CN111944280A - 一种含有改性硅灰石的pbat复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含有改性硅灰石的PBAT复合材料及其制备方法，其中，所述PBAT复合材料由以下重量份的原料组成：PBAT 65～75份、增韧剂8～10份、润滑剂0.3～0.5份、改性硅灰石25～35份。本发明对硅灰石的处理方法保留十分优异针状形态结构不被破坏，保证了最终产品粒度，白度的稳定性，工业化连续性表面处理，提高了操作的简便性与稳定性。本发明提高了硅灰石与PBAT的分散能力，提高制品性能。

Description

一种含有改性硅灰石的PBAT复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种含有改性硅灰石的PBAT复合材料及其制备方法。
背景技术
硅灰石成分Ca3〔Si3O9〕。硅灰石是一种三斜晶系，细板状晶体，集合体呈放射状或纤维状。玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽。硬度4.5～5.5,密度2.75～3.10g/cm3。一般情况下耐酸、耐碱、耐化学腐蚀。吸湿性小于4％。吸油性低、电导率低、绝缘性较好。硅灰石是一种三斜晶系，细板状晶体，集合体呈放射状或纤维状。颜色呈白色，有时带浅灰、浅红色调。玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽。硬度4.5～5.5,密度2.75～3.10g/cm3。完全溶于浓盐酸。一般情况下耐酸、耐碱、耐化学腐蚀。吸湿性小于4％。吸油性低、电导率低、绝缘性较好。由于硅灰石独特的针状特征，在塑料涂料橡胶等高端领域具有良好的补强效果，高硬度的硅灰石可以提高产品耐磨耐刮擦性能，可以使用在汽车家电等附加值较高的项目。
超细硅灰石主要通过机械磨，气流磨的复合工艺加工，表面处理一般通过高搅机等表面处理设备完成。但由于高搅机非连续化生产，且对硅灰石纤维的破坏十分严重，因此在气流粉碎的同时进行表面处理效果最佳。传统的球磨，雷蒙磨以及立磨对于硅灰石的纤维破坏十分明显，不利于高长径比硅灰石的加工。气流磨在磨腔压力过大，温度过高时，会破坏硅灰石的纤维，影响表面处理的持续稳定进行。因此选用一种能够保证高长径比的超细硅灰石工业化表面处理工艺十分重要。
目前PBAT/硅灰石复合材料主要依赖进口，进口硅灰石拥有良好的纤维形态，均匀的表面改性效果，性能大幅超过国产硅灰石。国产硅灰石在深加工过程中，很难保留完好的纤维形态结构，同时表面处理选用的药剂与工艺也不佳，导致产品没有竞争力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含有改性硅灰石的PBAT复合材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种含有改性硅灰石的PBAT复合材料，所述PBAT复合材料由PBAT、增韧剂、润滑剂、改性硅灰石组成。
优选地，所述PBAT复合材料由以下重量份的原料组成：PBAT 65～75份、增韧剂8～10份、润滑剂0.3～0.5份、改性硅灰石25～35份。
在其中一个实施例中，所述PBAT复合材料由以下重量份的原料组成：PBAT 70份、增韧剂9份、润滑剂0.4份、改性硅灰石30份。
优选第，所述增韧剂选自乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯-辛烯共聚物(POE)、乙丙三元橡胶(EPDM)中的一种或几种。
在其中一个实施例中，所述增韧剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)。
优选地，所述润滑剂选自聚乙烯蜡、固体石蜡、液体石蜡中的一种或几种。
在其中一个实施例中，所述润滑剂为液体石蜡。
优选地，所述改性硅灰石通过以下方法制备：
(1)通过机械磨，将1.5至6mm硅矿破碎至100目的长针状硅灰石；
(2)通过200目振动筛将过粉碎纤维分离，挑选沉降值在75ml以上，白度在85％以上的针状硅灰石；
(3)通过气流输送将步骤(2)的得到的针状硅灰石加入气流磨料仓；
(4)加热固体泵温度至90℃，调节固体泵的转速为30％，加入硅灰石重量份5％～15％的的改性剂，处理时间为20～30min；
(5)通过气流磨粉碎改性一次完成，调节ATP速度至3800，分离未达到粒度要求的粗纤维。
优选地，所述改性剂由以下重量份的原料组成：3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷80～100份，蒸馏水5～15份，冰醋酸0.05～0.2份。
在其中一个实施例中，所述改性剂由以下重量份的原料组成：3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷90份，蒸馏水10份，冰醋酸0.1份。
本发明还提供一种含有改性硅灰石的PBAT复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将PBAT、增韧剂、润滑剂、改性硅灰石加入高速混合机中，升温至85～95摄氏度，捏合20～30分钟；
(2)设置双螺杆挤出机的挤出温度为180～190摄氏度，螺杆转速为125～130转/分钟，将步骤(2)制得的产物加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，即得。
在其中一个实施例中，所述方法包括如下步骤：
(1)将PBAT、增韧剂、润滑剂、改性硅灰石加入高速混合机中，升温至90摄氏度，捏合25分钟；
(2)设置双螺杆挤出机的挤出温度为185摄氏度，螺杆转速为130转/分钟，将步骤(2)制得的产物加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，即得。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明对硅灰石的处理方法保留十分优异针状形态结构不被破坏，保证了最终产品粒度，白度的稳定性，工业化连续性表面处理，提高了操作的简便性与稳定性。
2.本发明提高了硅灰石与PBAT的分散能力，提高制品性能。
附图说明
图1为实施例1制备所得的改性硅灰石微观显示图。
具体实施方式
实施例1改性硅灰石的制备
按表1称量具体原料，步骤制备步骤如下：
(1)通过机械磨，将1.5至6mm硅矿破碎至100目的长针状硅灰石；
(2)通过200目振动筛将过粉碎纤维分离，挑选沉降值在75ml以上，白度在85％以上的针状硅灰石；
(3)通过气流输送将步骤(2)的得到的针状硅灰石加入气流磨料仓；
(4)加热固体泵温度至90℃，调节固体泵的转速为30％，加入硅灰石重量份10％的改性剂(3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷：蒸馏水：冰醋酸＝90：10：0.1)处理20min；
(5)通过气流磨粉碎改性一次完成，调节ATP速度至3800，分离未达到粒度要求的粗纤维。
实施例2 PABT复合材料的制备
(1)将PBAT、增韧剂、润滑剂、改性硅灰石加入高速混合机中，升温至90摄氏度，捏合25分钟；
(2)设置双螺杆挤出机的挤出温度为185摄氏度，螺杆转速为130转/分钟，将步骤(2)制得的产物加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，即得。
实施例3、4
用量见表1，改性硅灰石的制备方法同实施例1，PABT复合材料制备方法同实施例2。
对比例1～3
用量见表1，改性硅灰石的制备方法同实施例1，PABT复合材料制备方法同实施例2。
表1
Figure BDA0002640642400000041
对比例4
采用市面上的国产未改性硅灰石制备PABT复合材料，制备方法同实施例2。
对比例5
采用市面上的进口硅灰石制备PABT复合材料，制备方法同实施例2。
实施例5材料性能测试
抗拉强度和断裂伸长率是按照GBT 10401-2006要求方法进行测试；弯曲强度和弯曲模量按GBT 9341-2008要求方法进行测试；测试结果见表2。
表2材料性能测试结果
Figure BDA0002640642400000051
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种含有改性硅灰石的PBAT复合材料，其特征在于，所述PBAT复合材料由以下重量份的原料组成：PBAT 65～75份、增韧剂8～10份、润滑剂0.3～0.5份、改性硅灰石25～35份。
2.根据权利要求1所述的PBAT复合材料，其特征在于，所述PBAT复合材料由以下重量份的原料组成：PBAT 70份、增韧剂9份、润滑剂0.4份、改性硅灰石30份。
3.根据权利要求1或2所述的PBAT复合材料，其特征在于，所述增韧剂选自乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯-辛烯共聚物(POE)、乙丙三元橡胶(EPDM)中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的PBAT复合材料，其特征在于，所述增韧剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)。
5.根据权利要求2或3所述的PBAT复合材料，其特征在于，所述润滑剂选自聚乙烯蜡、固体石蜡、液体石蜡中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的PBAT复合材料，其特征在于，所述润滑剂为液体石蜡。
7.如权利要求1～6任一所述的PBAT复合材料，其特征在于，所述改性硅灰石通过以下方法制备：
(1)通过机械磨，将1.5至6mm硅矿破碎至100目的长针状硅灰石；
(2)通过200目振动筛将过粉碎纤维分离，挑选沉降值在75ml以上，白度在85％以上的针状硅灰石；
(3)通过气流输送将步骤(2)的得到的针状硅灰石加入气流磨料仓；
(4)加热固体泵温度至90℃，调节固体泵的转速为30％，加入硅灰石重量份5％～15％的的改性剂，处理时间为20～30min；
(5)通过气流磨粉碎改性一次完成，调节ATP速度至3800，分离未达到粒度要求的粗纤维。
8.根据权利要求7所述的PBAT复合材料，其特征在于，所述改性剂由以下重量份的原料组成：3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷80～100份，蒸馏水5～15份，冰醋酸0.05～0.2份。
9.根据权利要求8所述的PBAT复合材料，其特征在于，所述改性剂由以下重量份的原料组成：3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷90份，蒸馏水10份，冰醋酸0.1份。
10.一种制备如权利要求1～6、8、9任一所述的PBAT复合材料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将PBAT、增韧剂、润滑剂、改性硅灰石加入高速混合机中，升温至85～95摄氏度，捏合20～30分钟；
(2)设置双螺杆挤出机的挤出温度为180～190摄氏度，螺杆转速为125～130转/分钟，将步骤(2)制得的产物加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，即得。
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