CN112812418A - 一种改性塑料功能母粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于塑料技术领域，更具体的涉及一种改性塑料功能母粒及其制备方法。一种改性塑料功能母粒，制备原料按重量百分比计，包括：改性母粒5～45％、塑料补充余量至100％。经本发明制备的改性塑料功能母粒，在晶须添加量为改性母粒重量的5％时，塑料袋的拉伸强度、撕裂强度分别提高43％、40％，提升了塑料的力学性能，扩大了塑料的应用范围和应用价值；经本发明制备的改性塑料功能母粒中加入简单工艺制备的硫酸钙晶须，此制备工艺简单，制备原料廉价易得，生产成本较低，晶须制备成功率高，整个生产过程经济效益高，适合大规模化生产。

Description

一种改性塑料功能母粒及其制备方法
技术领域
本发明属于塑料技术领域，更具体的涉及一种改性塑料功能母粒及其制备方法。
背景技术
硫酸钙晶须是一种以单晶形式生长的新型针状、具有均匀横截面、完整外形、内部结构完善的纤维亚纳米材料。其形态是由于晶体在轴向和侧面生长速率的差异造成的，晶须主要沿轴向方向的螺旋错位生长，其侧面是低能面，生长非常缓慢，通过表面扩散给晶须的尖端或基面上露头螺旋供料。
随着技术的进步，晶须作为增强填料逐渐应用于塑料的改性中，以此提升塑料的力学性能。中国专利CN108727768A公开了一种汽车用硫酸钙晶须改性工程塑料及其制备方法，在公开专利中通过对配方的改进，解决了ABS塑料的应力开裂、耐候性差的问题。
面对现有专利公开的方法，如果可以通过简单的方法制备得到分散性能好的晶须，进而提升塑料力学性能和稳定性能，无疑是一种经济效益高，工艺简单、性能优异的塑料制备方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种改性塑料功能母粒，制备原料按重量百分比计，包括：改性母粒5～70％、塑料补充余量至100％。
作为一种优选的技术方案，所述的改性母粒的制备原料按重量百分比计，包括：硫酸钙晶须5～30％、抗氧剂0.1～0.5％、抗UV剂0.1～0.6％、聚乙烯蜡0.6～1％、增塑剂0.1～0.5％、母粒补充余量至100％。
作为一种优选的技术方案，所述的硫酸钙晶须为无水硫酸钙晶须。
作为一种优选的技术方案，所述的无水硫酸钙晶须的制备方法包括以下步骤：
1)在反应容器中加入碳酸钙粉末和盐酸水溶液，混合，反应；
2)将步骤1)得到的反应物和工业废硫酸加入反应釜中反应得到硫酸钙晶须；
3)将步骤2)得到的硫酸钙晶须进行脱酸、表面定型、烘干，即得。
作为一种优选的技术方案，所述的抗UV剂选自UV-531、UV-770、UV-765、UV-234、UV-326、UV-101、UV-1164、UV120中的至少一种。
作为一种优选的技术方案，所述的UV-531和UV-326的重量比为1：0.5-3。
作为一种优选的技术方案，所述的UV-531和UV-326的重量比为1：1.8。
作为一种优选的技术方案，所述的聚乙烯蜡的重均分子量为3000～5000。
作为一种优选的技术方案，所述的母粒选自聚乙烯母粒和/或聚丙烯母粒。
本发明的第二方面，提供了一种改性塑料功能母粒的制备方法，包括以下步骤：
1)将改性母粒和塑料加入高速共混机中混合，得到混料；
2)将步骤1)得到的混料加入双螺杆挤出机，高温挤出，得到改性塑料功能母粒。
有益效果：经本发明制备的改性塑料功能母粒具有以下优点：
1.经本发明制备的改性塑料功能母粒，在晶须添加量为改性母粒重量的5％时，塑料袋的拉伸强度、撕裂强度分别提高43％、40％，提升了塑料的力学性能，扩大了塑料的应用范围和应用价值；
2.经本发明制备的改性塑料功能母粒，在特殊抗UV剂的改性下，通过与本申请中晶须、抗氧剂、聚乙烯蜡、增塑剂之间的相互协同作用，提升了塑料的耐热性能、强度和稳定性，避免了反应过程中因抗氧剂与抗UV剂之间的互相限制其有效成分发挥作用的发生，解决了此体系中副反应的发生；
3.经本发明制备的改性塑料功能母粒中加入简单工艺制备的硫酸钙晶须，此制备工艺简单，制备原料廉价易得，生产成本较低，晶须制备成功率高，整个生产过程经济效益高，适合大规模化生产。
说明书附图
图1为本发明实施例1中通过硫酸钙晶须制备方法制备得到的硫酸钙晶须。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
为了解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种改性塑料功能母粒，制备原料按重量百分比计，包括：改性母粒5～70％、塑料补充余量至100％。
在一些优选的实施方式中，所述的改性母粒的制备原料按重量百分比计，包括：硫酸钙晶须5～30％、抗氧剂0.1～0.5％、抗UV剂0.1～0.6％、聚乙烯蜡0.6～1％、增塑剂0.1～0.5％、母粒补充余量至100％。
在一些优选的实施方式中，所述的硫酸钙晶须为无水硫酸钙晶须。
在一些优选的实施方式中，所述的无水硫酸钙晶须的制备方法包括以下步骤：
1)在反应容器中加入碳酸钙粉末和盐酸水溶液，混合，反应；
2)将步骤1)得到的反应物和工业废硫酸加入反应釜中反应得到硫酸钙晶须；
3)将步骤2)得到的硫酸钙晶须进行脱酸、表面定型、烘干，即得。
本申请中申请人经过大量创造性实验探究得到了一种硫酸钙的制备方法，在本申请中，硫酸钙晶须的制备打破常规的制备原料的选择，以碳酸钙粉末和盐酸发生反应，得到氯化钙，在酸性条件下进一步得到形状规整的硫酸钙晶须，此制备工艺简单，制备原料廉价易得，生产成本较低，晶须制备成功率高，整个生产过程经济效益高，适合大规模化生产。
在一些优选的实施方式中，所述的抗UV剂选自UV-531、UV-770、UV-765、UV-234、UV-326、UV-101、UV-1164、UV120中的至少一种。
UV-531
UV-531，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，CAS：1843-05-6，UV-531是一种性能卓越的高效防老化助剂，能吸收240-340nm的紫外光(在270-330nm吸收尤为强烈)，具有色浅、无毒、相容性好、迁移性小、易于加工等特点。
UV-326
UV-326，2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑，结构式为：
Figure BDA0002914470940000041
CAS：3896-11-5。
在一些优选的实施方式中，所述的抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂1076中的至少一种。
在一些优选的实施方式中，所述的抗氧剂选自抗氧剂1076(CAS：2082-79-3)。
抗氧剂1076
抗氧剂1076，中文名称：β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，本品无污染，耐热和耐水抽出性好，溶于苯、丙酮、环己烷等，微溶于甲醇，不溶于水。
在一些优选的实施方式中，所述的UV-531和UV-326的重量比为1：0.5-3。
在一些优选的实施方式中，所述的UV-531和UV-326的重量比为1：1.8。
在本申请中，申请人经过大量创造性实验探究得到，通过本申请方法制备得到的硫酸钙晶须和本体系中抗氧剂、抗UV剂、特定分子量的聚乙烯蜡、增塑剂之间的相互作用，促进了体系中反应物之间的反应活性；申请人在实验过程中意外发现，当选择UV-531和UV-326的重量比为1：0.5-3、硫酸钙晶须重量百分比为改性母粒重量的5～30％时，制备得到的塑料具有高度稳定性。申请人推测出现这种现象的原因可能是：UV-531和UV-326中存在的羟基可以与抗氧剂的活性基团之间存在范德华力和强氢键相互作用力，另外本申请中加入的硫酸钙晶须在此条件下，也可以更好的分散于反应物之间，促进了反应物间的相互依附性，进而促进塑料的稳定性，当塑料受到外力作用的时候，本申请中存在的硫酸钙晶须会在塑料中交错分布，用于分散外力拉伸、和弯曲作用力的影响。
但是当硫酸钙晶须的用量过高，会影响其在本体系中分散，进而削弱了晶须的增强作用。当本申请中采用单独一种UV剂或者不在本申请的重量比范围内时，会因为共轭效应影响电子云密度分布，进而在抗氧剂和抗UV剂之间存在一种互相抑制的作用力，导致分子有效性降低，进而影响制备的塑料的力学性能受到影响。
在一些优选的实施方式中，所述的聚乙烯蜡的重均分子量为3000～5000。
在一些优选的实施方式中，所述的聚乙烯蜡的重均分子量为3000～4000。
聚乙烯蜡
聚乙烯蜡，又称高分子蜡简称聚乙烯蜡。因其优良的耐寒性、耐热性、耐化学性和耐磨性而得到广泛的应用。正常生产中，这部分蜡作为一种添加剂可直接加到聚烯烃加工中，它可以增加产品的光泽和加工性能。
聚乙烯蜡，牌号P903666，购于麦克林试剂官网。
在一些优选的实施方式中，所述的母粒选自聚乙烯母粒和/或聚丙烯母粒。
在一些优选的实施方式中，所述的母粒选自聚乙烯母粒。
在一些优选的实施方式中，所述的母粒选自聚丙烯母粒。
在一些优选的实施方式中，所述的塑料选自线性低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚醚类塑料、聚苯硫醚塑料、聚碳酸酯塑料中的至少一种。
本发明的第二方面，提供了一种改性塑料功能母粒的制备方法，包括以下步骤：
1)将改性母粒和塑料加入高速共混机中混合，得到混料；
2)将步骤1)得到的混料加入双螺杆挤出机，高温挤出，得到改性塑料功能母粒。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明的作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售得到的。
实施例
实施例1
一种改性塑料功能母粒，制备原料按重量百分比计，包括：改性母粒5％、线性低密度聚乙烯95％。
所述的线型低密度聚乙烯，型号M65，购于日本东曹株式会社。
改性母粒的制备原料按重量百分比计，包括：硫酸钙晶须5％、抗氧剂10760.2％、抗UV剂0.4％、聚乙烯蜡0.8％、增塑剂0.3％、PE母粒补充余量至100％。
所述的抗UV剂选自UV-531和UV-326，其重量比为1：1.8。
所述的增塑剂，型号LA，购于山东力昂新材料科技有限公司。
所述的PE母粒，货号3506，购于雄县江河塑料厂。
抗氧剂1076(CAS：2082-79-3)；UV-531(CAS：1843-05-6)；UV-326(CAS：3896-11-5)；聚乙烯蜡，重均分子量3000～4000，牌号P903666，购于麦克林试剂官网。
无水硫酸钙晶须的制备原料按重量份计包括：碳酸钙粉末150份、质量浓度为25％的盐酸水溶液200份、工业废硫酸100份。
所述的工业废硫酸购于眉山化工厂。
无水硫酸钙晶须的制备方法包括以下步骤：
1)在反应容器中加入碳酸钙粉末和质量浓度为25％的盐酸水溶液，混合，反应；
2)将步骤1)得到的反应物和工业废硫酸加入反应釜中反应得到硫酸钙晶须；
3)将步骤2)得到的硫酸钙晶须进行脱酸、表面定型、烘干，即得。
一种改性塑料功能母粒的制备方法，包括以下步骤：
1)将改性母粒和塑料加入高速共混机中混合，得到混料；
2)将步骤1)得到的混料加入双螺杆挤出机，在260℃挤出，得到改性塑料功能母粒。
实施例2
一种改性塑料功能母粒，制备原料按重量百分比计，包括：改性母粒10％、线性低密度聚乙烯90％。
所述的线型低密度聚乙烯，型号M65，购于日本东曹株式会社。
改性母粒的制备原料按重量百分比计，包括：硫酸钙晶须5％、抗氧剂10760.2％、抗UV剂0.4％、聚乙烯蜡0.8％、增塑剂0.3％、PE母粒补充余量至100％。
所述的抗UV剂选自UV-531和UV-326，其重量比为1：1.8。
所述的增塑剂，型号LA，购于山东力昂新材料科技有限公司。
所述的PE母粒，货号3506，购于雄县江河塑料厂。
抗氧剂1076(CAS：2082-79-3)；UV-531(CAS：1843-05-6)；UV-326(CAS：3896-11-5)；聚乙烯蜡，重均分子量3000～4000，牌号P903666，购于麦克林试剂官网。
无水硫酸钙晶须的制备方法参照实施例1；
一种改性塑料功能母粒的制备方法参照实施例1。
实施例3
一种改性塑料功能母粒，制备原料按重量百分比计，包括：改性母粒30％、线性低密度聚乙烯70％。
所述的线型低密度聚乙烯，型号M65，购于日本东曹株式会社。
改性母粒的制备原料按重量百分比计，包括：硫酸钙晶须5％、抗氧剂10760.2％、抗UV剂0.4％、聚乙烯蜡0.8％、增塑剂0.3％、PE母粒补充余量至100％。
所述的抗UV剂选自UV-531和UV-326，其重量比为1：1.8。
所述的增塑剂，型号LA，购于山东力昂新材料科技有限公司。
所述的PE母粒，货号3506，购于雄县江河塑料厂。
抗氧剂1076(CAS：2082-79-3)；UV-531(CAS：1843-05-6)；UV-326(CAS：3896-11-5)；聚乙烯蜡，重均分子量3000～4000，牌号P903666，购于麦克林试剂官网。
无水硫酸钙晶须的制备方法参照实施例1；
一种改性塑料功能母粒的制备方法参照实施例1。
实施例4
一种改性塑料功能母粒，制备原料按重量百分比计，包括：改性母粒40％、线性低密度聚乙烯60％。
所述的线型低密度聚乙烯，型号M65，购于日本东曹株式会社。
改性母粒的制备原料按重量百分比计，包括：硫酸钙晶须5％、抗氧剂10760.2％、抗UV剂0.4％、聚乙烯蜡0.8％、增塑剂0.3％、PE母粒补充余量至100％。
所述的抗UV剂选自UV-531和UV-326，其重量比为1：1.8。
所述的增塑剂，型号LA，购于山东力昂新材料科技有限公司。
所述的PE母粒，货号3506，购于雄县江河塑料厂。
抗氧剂1076(CAS：2082-79-3)；UV-531(CAS：1843-05-6)；UV-326(CAS：3896-11-5)；聚乙烯蜡，重均分子量3000～4000，牌号P903666，购于麦克林试剂官网。
无水硫酸钙晶须的制备方法参照实施例1；
一种改性塑料功能母粒的制备方法参照实施例1。
实施例5
一种改性塑料功能母粒，其具体实施方式同实施例2，与实施例2不同的是改性母粒的制备原料中硫酸钙晶须的重量百分比为10％。
实施例6
一种改性塑料功能母粒，其具体实施方式同实施例2，与实施例2不同的是改性母粒的制备原料中硫酸钙晶须的重量百分比为30％。
实施例7
一种改性塑料功能母粒，其具体实施方式同实施例2，与实施例2不同的是改性母粒的制备原料中硫酸钙晶须的重量百分比为40％。
实施例8
一种改性塑料功能母粒，其具体实施方式同实施例2，与实施例2不同的是抗UV剂选自UV-531。
实施例9
一种改性塑料功能母粒，其具体实施方式同实施例2，与实施例2不同的是抗UV剂选自UV-326。
实施例10
一种改性塑料功能母粒，其具体实施方式同实施例2，与实施例2不同的是聚乙烯蜡的重均分子量为10000，购于扬州天诗新材料科技有限公司。
实施例11
一种改性塑料功能母粒，其具体实施方式同实施例2，与实施例2不同的是改性母粒的重量百分比为80％。
性能测试：
1.弯曲强度测试：将实施例1-4、实施例11制备的改性塑料功能母粒和对照试验(非改性线性低密度聚乙烯塑料)用于弯曲强度测试，测试方法参照GB/T1042-79，并将测试结果统计于下表1。
表1：
Figure BDA0002914470940000091
Figure BDA0002914470940000101
2.拉伸强度测试：将实施例2、实施例5-10制备的改性塑料功能母粒和对照试验(非改性线性低密度聚乙烯塑料)用于拉伸强度测试，测试方法参照GB/T1040-79，并将测试结果统计于下表2。
3.撕裂强度测试：将实施例2、实施例5-10制备的改性塑料功能母粒和对照试验(非改性线性低密度聚乙烯塑料)用于耐撕裂强度测试，测试方法参照GB/T16578-2008，并将测试结果统计于下表2。
表2：
Figure BDA0002914470940000102
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种改性塑料功能母粒，其特征在于，制备原料按重量百分比计，包括：改性母粒5～70％、塑料补充余量至100％。
2.根据权利要求1所述的改性塑料功能母粒，其特征在于，所述的改性母粒的制备原料按重量百分比计，包括：硫酸钙晶须5～30％、抗氧剂0.1～0.5％、抗UV剂0.1～0.6％、聚乙烯蜡0.6～1％、增塑剂0.1～0.5％、母粒补充余量至100％。
3.根据权利要求2所述的改性塑料功能母粒，其特征在于，所述的硫酸钙晶须为无水硫酸钙晶须。
4.根据权利要求3所述的改性塑料功能母粒，其特征在于，所述的无水硫酸钙晶须的制备方法包括以下步骤：
1)在反应容器中加入碳酸钙粉末和盐酸水溶液，混合，反应；
2)将步骤1)得到的反应物和工业废硫酸加入反应釜中反应得到硫酸钙晶须；
3)将步骤2)得到的硫酸钙晶须进行脱酸、表面定型、烘干，即得。
5.根据权利要求2所述的改性塑料功能母粒，其特征在于，所述的抗UV剂选自UV-531、UV-770、UV-765、UV-234、UV-326、UV-101、UV-1164、UV120中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的改性塑料功能母粒，其特征在于，所述的UV-531和UV-326的重量比为1：0.5-3。
7.根据权利要求6所述的改性塑料功能母粒，其特征在于，所述的UV-531和UV-326的重量比为1：1.8。
8.根据权利要求2所述的改性塑料功能母粒，其特征在于，所述的聚乙烯蜡的重均分子量为3000～5000。
9.根据权利要求2所述的改性塑料功能母粒，其特征在于，所述的母粒选自聚乙烯母粒和/或聚丙烯母粒。
10.一种根据权利要求1～9任一项所述的改性塑料功能母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将改性母粒和塑料加入高速共混机中混合，得到混料；
2)将步骤1)得到的混料加入双螺杆挤出机，高温挤出，得到改性塑料功能母粒。
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