CN113388156B - 一种用于透明塑料填充的复合硫酸钡填充母料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于透明塑料填充的复合硫酸钡填充母料，由以下重量百分比的成分组成：硬脂酸1.4‑2.0％，偶联剂1.2‑1.8％，低密度聚乙烯8‑20％，聚乙烯蜡1.8‑2.8％，模板改性剂0.1‑0.3％和硫酸钡余量。由于加入了由玻璃纤维棉和石墨烯薄膜的组成的模板改性剂，不但可以显著提升材料的强度，而且可以有效提升原料在母粒中的排列有序性，从而提升其应用于透明塑料填充后的透明度，具体原理推测如下：模板改性剂为玻璃纤维棉和石墨烯薄膜组成双层结构，石墨烯薄膜一侧表面有大量排列均匀的微孔，这些微孔有利于硫酸钡粉体均匀细致的排列，从而使其应用于透明塑料，达到更好的透明度。
Description
技术领域
本发明涉及硫酸钡技术领域，尤其涉及一种用于透明塑料填充的复合硫酸钡填充母料及制备方法。
背景技术
硫酸钡的矿产叫做重晶石。为白色无定型粉末。性质稳定，难溶于水、酸、碱或有机溶剂。1.硫酸钡不溶于水和酸，化学性质稳定，无磁性毒性，并有吸收X射线和伽马射线的性能。重晶石主要产于沉积层状矿床和低温热液矿脉中，常与石英、白云石、方解石、萤石、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等共生。2.主要用于石油和天然气钻井泥浆的加重剂，也是提取金属钡和制取各种钡化合物的重要矿物原料。工业上最重要的钡化合物有碳酸钡、氯化钡、硫酸钡、硝酸钡、氢氧化钡、氧化钡、过氧化钡、铬酸钡、锰酸钡、氯酸钡、锌钡白、多硫化钡等。钡化合物的用途十分广泛：用作橡胶、塑料、颜料、涂料、造纸、纺织品、油漆、油墨、焊条的原料及填料；用作钡基润滑脂、油料精制、甜菜制糖、人造丝的原料；用作杀虫剂、灭菌剂、灭鼠剂、炸药、绿色烟火、信号弹、曳光弹、医学X光照像的指示剂等；还用于玻璃、陶瓷、皮革、电子、建材、冶金等部门。金属钡可作电视和真空管的吸气剂、黏结剂。钡与铝、镁、铅、银等金属制作的合金用于制造轴承。3.作印染的媒染剂，织物的上浆剂、加重剂，造纸的填充剂，防火织物及制革的填充剂，医药工业的泻剂和生产胃药三硅酸镁的原料，食道、胃肠道X射线造影诊断于生产鲜酵母、味精和牙膏用磷酸氢钙的稳定剂，亦用于配制植物冬眠延长剂。在金属电镀中用于无裂纹镀液的配制，在镀镍液中作导电盐，还能使镀层白面柔软。4.用作胶黏剂、密封剂、橡胶、塑料、油漆、油墨、白色颜料、绝缘带等的填充剂，可赋予橡胶、塑料制品以X射线不透过性，并可提高氯丁橡胶制品的耐燃性。纺织上可用作上浆剂。印相纸及铜版纸生产时用作表面涂布剂。电镀工业用作镀镍液的导电盐，可改善电镀液分散性。玻璃制造中用作澄清剂，具有增加光泽及消泡作用。也是制造搪瓷、陶瓷、颜料及其他钡盐等的原料及X射线透视肠胃造影剂等。
功能填充母料是近几年新兴的一种产品，硫酸钡因其粉体粒径小、透明度高、光泽度好、外观色相好、能提高塑料拉力，制备的母料添加到塑料薄膜制品中可以替代大部分石化产品，减少塑料的使用量，保持薄膜的透明度，同时又可以降低使用和加工成本，但是目前市场上的硫酸钡母料应用于塑料薄膜，其强度和透明度均有待提高，故本发明提出了一种用于透明塑料填充的复合硫酸钡填充母料。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种用于透明塑料填充的复合硫酸钡填充母料。
本发明的技术方案如下：
一种用于透明塑料填充的复合硫酸钡填充母料，由以下重量百分比的成分组成：硬脂酸1.4-2.0％，偶联剂1.2-1.8％，低密度聚乙烯8-20％，聚乙烯蜡1.8-2.8％，模板改性剂0.1-0.3％和硫酸钡余量。
优选的，所述的硫酸钡为平均粒径≤0.2μm，粉体白度≥98％的沉淀法生产的硫酸钡粉体。
优选的，所述的偶联剂为硅烷偶联剂或者铝酸酯偶联剂。
优选的，所述的模板改性剂为玻璃纤维棉和石墨烯薄膜的复合材料。
进一步优选的，所述的模板改性剂的制备方法，包括以下步骤：
A、将0.1-1μm直径的超细玻璃纤维在成型网上制成超细玻璃纤维棉；
B、采用静电吸附的方式将与经过预处理的石墨烯薄膜通过静电吸附的方式贴合到超细玻璃纤维棉上，形成复合膜；
C、将复合膜裁切成长度为0.5-1.2mm，宽度≤0.1mm的丝状物，即可。
进一步优选的，所述的经过预处理的石墨烯薄膜的预处理方法为：用脉冲激光沿厚度方向轰击石墨烯薄膜。具体的参数为：激光波长532nm，能量200-300mJ，脉冲宽度4-6ns，聚焦束斑0.3-0.35mm，轰击频率为5-8Hz；多束激光在水平方向成线性排列，相邻激光束的间距相同，宽度≤0.05mm，宽度与处理的石墨烯薄膜相同；石墨烯薄膜沿垂直方向运动，运动速度为60-90m/s；石墨烯薄膜厚度为900-1000层。
一种用于透明塑料填充的复合硫酸钡填充母料的制备方法，包括以下步骤：把硫酸钡和模板改性剂加入到转速为800-1500r/min的高混机内高速搅拌并加热到120-130℃，依次加入聚乙烯蜡、低密度聚乙烯、硬脂酸、偶联剂，混合均匀，在挤出机中熔融挤出，经过造粒而制成粒状母粒。
进一步优选的，所述的挤出机的各区温度设为：55±5℃，80±5℃，95±3℃，120±2℃，130±2℃，155±2℃，140±2℃，160±2℃，模头温度为165℃±1℃。
本发明的有益之处在于：本发明的用于透明塑料填充的复合硫酸钡填充母料，在传统的硫酸钡填充母料的基础上加入了模板改性剂，该模板改性剂为玻璃纤维棉和石墨烯薄膜的复合材料，不但可以显著提升材料的强度，而且可以有效提升原料在母粒中的排列有序性，从而提升其应用于透明塑料填充后的透明度，具体原理推测如下：模板改性剂为裁切成长度为0.5-1.2mm，宽度≤0.1mm的丝状物，其为玻璃纤维棉和石墨烯薄膜组成双层结构，玻璃纤维棉一侧外表面较为光滑，但石墨烯薄膜一侧由于进行了脉冲激光轰击薄膜的预处理，导致薄膜表面有大量排列均匀的微孔，这些微孔有利于硫酸钡粉体均匀细致的排列，从而使其应用于透明塑料，达到更好的透明度。
具体实施方式
实施例1
一种用于透明塑料填充的复合硫酸钡填充母料，由以下重量百分比的成分组成：硬脂酸1.7％，偶联剂1.5％，低密度聚乙烯12％，聚乙烯蜡2.4％，模板改性剂0.25％和硫酸钡余量。
所述的硫酸钡为平均粒径≤0.2μm，粉体白度≥98％的沉淀法生产的硫酸钡粉体。所述的偶联剂为硅烷偶联剂。所述的模板改性剂为玻璃纤维棉和石墨烯薄膜的复合材料。所述的模板改性剂的制备方法，包括以下步骤：
A、将0.1-1μm直径的超细玻璃纤维在成型网上制成超细玻璃纤维棉；
B、采用静电吸附的方式将与经过预处理的石墨烯薄膜通过静电吸附的方式贴合到超细玻璃纤维棉上，形成复合膜；
C、将复合膜裁切成长度为0.5-1.2mm，宽度≤0.1mm的丝状物，即可。
所述的经过预处理的石墨烯薄膜的预处理方法为：用脉冲激光沿厚度方向轰击石墨烯薄膜。具体的参数为：激光波长532nm，能量250mJ，脉冲宽度5ns，聚焦束斑0.32mm，轰击频率为7Hz；多束激光在水平方向成线性排列，相邻激光束的间距相同，宽度≤0.05mm，宽度与处理的石墨烯薄膜相同；石墨烯薄膜沿垂直方向运动，运动速度为75m/s；石墨烯薄膜厚度为950层。
一种用于透明塑料填充的复合硫酸钡填充母料的制备方法，包括以下步骤：把硫酸钡和模板改性剂加入到转速为1200r/min的高混机内高速搅拌并加热到125℃，依次加入聚乙烯蜡、低密度聚乙烯、硬脂酸、偶联剂，混合均匀，在挤出机中熔融挤出，经过造粒而制成粒状母粒。
所述的挤出机的各区温度设为：55±5℃，80±5℃，95±3℃，120±2℃，130±2℃，155±2℃，140±2℃，160±2℃，模头温度为165℃±1℃。
实施例2
一种用于透明塑料填充的复合硫酸钡填充母料，由以下重量百分比的成分组成：硬脂酸2.0％，偶联剂1.2％，低密度聚乙烯20％，聚乙烯蜡1.8％，模板改性剂0.3％和硫酸钡余量。
所述的硫酸钡为平均粒径≤0.2μm，粉体白度≥98％的沉淀法生产的硫酸钡粉体。所述的偶联剂为铝酸酯偶联剂。所述的模板改性剂为玻璃纤维棉和石墨烯薄膜的复合材料。所述的模板改性剂的制备方法，包括以下步骤：
A、将0.1-1μm直径的超细玻璃纤维在成型网上制成超细玻璃纤维棉；
B、采用静电吸附的方式将与经过预处理的石墨烯薄膜通过静电吸附的方式贴合到超细玻璃纤维棉上，形成复合膜；
C、将复合膜裁切成长度为0.5-1.2mm，宽度≤0.1mm的丝状物，即可。
所述的经过预处理的石墨烯薄膜的预处理方法为：用脉冲激光沿厚度方向轰击石墨烯薄膜。具体的参数为：激光波长532nm，能量300mJ，脉冲宽度4ns，聚焦束斑0.35mm，轰击频率为5Hz；多束激光在水平方向成线性排列，相邻激光束的间距相同，宽度≤0.05mm，宽度与处理的石墨烯薄膜相同；石墨烯薄膜沿垂直方向运动，运动速度为90m/s；石墨烯薄膜厚度为900层。
一种用于透明塑料填充的复合硫酸钡填充母料的制备方法，包括以下步骤：把硫酸钡和模板改性剂加入到转速为1500r/min的高混机内高速搅拌并加热到120℃，依次加入聚乙烯蜡、低密度聚乙烯、硬脂酸、偶联剂，混合均匀，在挤出机中熔融挤出，经过造粒而制成粒状母粒。
所述的挤出机的各区温度设为：55±5℃，80±5℃，95±3℃，120±2℃，130±2℃，155±2℃，140±2℃，160±2℃，模头温度为165℃±1℃。
实施例3
一种用于透明塑料填充的复合硫酸钡填充母料，由以下重量百分比的成分组成：硬脂酸1.4％，偶联剂1.8％，低密度聚乙烯8％，聚乙烯蜡2.8％，模板改性剂0.1％和硫酸钡余量。
所述的硫酸钡为平均粒径≤0.2μm，粉体白度≥98％的沉淀法生产的硫酸钡粉体。所述的偶联剂为硅烷偶联剂或者铝酸酯偶联剂。所述的模板改性剂为玻璃纤维棉和石墨烯薄膜的复合材料。所述的模板改性剂的制备方法，包括以下步骤：
A、将0.1-1μm直径的超细玻璃纤维在成型网上制成超细玻璃纤维棉；
B、采用静电吸附的方式将与经过预处理的石墨烯薄膜通过静电吸附的方式贴合到超细玻璃纤维棉上，形成复合膜；
C、将复合膜裁切成长度为0.5-1.2mm，宽度≤0.1mm的丝状物，即可。
所述的经过预处理的石墨烯薄膜的预处理方法为：用脉冲激光沿厚度方向轰击石墨烯薄膜。具体的参数为：激光波长532nm，能量200mJ，脉冲宽度6ns，聚焦束斑0.3mm，轰击频率为8Hz；多束激光在水平方向成线性排列，相邻激光束的间距相同，宽度≤0.05mm，宽度与处理的石墨烯薄膜相同；石墨烯薄膜沿垂直方向运动，运动速度为60m/s；石墨烯薄膜厚度为1000层。
一种用于透明塑料填充的复合硫酸钡填充母料的制备方法，包括以下步骤：把硫酸钡和模板改性剂加入到转速为800r/min的高混机内高速搅拌并加热到130℃，依次加入聚乙烯蜡、低密度聚乙烯、硬脂酸、偶联剂，混合均匀，在挤出机中熔融挤出，经过造粒而制成粒状母粒。
所述的挤出机的各区温度设为：55±5℃，80±5℃，95±3℃，120±2℃，130±2℃，155±2℃，140±2℃，160±2℃，模头温度为165℃±1℃。
对比例1
将实施例1中的模板改性剂替换为未经静电吸附贴合的长度为0.5-1.2mm，宽度≤0.1mm的玻璃纤维棉和石墨烯薄膜丝状物(即制备过程中分别加入玻璃纤维棉丝状物和石墨烯薄膜丝状物)，其余配比和制备方法不变。
对比例2
将实施例1中的经过预处理的石墨烯薄膜替换为没有经过脉冲激光轰击的石墨烯薄膜，其余配比和制备方法不变。
以下对实施例1-3和对比例1-2制备的用于透明塑料填充的复合硫酸钡填充母料按照母料20份，高密度聚乙烯80份混合，在吹膜机上进行吹膜制备薄膜样品，样品厚度为0.020毫米。将制备的薄膜样品进行透光率和拉伸性能测试，母料样品进行熔融指数测试。结果如表1所示。
表1：本发明的复合硫酸钡填充母料及其薄膜样品的检测结果；
备注：1、熔融指数按照GB/T3682-2000中规定的方法进行测定，其中，测试条件包括温度为190℃，载荷为2.16kg；2、薄膜透光率按GB/T2410-2008中规定的方法进行测定，采用透光率-雾度测定仪进行测定；3、薄膜纵向拉伸强度按照GB/T1040.3-2006中规定的方法进行测定。
由以上测试数据可以知道，本发明的复合硫酸钡填充母料，应用于透明塑料薄膜后，不但具有良好的拉伸强度，而且具有非常好的透光率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于透明塑料填充的复合硫酸钡填充母料，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：硬脂酸1.4-2.0%，偶联剂1.2-1.8%，低密度聚乙烯8-20%，聚乙烯蜡1.8-2.8%，模板改性剂0.1-0.3%和硫酸钡余量；
所述的模板改性剂为玻璃纤维棉和石墨烯薄膜的复合材料，所述模板改性剂的制备方法，包括以下步骤：
A、将0.1-1μm直径的超细玻璃纤维在成型网上制成超细玻璃纤维棉；
B、采用静电吸附的方式将与经过预处理的石墨烯薄膜通过静电吸附的方式贴合到超细玻璃纤维棉上，形成复合膜；
C、将复合膜裁切成长度为0.5-1.2mm，宽度≤0.1mm的丝状物，即可；
所述的经过预处理的石墨烯薄膜的预处理方法为：用脉冲激光沿厚度方向轰击石墨烯薄膜。具体的参数为：激光波长532nm，能量 200-300mJ，脉冲宽度4-6ns，聚焦束斑0.3-0.35mm，轰击频率为5-8Hz；多束激光在水平方向成线性排列，相邻激光束的间距相同，宽度≤0.05mm，宽度与处理的石墨烯薄膜相同；石墨烯薄膜沿垂直方向运动，运动速度为60-90m/s；石墨烯薄膜厚度为900-1000层。
2.如权利要求1所述的用于透明塑料填充的复合硫酸钡填充母料，其特征在于，所述的硫酸钡为平均粒径≤0.2μm，粉体白度≥98%的沉淀法生产的硫酸钡粉体。
3.如权利要求1所述的用于透明塑料填充的复合硫酸钡填充母料，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶联剂或者铝酸酯偶联剂。
4.如权利要求1-3任一所述的用于透明塑料填充的复合硫酸钡填充母料，其特征在于，其制备方法，包括以下步骤：把硫酸钡和模板改性剂加入到转速为800-1500r/min的高混机内高速搅拌并加热到120-130℃，依次加入聚乙烯蜡、低密度聚乙烯、硬脂酸、偶联剂，混合均匀，在挤出机中熔融挤出，经过造粒而制成粒状母粒。
5.如权利要求4所述的用于透明塑料填充的复合硫酸钡填充母料，其特征在于，所述的挤出机的各区温度设为：55±5℃，80±5℃，95±3℃，120±2℃，130±2℃，155±2℃，140±2℃，160±2℃，模头温度为165℃±1℃。
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Denomination of invention: A composite barium sulfate filling masterbatch and preparation method for transparent plastic filling Effective date of registration: 20231012 Granted publication date: 20211217 Pledgee: Zhejiang Luqiao Taizhou rural commercial bank Limited by Share Ltd. Pledgor: ZHEJIANG ZHONGBANG PLASTIC Co.,Ltd. Registration number: Y2023330002302 |