偶联剂(赢创公司的
Figure BDA0002597913620000082
9896)和1.2％脂肪酸聚氧乙烯酯进行表面改性，改性温度为130℃，改性时间为50min；收集，包装，得到复合矿物粉体。
实施例3
将硅微粉：滑石粉：硅灰石粉按质量比为1:6:8和水配制成固含量为38％的浆料，加入10‰的复合分散剂(具体为乙二醇、聚丙烯酸钠和十二烷基硫酸钠，三者的对应的质量比为1:3:1)；在低速搅拌条件(搅拌速度70r/min)下向储桨桶中加入6‰的pH调节剂(为柠檬酸和酒石酸，柠檬酸和酒石酸的质量比为2:1)，7‰的十八烷基三甲基氯化铵，调节pH值为8.5；对得到的浆料进行闪蒸干燥，闪蒸干燥的进风温度335℃，出风温度135℃，旋转叶片速度500r/min；干燥后的粉体添加1.5％低聚短链烷基硅烷偶联剂(赢创公司的
Figure BDA0002597913620000091
9896)和1.2％脂肪酸聚氧乙烯酯进行表面改性，改性温度为140℃，改性时间为60min；收集，包装，得到复合矿物粉体。
实施例4
将硅微粉：滑石粉：硅灰石粉按质量比为1:8:6和水配制成固含量为45％的浆料，加入12‰的复合分散剂(具体为乙二醇、聚丙烯酸钠和十二烷基硫酸钠，三者对应的质量比为1:2:2)；在低速搅拌条件(搅拌速度80r/min)下向储桨桶中加入5‰的pH调节剂(为柠檬酸和酒石酸，柠檬酸和酒石酸的质量比为1:1)，6‰的十八烷基三甲基氯化铵，调节pH值为8.5；对得到的浆料进行闪蒸干燥，闪蒸干燥的进风温度330℃，出风温度135℃，旋转叶片速度500r/min；干燥后的粉体添加1.2％低聚短链烷基硅烷偶联剂(赢创公司的
Figure BDA0002597913620000092
9896)和1.5％脂肪酸聚氧乙烯酯进行表面改性，改性温度为145℃，改性时间为45min；收集，包装，得到复合矿物粉体。
实施例5
将硅微粉：滑石粉：硅灰石粉按质量比为1:8:8和水配制成固含量为35％的浆料，加入15‰的复合分散剂(具体为乙二醇、聚丙烯酸钠和十二烷基硫酸钠，三者对应的质量比为1:3:1)；在低速搅拌条件(搅拌速度65r/min)下向储桨桶中加入6‰的pH调节剂(为柠檬酸和酒石酸，柠檬酸和酒石酸的质量比为1:3)，7‰的十八烷基三甲基氯化铵，调节pH值为8.5；对得到的浆料进行闪蒸干燥，闪蒸干燥的进风温度335℃，出风温度135℃，旋转叶片速度450r/min；干燥后的粉体添加1.6％低聚短链烷基硅烷偶联剂(赢创公司的
Figure BDA0002597913620000093
9896)和1.2％脂肪酸聚氧乙烯酯进行表面改性，改性温度为150℃，改性时间为50min；收集，包装，得到复合矿物粉体。
实施例6
将硅微粉：滑石粉：硅灰石粉按质量比为1:10:10和水配制成固含量为30％的浆料，加入15‰的复合分散剂(具体为乙二醇、聚丙烯酸钠和十二烷基硫酸钠，三者的质量比为1:1:2)；在低速搅拌条件(搅拌速度70r/min)下向储桨桶中加入7‰的pH调节剂(为柠檬酸和酒石酸，柠檬酸和酒石酸的质量比为2:1)，9‰的十八烷基三甲基氯化铵，调节pH值为8.5；对得到的浆料进行闪蒸干燥，闪蒸干燥的进风温度335℃，出风温度135℃，旋转叶片速度550r/min；干燥后的粉体添加1.8％低聚短链烷基硅烷偶联剂(赢创公司的
Figure BDA0002597913620000101
9896)和1.5％脂肪酸聚氧乙烯酯进行表面改性，改性温度为160℃，改性时间为60min；收集，包装，得到复合矿物粉体。
实施例7
将硅微粉：滑石粉：硅灰石粉按质量比为1:10:5和水配制成固含量为35％的浆料，加入12‰的复合分散剂(具体为乙二醇、聚丙烯酸钠和十二烷基硫酸钠，三者对应的质量比为1:1:3)；在低速搅拌条件(搅拌速度60r/min)下向储桨桶中加入5‰的pH调节剂(为柠檬酸和酒石酸，柠檬酸和酒石酸的质量比为2:1)，7‰的十八烷基三甲基氯化铵，调节pH值为8.5；对得到的浆料进行闪蒸干燥，闪蒸干燥的进风温度330℃，出风温度130℃，旋转叶片速度450r/min；干燥后的粉体添加1.2％低聚短链烷基硅烷偶联剂(赢创公司的
Figure BDA0002597913620000102
9896)和1.2％脂肪酸聚氧乙烯酯进行表面改性，改性温度为140℃，改性时间为50min；收集，包装，得到复合矿物粉体。
实施例8
将硅微粉：滑石粉：硅灰石粉按质量比为1:5:10和水配制成固含量为35％的浆料，加入12‰的复合分散剂(具体为乙二醇、聚丙烯酸钠和十二烷基硫酸钠，三者对应的质量比为1:1:2)；在低速搅拌条件(搅拌速度60r/min)下向储桨桶中加入6‰的pH调节剂(为柠檬酸和酒石酸，柠檬酸和酒石酸的质量比为2:1)，7‰的十八烷基三甲基氯化铵，调节pH值为8.5；对得到的浆料进行闪蒸干燥，闪蒸干燥的进风温度330℃，出风温度130℃，旋转叶片速度450r/min；干燥后的粉体添加1.5％低聚短链烷基硅烷偶联剂(赢创公司的
Figure BDA0002597913620000103
9896)和1.5％脂肪酸聚氧乙烯酯进行表面改性，改性温度为150℃，改性时间为60min；收集，包装，得到复合矿物粉体。
实施例9
将硅微粉：滑石粉：硅灰石粉按质量比为1:8:10和水配制成固含量为30％的浆料，加入12‰的复合分散剂(具体为乙二醇、聚丙烯酸钠和十二烷基硫酸钠，三者对应的质量比为1:2:2)；在低速搅拌条件(搅拌速度65r/min)下向储桨桶中加入6‰的pH调节剂(为柠檬酸和酒石酸，柠檬酸和酒石酸的质量比为2:3)，8‰的十八烷基三甲基氯化铵，调节pH值为8.5；对得到的浆料进行闪蒸干燥，闪蒸干燥的进风温度335℃，出风温度135℃，旋转叶片速度450r/min；干燥后的粉体添加1.6％低聚短链烷基硅烷偶联剂(赢创公司的
Figure BDA0002597913620000111
9896)和1.5％脂肪酸聚氧乙烯酯进行表面改性，改性温度为150℃，改性时间为60min；收集，包装，得到复合矿物粉体。
实施例10
将硅微粉：滑石粉：硅灰石粉按质量比为1:10:8和水配制成固含量为30％的浆料，加入15‰的复合分散剂(具体为乙二醇、聚丙烯酸钠和十二烷基硫酸钠，三者对应的质量比为1:1:3)；在低速搅拌条件(搅拌速度65r/min)下向储桨桶中加入7‰的pH调节剂(为柠檬酸和酒石酸，柠檬酸和酒石酸的质量比为3:1)，8‰的十八烷基三甲基氯化铵，调节pH值为8.5；对得到的浆料进行闪蒸干燥，闪蒸干燥的进风温度335℃，出风温度135℃，旋转叶片速度450r/min；干燥后的粉体添加1.8％低聚短链烷基硅烷偶联剂(赢创公司的
Figure BDA0002597913620000112
9896)和1.2％脂肪酸聚氧乙烯酯进行表面改性，改性温度为135℃，改性时间为50min；收集，包装，得到复合矿物粉体。
1、将本发明实施例1～10制备的复合矿物粉体与对照组的单一矿物粉体进行性能检测，测试标准参照GB/T-3249.3-2013，测试结果见表1。
表1实施例和对照组矿物粉体的检测结果
Figure BDA0002597913620000113
Figure BDA0002597913620000121
由表1的结果可知，与传统的单一粉体材料对比，本发明制备的复合矿物粉体的吸油值大幅降低，表面活化度均达到97％以上，说明本发明制备的复合矿物粉体的性能更好。
2、将对照组和实施例1～10的矿物粉体用于PPT30S中，其中粉体填料添加量为20％，将矿物粉体和PPT30S加入到高速混合搅拌机中混料，混合好的原料采用双螺杆挤出机挤出造粒，造好的粒子采用注塑机进行注塑成标准样条，进行测试。其中，拉伸强度按GB/T1040-2006标准测试，弯曲模量按GB/T9341-2008标准进行测试，收缩率按GB/T17037.4-2003标准进行测试，结果如表2所示。
表2实施例和对照组应用于PPT30S(添加量20％)中的性能检测结果
Figure BDA0002597913620000122
Figure BDA0002597913620000131
由表2的结果可知，本发明制备的复合矿物粉体较本领域常用的单一矿物粉体(碳酸钙、硅灰石或滑石粉)应用于塑料中时具有更低的尺寸收缩率和更高的弯曲模量，而弯曲模量高说明刚性得到增强，塑料的尺寸稳定性会更高。
3、将对照组和实施例1～10的矿物粉体用于PVC-SG5中，其中矿物粉体添加量为40％，将矿物粉体和PVC-SG5充分搅拌均匀后，在双辊开炼机上混炼成片材，厚度为6mm，采用气动取样按标准模具取样，进行测试。其中，拉伸强度按GB/T1040-2006标准测试，收缩率按GB/T17037.4-2003标准进行测试，具体的测试结果如表3所示。
表3实施例和对照组应用于PVC-SG5(添加量40％)中的性能检测结果
Figure BDA0002597913620000132
由表3的结果可知，本发明的制备的复合矿物粉体较本领域常用的单一矿物粉体(碳酸钙、硅灰石或滑石粉)应用于PVC-SG5中时具有更低的尺寸收缩率，同时拉伸强度与单一的矿物粉体对比更高，说明制备的塑料制品力学性能更好。
由以上实施例可知，本发明提供了一种降低塑料尺寸收缩率的复合矿物粉体及其制备方法和应用，本发明的复合矿物粉体可显著降低塑料制品的尺寸收缩率，同时可获得综合性能优异的塑料制品。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种降低塑料尺寸收缩率的复合矿物粉体，其特征在于，由以下制备原料组成：矿物粉体、复合分散剂、pH调节剂、抗静电剂和表面改性剂；
所述矿物粉体包括硅微粉、滑石粉和硅灰石粉；所述硅微粉、滑石粉和硅灰石粉的质量比为1:(5～10):(5～10)；
所述复合分散剂的质量为矿物粉体质量的7～15‰；
所述pH调节剂的质量为矿物粉体质量的3～7‰；
所述抗静电剂的质量为矿物粉体质量的5～9‰；
所述表面改性剂为低聚短链烷基硅烷偶联剂和脂肪酸聚氧乙烯酯的复合物，其中，低聚短链烷基硅烷偶联剂的质量占矿物粉体质量的0.5～2％，脂肪酸聚氧乙烯酯的质量占矿物粉体质量的0.5～1.5％；
所述矿物粉体采用不同的研磨工艺进行研磨：所述硅微粉由二氧化硅原矿经破碎、球磨粉碎得到，所述滑石粉由滑石原矿经破碎、气流粉碎得到，所述硅灰石粉由硅灰石原矿经破碎、气流粉碎得到；
所述复合矿物粉体的制备方法，包括以下步骤：
将矿物粉体、复合分散剂与水混合，得到复合浆料；
向所述复合浆料中加入pH调节剂和抗静电剂，将所得浆料进行干燥，得到粉料；
将所述粉料与表面改性剂混合，进行改性，得到降低塑料尺寸收缩率的复合矿物粉体。
2.根据权利要求1所述的复合矿物粉体，其特征在于，所述硅微粉的粒度为1000～2000目；
所述滑石粉的粒度为2000～4000目；
所述硅灰石粉的粒度为1500～3000目。
3.根据权利要求1所述的复合矿物粉体，其特征在于，所述复合分散剂为聚丙烯酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠和油酸钠中的至少一种与乙二醇的混合物。
4.根据权利要求1所述的复合矿物粉体，其特征在于，所述pH调节剂为柠檬酸、酒石酸、山梨酸、偏酒石酸、苹果酸和乳酸中的至少两种。
5.根据权利要求1所述的复合矿物粉体，其特征在于，所述抗静电剂为甜菜碱、十八烷基三甲基氯化铵、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐和聚苯乙烯磺酸盐的至少一种。
6.权利要求1～5任一项所述复合矿物粉体的制备方法，包括以下步骤：
将矿物粉体、复合分散剂与水混合，得到复合浆料；
向所述复合浆料中加入pH调节剂和抗静电剂，将所得浆料进行干燥，得到粉料；
将所述粉料与表面改性剂混合，进行改性，得到降低塑料尺寸收缩率的复合矿物粉体。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述复合浆料的固含量为30～50％。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述改性的温度为130～165℃，改性时间为45～60min。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的方式为闪蒸干燥，所述闪蒸干燥的进风温度在330℃以上，出风温度在120℃以上，旋转叶片速度400～600r/min。
10.权利要求1～5任一项所述复合矿物粉体或权利要求6～9任一项所述制备方法制备得到的复合矿物粉体在塑料制品中的应用。
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