CN113121851A - 无载体型母粒组合物及无载体型母粒的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无载体型母粒组合物及无载体型母粒的制备方法。以重量百分比计，该无载体型母粒组合物包括开口剂：20～40％、爽滑剂：10～28％、抗氧剂：25～35％、吸酸剂：8～25％以及抗静电剂：8～25％。上述母粒组合物无需添加塑料载体，可广泛应用于不同塑料材料中，具有通用性能强的特点。且不含载体的母粒中各种功能助剂分散性好，使得到的母粒性能更稳定。上述无载体母粒的配方简单，且各功能助剂的配比有助于其优良性能的发挥以及均匀分散，从而有利于各功能助剂进行协同，使得到的母粒物性好、稳定、不易碎裂。同时各功能化助剂原料易得，有效降低了母粒生产成本，可广泛应用于聚烯烃和工程塑料中。

Description

无载体型母粒组合物及无载体型母粒的制备方法

技术领域

本发明涉及塑料母料技术领域，具体而言，涉及一种无载体型母粒组合物及无载体型母粒的制备方法。

背景技术

聚乙烯薄膜广泛应用于食品包装、医药包装、文化用品包装及农用薄膜包装方面，但在吹膜过程中形成真空，两层薄膜间的高分子相互缠绕，薄膜容易粘连，难以开口。在包装领域和地膜的铺设的过程中，采用了高速机械设备，开口性差的聚乙烯薄膜，适应不了这种要求，影响了其应用，并且这样的包装膜、地膜在使用过程中，受到光的作用而发生老化变质。为了防止这种现象，通常在薄膜中加入一定的开口剂和爽滑剂。

常见的开口剂是滑石粉、高岭土、二氧化硅、硅藻土、云母、碳酸钙、磷酸氢钙等，其原理是在薄膜的表面产生凸凹不平的表面，加大膜层间距，同时减少膜间负压达到易于即开的效果。常见的爽滑剂是油酸酰胺、芥酸酰胺等脂肪酸酯类、脂肪酸酰胺类硬脂酸盐类衍生物，其原理是在添加爽滑剂后，其会向薄膜的表面进行迁移，在薄膜的表层逐渐形成一层爽滑剂层，降低薄膜间的摩擦系数，同时薄膜表面的润滑层在与其他物体表层接触时，它们间摩擦系数也显著降低。

在现有技术中，开口剂或爽滑剂作为功能助剂，以聚乙烯树脂为载体进行生产母粒，或以无载体的功能助剂复合来实现。授权公告号为CN 102199324B的中国专利提出一种线型聚乙烯预混助剂配方及其制备方法，该发明通过将多种具有改性作用的原材料进行混配，科学优化配方设计，很好地解决了改性物料相容的问题，使其预混剂助剂产品对改性后的线型聚乙烯同时具有爽滑、易开口、高透明、清洁度、拉伸屈服强度、断裂伸长率、冲击强度、耐高温、抗低温、防老化、抗静电、防紫外线等多项功能，成为一种高性能复合型产品。如申请号为CN201710055243.9中国专利申请公开了一种高效开口爽滑剂母粒及制备方法，将开口剂、爽滑剂和分散剂与载体混合，所形成的母粒具有优异的开口性能，可有效降低薄膜的摩擦系数，薄膜透明度高，雾度小，且爽滑剂不易析出。

上述专利技术基本上开口剂或爽滑剂作为功能助剂，以聚乙烯树脂为载体进行生产母粒，助剂分散十分困难，制备过程中温度较高，有机物存在分解的可能，生产成本也较高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种无载体型母粒组合物及无载体型母粒的制备方法，以解决现有技术中功能助剂需要载体导致母粒分散困难的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种无载体型母粒组合物，以重量百分比计，该无载体型母粒组合物包括开口剂：20～40％、爽滑剂：10～28％、抗氧剂：25～35％、吸酸剂：8～25％以及抗静电剂：8～25％。

进一步地，以重量百分比计，上述无载体型母粒组合物包括开口剂：25～35％、爽滑剂：12～20％、抗氧剂：28～33％、吸酸剂：10～20％、以及抗静电剂：10～20％。

进一步地，上述开口剂为滑石粉、二氧化硅、硅藻土、高岭土、云母、磷酸氢钙和碳酸钙中的任意一种或多种，优选开口剂的平均粒径为4μm～6μm。

进一步地，上述爽滑剂为油酸酰胺和/或芥酸酰胺。

进一步地，上述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的一种或多种的混合物。

进一步地，上述吸酸剂为硬脂酸盐，优选为硬脂酸锌和/或硬脂酸钙。

进一步地，上述抗静电剂为1800抗静电剂。

根据本发明的另一方面，提供了一种无载体型母粒的制备方法，该制备方法包括步骤S1，将上述任一种无载体型母粒组合物中的成分混合，形成混合物；步骤S2，将该混合物进行挤压造粒，得到无载体型母粒。

进一步地，上述步骤S1包括将上述的无载体型母粒组合物中的成分在15～30℃下以100～120r/min的速度混合1～2min，得到初混物；将初混物以500～550r/min的速度混合3～8min，得到混合物。

进一步地，上述步骤S2采用分段式挤压造粒机进行挤压造粒，其中加热段的温度为50～60℃，机头段的温度为55～65℃。

进一步地，在上述步骤S2之后，上述制备方法还包括步骤S3，对无载体型母粒进行筛分，得到粒径为4mm～6mm的成品母粒，粒径小于4mm的小母粒及粒径大于6mm的大母粒；步骤S4，将粒径小于4mm的小母粒与粒径大于6mm的大母粒返回步骤S2中再次进行挤压造粒；步骤S5，重复步骤S3和步骤S4。

应用本发明的技术方案，本申请的上述母粒组合物无需添加塑料载体，可广泛应用于不同塑料材料中，具有通用性能强的特点。且不含载体的母粒，其中各种功能助剂分散性好，得到母粒的性能更稳定。本申请无载体母粒组合物形成的母粒在用于加工塑料薄膜时，由于开口剂和爽口剂的添加使薄膜兼具爽滑、易开口的优点，同时抗氧剂、吸酸剂和抗静电剂的添加使得塑料薄膜具有高透明、清洁度、防老化、抗静电的功能。以上无载体母粒的配方简单，且上述各功能助剂的配比有助于功能助剂各自的优良性能的发挥以及均匀分散，从而有利于各功能助剂进行协同，使得到的母粒物性好、稳定、不易碎裂。同时各功能化助剂原料易得，有效降低了母粒生产成本，可广泛应用于聚烯烃和工程塑料中。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

如背景技术所记载的，现有技术中存在功能助剂需要载体导致母粒分散困难的问题，为解决该技术问题，本发明提供了一种无载体型母粒组合物及无载体型母粒的制备方法。

本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种无载体型母粒组合物，以重量百分比计，无载体型母粒组合物包括开口剂：20～40％、爽滑剂：10～28％、抗氧剂：25～35％、吸酸剂：8～25％以及抗静电剂：8～25％。

功能母粒是一种功能助剂的混合物，本申请上述母粒组合物无需添加塑料载体，可广泛应用于不同塑料材料中，具有通用性能强的特点。且不含载体的母粒，其中各种功能助剂分散性好，得到母粒的性能更稳定。本申请无载体母粒组合物形成的母粒在用于加工塑料薄膜时，由于开口剂和爽口剂的添加使薄膜兼具爽滑、易开口的优点，同时抗氧剂、吸酸剂和抗静电剂的添加使得塑料薄膜具有高透明、清洁度、防老化、抗静电的功能。以上无载体母粒的配方简单，且上述各功能助剂的配比有助于功能助剂各自的优良性能的发挥以及均匀分散，从而有利于各功能助剂进行协同，使得到的母粒物性好、稳定、不易碎裂。同时各功能化助剂原料易得，有效降低了母粒生产成本，可广泛应用于聚烯烃和工程塑料中。

优选地，以重量百分比计，上述无载体型母粒组合物包括开口剂：25～35％、爽滑剂：12～20％、抗氧剂：28～33％、吸酸剂：10～20％以及抗静电剂：10～20％。以上述功能化助剂的比例进行组合的无载体母粒组合物在确保各自性能发挥的同时有助于整体上提高无载体母粒的优良性能，如能使添加该母粒的塑料同时具有开口效果好、抗氧化性、抗静电性的优点。

开口剂的作用是在薄膜的表面产生凸凹不平的表面，加大膜层间距，同时减少膜间负压达到易于即开的效果。用于本申请的开口剂可以从现有技术中进行选择，综合考虑原料成本和开口性能，优选上述无载体型母粒组合物，开口剂为滑石粉、二氧化硅、硅藻土、高岭土、云母、磷酸氢钙和碳酸钙中的任意一种或多种。开口剂粒径太大使得薄膜间的间距太大，降低塑料薄膜的性能，如影响薄膜的密封性；开口剂粒径太小又起不到有效改善开口的作用；因此优选开口剂的平均粒径为4μm～6μm，以有利于开口剂作用更好的发挥。

爽滑剂会向薄膜的表面进行迁移，在薄膜的表层逐渐形成一层爽滑剂层，降低薄膜间的摩擦系数，同时薄膜表面的润滑层在与其他物体表层接触时，它们间摩擦系数也显著降低。现有技术中常用的爽滑剂均可考虑应用于本申请中，优选上述无载体型母粒组合物，爽滑剂为油酸酰胺和/或芥酸酰胺。以上爽滑剂来源广泛且具有较好地迁移性，能有效提高母粒的爽滑性，降低生产成本。同时上述芥酸酰胺兼具抗静电作用，因此可以同时改善母粒的抗静电效果。

添加抗氧化剂有利于提高母粒组合物的抗氧化性，从而改善薄膜的稳定性，进而提高薄膜的质量。现有技术中常用的抗氧剂均可考虑应用至本申请中，为了提高抗氧剂与前述的开口剂和爽滑剂的配合作用，优选上述无载体型母粒组合物，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的一种或多种的混合物。同时上述抗氧剂来源广泛，生产成本低。

由于聚合物在合成时，一般会有催化剂残留，为了避免催化剂残留对其成膜性能的影响，采用吸酸剂对残留的催化剂比如卤素进行处理，现有技术中常用的吸酸剂均可考虑应用至本申请中，优选上述无载体型母粒组合物，吸酸剂为硬脂酸盐，优选为硬脂酸锌和/或硬脂酸钙。选用上述物质作为吸酸剂，一方面有利于和其他功能化助剂如开口剂、爽滑剂之间的协同效应，另一方面有助于提高塑料薄膜的耐腐蚀性和强度，从而有助于提高塑料薄膜的质量。

为了消除聚合物成膜时的静电，在母粒组合物中添加了抗静电剂，现有技术中常用的抗静电剂均可考虑应用至本申请中，比如羟乙撑乙双酰胺、烷基硫酸钠等，优选上述无载体型母粒组合物，抗静电剂为1800抗静电剂。1800抗静电剂可高效降低的塑料薄膜的静电性，提高塑料薄膜的使用质量。

在本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种无载体型母粒的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，将上述任一种无载体型母粒组合物中的成分混合，形成混合物；步骤S2，将混合物进行挤压造粒，得到无载体型母粒。

将上述比例的功能化助剂混合，有利各功能化助剂分散均匀，使步骤S2形成的母粒所含各功能化助剂成分更均匀，有利于提高母粒整体的质量。

在一种实施例中，上述步骤S1包括将上述无载体型母粒组合物中的成分在15～30℃下以100～120r/min的速度混合1～2min，得到初混物；将初混物以500～550r/min的速度混合3～8min，得到混合物。

控制以上较低的温度制备母粒，一方面避免了高温对功能化助剂性能的破坏，另一方面有助于节能环保，降低母粒的生产成本，更有利于所生产的母粒的推广应用。开始以低转速启动，有利于设备的长周期运行和助剂的预分散，之后在高转速较长时间运行，有助于各功能化助剂分散更均匀，从而使功能化助剂性能更好的发挥，进而使制得的母粒用于塑料薄膜发挥出更好的效果。

在另一种实施例中，上述步骤S2采用分段式挤压造粒机进行挤压造粒，其中加热段的温度为50～60℃，机头段的温度为55～65℃。上述加热温度的控制均是为了提高各功能化助剂的融熔混合，提高造粒效率。

为了提高母粒质量，优选在上述步骤S2之后，上述制备方法还包括：步骤S3，对无载体型母粒进行筛分，得到粒径为4mm～6mm的成品母粒，粒径小于4mm的小母粒及粒径大于6mm的大母粒；步骤S4，粒径小于4mm的小母粒与粒径大于6mm的大母粒返回步骤S2中再次进行挤压造粒；步骤S5，重复步骤S3和步骤S4。

母粒大小影响其对塑料薄膜的改性效果，母粒粒径过小母粒开口不充分，母粒粒径过大又会影响塑料薄膜的质量，因此要对母粒进行筛分，保证母粒合理的粒径，本申请上述粒径小于4mm的母粒可以单独造粒，也可以和步骤S1形成的新的混合物混合造粒。

以下将结合具体实施例和对比例，说明本申请无载体母粒的有益技术效果。

实施例1

1)将开口剂、爽滑剂、抗氧剂等助剂按表1所列的配方比例称取，其中开口剂的平均粒径为4～6μm，加入到混合器中，25℃下以100r/min混合2min，然后以500r/min混合5min；混合均匀后得到混合物备用。

2)将混合物投进挤压造粒机中进行造粒，得到颗粒；其中挤压造粒机的加热段温度为50℃～60℃，机头段的温度为55℃～65℃，将通过机头挤出，物料经风冷切粒，得到母粒。

3)得到的母粒过1～4层筛，颗粒的粒径4mm～6mm的为成品，颗粒的孔径小于4mm的和大于于6mm的回收，可以返回步骤2)重新进行造粒。

实施例2至实施例8、对比例1与对比例2均按表1所列的助剂配方比例制备复合助剂，具体反应步骤同上。

表1

实施例9

实施例9与实施例1的区别在于开口剂二氧化硅为20％，爽滑剂芥酸酰胺为10％，抗氧剂1076为25％，吸酸剂硬脂酸锌为25％，抗静电剂1800为20％。

实施例10

实施例10与实施例1的区别在于开口剂二氧化硅为20％，爽滑剂芥酸酰胺为10％，抗氧剂1076为25％，吸酸剂硬脂酸锌为20％，抗静电剂1800为25％。

实施例11

实施例11与实施例1的区别在于开口剂二氧化硅为40％，爽滑剂芥酸酰胺为16％，抗氧剂1076为28％，吸酸剂硬脂酸锌为8％，抗静电剂1800为8％。

实施例12

实施例12与实施例1的区别在于开口剂二氧化硅为20％，爽滑剂芥酸酰胺为28％，抗氧剂1076为35％，吸酸剂硬脂酸锌为8％，抗静电剂1800为9％。

实施例13

实施例13与实施例1的区别在于开口剂二氧化硅为25％，爽滑剂芥酸酰胺为12％，抗氧剂1076为28％，吸酸剂硬脂酸锌为20％，抗静电剂1800为15％。

实施例14

实施例14与实施例1的区别在于开口剂二氧化硅为35％，爽滑剂芥酸酰胺为12％，抗氧剂1076为33％，吸酸剂硬脂酸锌为10％，抗静电剂1800为10％。

实施例15

实施例15与实施例1的区别在于开口剂二氧化硅为25％，爽滑剂芥酸酰胺为12％，抗氧剂1076为28％，吸酸剂硬脂酸锌为15％，抗静电剂1800为20％。

实施例16

实施例16与实施例1的区别在于开口剂二氧化硅为25％，爽滑剂芥酸酰胺为20％，抗氧剂1076为28％，吸酸剂硬脂酸锌为10％，抗静电剂1800为17％。

实施例17

实施例17与实施例1的区别为低速搅拌速度为100r/min，低速搅拌时间为1min，高速搅拌速度为550r/min，高速搅拌时间为8min。

实施例18

实施例18与实施例1的区别为低速搅拌速度为120r/min，低速搅拌时间为2min，高速搅拌速度为550r/min，高速搅拌时间为3min。

对比例3

对比例3与实施例1的区别在于开口剂二氧化硅为18％，爽滑剂芥酸酰胺为15％，抗氧剂1076为27％，吸酸剂硬脂酸锌为20％，抗静电剂1800为20％。

对比例4

对比例4与实施例1的区别在于开口剂二氧化硅为28％，爽滑剂芥酸酰胺为5％，抗氧剂1076为27％，吸酸剂硬脂酸锌为20％，抗静电剂1800为20％。

对比例5

对比例5与实施例5的区别在于开口剂二氧化硅为50％，爽滑剂芥酸酰胺为10％，抗氧剂1076为10％，吸酸剂硬脂酸锌为10％，抗静电剂1800为20％。

对比例6

对比例6与实施例5的区别在于开口剂二氧化硅为28％，爽滑剂芥酸酰胺为35％，抗氧剂1076为17％，吸酸剂硬脂酸锌为10％，抗静电剂1800为10％。

取本发明上述实施例1至18、对比例1至6的母粒，按3300ppm(对比例2为1300ppm)的添加量加入到DFDA-7042粉料中，加入高速混合器中，混合2～5min后得到混合物料，将混合物料加入到通用型双螺杆挤出机中熔融、塑化、挤出、造粒，其中，制备加工温度为150～210℃。制备出高开口高爽滑聚乙烯树脂。

将高开口高爽滑聚乙烯树脂在吹膜机上进行吹膜，其中，吹膜温度160℃；吹胀比2.34；雾线高度13cm；薄膜厚度0.030mm；24小时后用来测试薄膜性能，测试结果记录在表2中。

表2

结合上述表1、表2，可知实施例5中由于加入的开口剂为硅藻土，使其光学性能和膜的力学性能相对较差；实施例6的爽滑剂为油酸酰胺，由于油酸酰胺长效性能较差，迁移太快，使得摩擦变大；实施例7改变抗氧剂几乎不影响其性能；实施例8改变吸酸剂使得力学性能下降点；实施例17和18基本上无明显区别，主要是在分散上有差异，但是因为测试时加入量极低，基本看不出来，只是力学性能有点差异；对比利5中开口剂加多后，会导致薄膜的爽滑性、力学性能下降、光学性变差。对比例6中爽滑剂加多后，薄膜的爽滑性虽然提高了，但其力学性能下降、光学性能变差。综合考虑薄膜的以上性能参数，可知本申请的方法制备的无载体型母粒在透光性和力学性能上符合实际应用要求的基础上，具有优良的开口性和爽滑性，且避免了功能助剂需要载体导致母粒分散困难的问题，可广泛应用于聚烯烃和工程塑料中。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

功能母粒是一种功能助剂的混合物，本申请上述母粒组合物无需添加塑料载体，可广泛应用于不同塑料材料中，具有通用性能强的特点。且不含载体的母粒，其中各种功能助剂分散性好，得到母粒的性能更稳定。本申请无载体母粒组合物形成的母粒在用于加工塑料薄膜时，由于开口剂和爽口剂的添加使薄膜兼具爽滑、易开口的优点，同时抗氧剂、吸酸剂和抗静电剂的添加使得塑料薄膜具有高透明、清洁度、防老化、抗静电的功能。以上无载体母粒的配方简单，且上述各功能助剂的配比有助于功能助剂各自的优良性能的发挥以及均匀分散，从而有利于各功能助剂进行协同，使得到的母粒物性好、稳定、不易碎裂。同时各功能化助剂原料易得，有效降低了母粒生产成本，可广泛应用于聚烯烃和工程塑料中。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种无载体型母粒组合物，其特征在于，以重量百分比计，所述无载体型母粒组合物包括：

开口剂：20～40％；

爽滑剂：10～28％；

抗氧剂：25～35％；

吸酸剂：8～25％；以及

抗静电剂：8～25％。

2.根据权利要求1所述的无载体型母粒组合物，其特征在于，以重量百分比计，所述无载体型母粒组合物包括：

所述开口剂：25～35％；

所述爽滑剂：12～20％；

所述抗氧剂：28～33％；

所述吸酸剂：10～20％；以及

所述抗静电剂：10～20％。

3.根据权利要求1或2所述的无载体型母粒组合物，其特征在于，所述开口剂为滑石粉、二氧化硅、硅藻土、高岭土、云母、磷酸氢钙和碳酸钙中的任意一种或多种，优选所述开口剂的平均粒径为4μm～6μm。

4.根据权利要求1或2所述的无载体型母粒组合物，其特征在于，所述爽滑剂为油酸酰胺和/或芥酸酰胺。

5.根据权利要求1或2所述的无载体型母粒组合物，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的一种或多种的混合物。

6.根据权利要求1或2所述的无载体型母粒组合物，其特征在于，所述吸酸剂为硬脂酸盐，优选为硬脂酸锌和/或硬脂酸钙。

7.根据权利要求1或2所述的无载体型母粒组合物，其特征在于，所述抗静电剂为1800抗静电剂。

8.一种无载体型母粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

步骤S1，将权利要求1至7中任一项所述的无载体型母粒组合物中的成分混合，形成混合物；

步骤S2，将所述混合物进行挤压造粒，得到无载体型母粒。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

将所述的无载体型母粒组合物中的成分在15～30℃下以100～120r/min的速度混合1～2min，得到初混物；

将所述初混物以500～550r/min的速度混合3～8min，得到所述混合物。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2采用分段式挤压造粒机进行挤压造粒，其中加热段的温度为50～60℃，机头段的温度为55～65℃。

11.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2之后，所述制备方法还包括：

步骤S3，对所述无载体型母粒进行筛分，得到粒径为4mm～6mm的成品母粒，粒径小于4mm的小母粒及粒径大于6mm的大母粒；

步骤S4，将所述粒径小于4mm的小母粒与所述粒径大于6mm的大母粒返回所述步骤S2中再次进行所述挤压造粒；

步骤S5，重复所述步骤S3和所述步骤S4。