CN116589837A - 一种滑石粉母粒及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于塑料制品技术领域，提供了一种滑石粉母粒及其制备方法和应用，解决了塑料制品难降解的问题。该方法将黑滑石粉和改性剂进行研磨，得到中间粉体；将中间粉体、聚乳酸、增塑剂和分散剂混合后进行挤出，即得所述滑石粉母粒。本发明以黑滑石矿作为原料，黑滑石中硅含量更高，从而导致了其具有更强的亲油性，本身与树脂载体有较好的相容性，使母粒生产过程中加工性好；另一方面，因黑滑石片状结构明显，提高聚乳酸的结晶度和结晶速率，可提高可降解塑料袋的力学性能；以及黑滑石的疏水性，降低了袋子对水分的吸收，抗液体渗漏性更好。在保证力学性能的同时，因为聚乳酸的加入还达到了可降解的目的。本发明提供的方法简单，工艺要求低。
Description
技术领域
本发明涉及塑料制品技术领域，尤其涉及一种滑石粉母粒及其制备方法和应用。
背景技术
塑料制品在日常生产生活中扮演了重要角色，它的出现带来了便捷，但随着时间的推移，塑料带来的危害已越来越明显，塑料生产用的原材料资源不仅是有限的，而且塑料的后续处理成本高且污染重，现如今止塑、代塑已成全球各国的共识，都在力求寻找更好的渠道解决塑料带来的各种污染问题。近年来随着塑料污染治理政策加速推出，推动塑料行业转型升级，提出可降解塑料概念，是解决塑料污染的有效途径。但可降解塑料的生产技术、应用市场还不够成熟，可降解制品需要不断完善，例如典型的超市购物袋，目前市场推广难度大的原因主要有两个，一个是相比过去的不降解袋价格翻倍；二是袋子的性能满足不了应用要求。
可降解塑料袋性能跟生产用的原材料有关，聚乳酸(PLA)是生产可降解塑料袋的重要原材料之一，聚乳酸材料因分子链带有一定的极性，相对聚丙烯材料等更容易吸收水份，袋子抗液体渗透性不佳，另有袋子的耐破强度不够等问题，如何提高可降解塑料的性能是一个棘手的问题，而性能的高低与添加在载体树脂中的颜填料分散性和颜填料的种类相关，颜填料的选择和解决颜填料在载体中的分散性尤为关键，目前可降解塑料袋的生产多半在工艺前段通过共混来分散，分散达不到预期效果，如能将可降解树脂载体与相容性好颜填料以母粒的形式加工生产，再将母粒应用到塑料制品的生产，则可大大提高颜填料的分散性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种滑石粉母粒及其制备方法和应用。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种滑石粉母粒的制备方法，包含下列步骤：
(1)将黑滑石粉和改性剂进行研磨，得到中间粉体；
(2)将中间粉体、聚乳酸、增塑剂和分散剂混合后进行挤出，即得所述滑石粉母粒。
作为优选，步骤(1)中所述黑滑石粉的粒径为2000～3000目。
作为优选，步骤(1)中所述改性剂包含钛酸酯和马来酸酐接枝聚丙烯蜡；
所述钛酸酯和马来酸酐接枝聚丙烯蜡的质量比为1：0.8～1.2。
作为优选，步骤(1)中所述改性剂的质量为黑滑石粉质量的0.8～1％；
所述研磨的温度为100～110℃，时间为25～35min，转速为100～150rpm。
作为优选，步骤(2)中中间粉体、聚乳酸、增塑剂和分散剂的质量比为15～25：65～75：1～2：1～2。
作为优选，步骤(2)中所述聚乳酸的粒径为300～350目；
所述增塑剂为乙酰环氧化脂肪酸酯和/或磷酸三(2-乙基己基)酯；
所述分散剂为硬脂酸钡、硬脂酸锌和硬脂酸钙中的一种或几种。
作为优选，步骤(2)中所述挤出的主机转速为500～600rpm，喂料转速为35～45rpm，熔体压力为5～10MPa。
作为优选，步骤(2)中所述挤出的一区温度为165～185℃，二区温度为185～215℃，三区温度为190～215℃，换网器温度为190～210℃，熔体泵温度为190～215℃，模头温度为190～215℃。
本发明还提供了所述制备方法得到的滑石粉母粒。
本发明还提供了所述滑石粉母粒在塑料制品中的应用。
本发明提供了一种滑石粉母粒的制备方法，包含下列步骤：将黑滑石粉和改性剂进行研磨，得到中间粉体；将中间粉体、聚乳酸、增塑剂和分散剂混合后进行挤出，即得所述滑石粉母粒。本发明以黑滑石矿作为原料，黑滑石中硅含量更高，从而导致了其具有更强的亲油性，本身与树脂载体有较好的相容性，使母粒生产过程中，加工性好，粉料与载体树脂更易相容，更易分散；另一方面，因黑滑石片状结构明显，提高聚乳酸的结晶度和结晶速率，可提高可降解塑料袋的力学性能；以及黑滑石的疏水性，降低了袋子对水分的吸收，抗液体渗漏性更好。本发明将黑滑石粉进行改性后，再与聚乳酸和改性剂混合基础，在保证力学性能的同时，因为聚乳酸的加入还达到了可降解的目的。本发明提供的方法简单，工艺要求低，可进行大规模的制备和推广，从而解决塑料制品难降解的问题。
附图说明
图1为实施例1塑料袋液氮脆样后的断面电镜图；
图2为实施例2塑料袋液氮脆样后的断面电镜图；
图3为对比例1塑料袋液氮脆样后的断面电镜图；
图4为对比例2塑料袋液氮脆样后的断面电镜图。
具体实施方式
本发明提供了一种滑石粉母粒的制备方法，包含下列步骤：
(1)将黑滑石粉和改性剂进行研磨，得到中间粉体；
(2)将中间粉体、聚乳酸、增塑剂和分散剂混合后进行挤出，即得所述滑石粉母粒。
在本发明中，通过黑滑石原矿制备黑滑石粉，所述黑滑石原矿中氧化硅的质量分数优选≥60％，进一步优选≥65％，更优选≥70％；所述黑滑石原矿中氧化镁的质量分数优选≥25％，进一步优选≥28％，更优选≥30％；将黑滑石原矿清洗、破碎后进行研磨，研磨在超细立式磨粉机或环辊磨中进行，研磨结束后干燥除去其中的水分，所述干燥的温度优选为100～105℃，进一步优选为101～104℃，更优选为102～103℃；时间优选为25～35min，进一步优选为26～34min，更优选为28～32min；干燥结束后得到黑滑石粉。
在本发明中，步骤(1)中所述黑滑石粉的粒径优选为2000～3000目，进一步优选为2200～2800目，更优选为2400～2600目。
在本发明中，步骤(1)中所述改性剂优选包含钛酸酯和马来酸酐接枝聚丙烯蜡。
在本发明中，所述钛酸酯和马来酸酐接枝聚丙烯蜡的质量比优选为1：0.8～1.2，进一步优选为1：0.9～1.1，更优选为1：0.95～1.05。
在本发明中，步骤(1)中所述改性剂的质量优选为黑滑石粉质量的0.8～1％，进一步优选为0.85～0.95％，更优选为0.88～0.92％。
在本发明中，配制好改性剂后，将改性剂进行熔融至液态，所述熔融的温度优选为130～155℃，进一步优选为146～154℃，更优选为148～152℃；将熔融至液态的改性剂和黑滑石粉进行混合，置于研磨机中进行研磨。
在本发明中，所述研磨的温度优选为100～110℃，进一步优选为102～108℃，更优选为104～106℃；时间优选为25～35min，进一步优选为26～34min，更优选为28～32min；转速优选为100～150rpm，进一步优选为110～140rpm，更优选为120～130rpm。
在本发明中，研磨结束后自然冷却得到中间粉体。
在本发明中，步骤(2)中中间粉体、聚乳酸、增塑剂和分散剂的质量比优选为15～25：65～75：1～2：1～2，进一步优选为16～24：66～74：1.2～1.8：1.2～1.8，更优选为18～22：68～72：1.4～1.6：1.4～1.6。
在本发明中，步骤(2)中所述聚乳酸的粒径优选为300～350目，进一步优选为310～340目，更优选为320～330目。
在本发明中，所述聚乳酸的分子量优选为100000～300000，进一步优选为120000～280000，更优选为180000～220000。
在本发明中，所述增塑剂优选为乙酰环氧化脂肪酸酯和/或磷酸三(2-乙基己基)酯。
在本发明中，所述分散剂优选为硬脂酸钡、硬脂酸锌和硬脂酸钙中的一种或几种。
在本发明中，将中间粉体、聚乳酸、增塑剂和分散剂混合均匀后送进三螺杆挤出机中进行挤出。
在本发明中，步骤(2)中所述挤出的主机转速优选为500～600rpm，进一步优选为520～580rpm，更优选为540～560rpm；喂料转速优选为35～45rpm，进一步优选为36～44rpm，更优选为38～42rpm；熔体压力优选为5～10MPa，进一步优选为6～9MPa，更优选为7～8MPa。
在本发明中，步骤(2)中所述挤出的一区温度优选为165～185℃，进一步优选为170～180℃，更优选为172～176℃；二区温度优选为185～215℃，进一步优选为190～210℃，更优选为195～205℃；三区温度优选为190～215℃，进一步优选为195～205℃，更优选为198～202℃；换网器温度优选为190～210℃，进一步优选为195～205℃，更优选为198～202℃；熔体泵温度优选为190～215℃，进一步优选为195～205℃，更优选为198～202℃；模头温度优选为190～215℃，进一步优选为195～210℃，更优选为200～205℃。
在本发明中，挤出后冷却切粒即可得到滑石粉母粒，所述滑石粉母粒的长度优选为2～3mm，进一步优选为2.2～2.8mm，更优选为2.4～2.6mm。
本发明还提供了所述制备方法得到的滑石粉母粒。
本发明还提供了所述滑石粉母粒在塑料制品中的应用。
在本发明中，钛酸酯购于武汉卡米克科技有限公司；马来酸酐接枝聚丙烯蜡购于巴斯夫；乙酰环氧化脂肪酸酯购于湖北实顺生物科技有限公司；磷酸三(2-乙基己基)酯购于金锦乐化学有限公司。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
选取氧化硅含量为61％，氧化镁含量为27％的黑滑石矿，清洗破碎后研磨成2500目的粉料，将粉料置于100℃的烘箱中干燥30min除去水分得到黑滑石粉。将钛酸酯与马来酸酐接枝聚丙烯蜡按照质量比1：1的比例混合加热至140℃熔化。控制熔化后改性剂的质量为黑滑石粉质量的0.9％，然后共同输送至研磨机中，在100℃、120rpm下研磨30min后出料冷却得到中间粉体。将中间粉体、聚乳酸(粒径为325目，分子量为200000)、乙酰环氧化脂肪酸酯和硬脂酸钙按照20：70：1：1的质量比于高混机中混合均匀，然后输送至三螺杆挤出机中，三螺杆挤出机的主机转速为500rpm，喂料转速为40rpm，熔体压力为7MPa，一区温度为170℃，二区温度为200℃，三区温度为190℃，换网器温度为205℃，熔体泵温度为195℃，模头温度为195℃，挤出后冷却切粒，得到滑石粉母粒。
取100份本实施例制备得到的滑石粉母粒，30份松香酯，20份硅烷偶联剂改性淀粉混合后制备塑料袋，将塑料袋进行液氮脆样，其断面电镜图如图1所示，并将制备的塑料袋按照GB/T 28018-2011生物分解塑料垃圾袋的标准，进行抗渗透性能、绳拉紧垃圾袋抗提性能进行检测，结果记录在表1中。
实施例2
选取氧化硅含量为62％，氧化镁含量为25％的黑滑石矿，清洗破碎后研磨成2800目的粉料，将粉料置于105℃的烘箱中干燥30min除去水分得到黑滑石粉。将钛酸酯与马来酸酐接枝聚丙烯蜡按照质量比1：0.8的比例混合加热至130℃熔化。控制熔化后改性剂的质量为黑滑石粉质量的0.8％，然后共同输送至研磨机中，在105℃、110rpm下研磨35min后出料冷却得到中间粉体。将中间粉体、聚乳酸(粒径为300目，分子量为150000)、磷酸三(2-乙基己基)酯和硬脂酸锌按照25：65：1：2的质量比于高混机中混合均匀，然后输送至三螺杆挤出机中，三螺杆挤出机的主机转速为550rpm，喂料转速为45rpm，熔体压力为8MPa，一区温度为180℃，二区温度为190℃，三区温度为205℃，换网器温度为195℃，熔体泵温度为200℃，模头温度为200℃，挤出后冷却切粒，得到滑石粉母粒。
取100份本实施例制备得到的滑石粉母粒，30份松香酯，20份硅烷偶联剂改性淀粉混合后制备塑料袋，将塑料袋进行液氮脆样，其断面电镜图如图2所示，并按照实施例1的方法进行相关性能测试，结果记录在表1中。
对比例1
选取氧化硅含量为62％，氧化镁含量为25％的黑滑石矿，研磨成2800目的粉料，粉料于105℃烘箱中烘干30min除去水分，以聚乳酸100份、松香酯30份、硅烷偶联剂改性淀粉20份、2500目黑滑石粉20份、钛酸酯0.2份、马来酸酐接枝聚丙烯蜡0.2份的添加比例制备塑料袋，将塑料袋进行液氮脆样，其断面电镜图如图3所示，并按照实施例1的方法进行相关性能测试，结果记录在表1中。
对比例2
市售2500目白滑石粉料，粉料于105℃烘箱中烘干30min除去水分，以聚乳酸100份、松香酯30份、硅烷偶联剂改性淀粉20份、2500目白滑石粉20份的添加比例制备塑料袋，将塑料袋进行液氮脆样，其断面电镜图如图4所示，并按照实施例1的方法进行相关性能测试，结果记录在表1中。
表1性能测试结果
由以上实施例可知，本发明提供了一种滑石粉母粒的制备方法，包含下列步骤：将黑滑石粉和改性剂进行研磨，得到中间粉体；将中间粉体、聚乳酸、增塑剂和分散剂混合后进行挤出，即得所述滑石粉母粒。将本发明提供的滑石粉母粒应用于塑料袋的制备中，各项性能测试如表1所示。对比表中指标数据可知，实施例中可降解滑石粉母粒生产的塑料袋的外观和拉紧绳拉伸力明显优于对比例；对比相应电镜图，可观察出应用实施例中母粒生产的塑料袋中的黑滑石粉比对比例分散均匀，并且与聚乳酸载体的相容性好。
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)
1.一种滑石粉母粒的制备方法，其特征在于，包含下列步骤：
(1)将黑滑石粉和改性剂进行研磨，得到中间粉体；
(2)将中间粉体、聚乳酸、增塑剂和分散剂混合后进行挤出，即得所述滑石粉母粒。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述黑滑石粉的粒径为2000～3000目。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述改性剂包含钛酸酯和马来酸酐接枝聚丙烯蜡；
所述钛酸酯和马来酸酐接枝聚丙烯蜡的质量比为1：0.8～1.2。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述改性剂的质量为黑滑石粉质量的0.8～1％；
所述研磨的温度为100～110℃，时间为25～35min，转速为100～150rpm。
5.如权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中中间粉体、聚乳酸、增塑剂和分散剂的质量比为15～25：65～75：1～2：1～2。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述聚乳酸的粒径为300～350目；
所述增塑剂为乙酰环氧化脂肪酸酯和/或磷酸三(2-乙基己基)酯；
所述分散剂为硬脂酸钡、硬脂酸锌和硬脂酸钙中的一种或几种。
7.如权利要求1、2、4或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述挤出的主机转速为500～600rpm，喂料转速为35～45rpm，熔体压力为5～10MPa。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述挤出的一区温度为165～185℃，二区温度为185～215℃，三区温度为190～215℃，换网器温度为190～210℃，熔体泵温度为190～215℃，模头温度为190～215℃。
9.权利要求1～8任意一项所述制备方法得到的滑石粉母粒。
10.权利要求9所述滑石粉母粒在塑料制品中的应用。
Priority Applications (1)
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| CN202310274636.4A CN116589837A (zh) | 2023-03-21 | 2023-03-21 | 一种滑石粉母粒及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN116589837A true CN116589837A (zh) | 2023-08-15 |
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Family Applications (1)
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| CN202310274636.4A Pending CN116589837A (zh) | 2023-03-21 | 2023-03-21 | 一种滑石粉母粒及其制备方法和应用 |
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| CN (1) | CN116589837A (zh) |
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2023
- 2023-03-21 CN CN202310274636.4A patent/CN116589837A/zh active Pending
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