CN117940491A - 高浓度无机粒子母粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高浓度无机粒子母粒及其制备方法。所述高浓度无机粒子母粒主要由基体聚合物和无机粒子共混得到，其中无机粒子含量为20～80wt％，所述母粒的剪切粘度在2000poise以下。所述高浓度无机粒子母粒中无机粒子含量较高、流动性较好、滤过性优异。
Description
本发明涉及一种高浓度无机粒子母粒，具体的，涉及一种低剪切速度下粘度较低且滤过性良好的无机粒子含量较高的母粒及其制备方法。
在聚合物中添加各种无机粒子，如二氧化钛、抗菌剂、炭黑等，属于比较常规的聚合物物理改性方法。在纤维纺织，尤其是熔融纺丝领域，对添加了无机粒子的聚合物除了耐热性、成丝性、安全性外，还要求聚合物的滤过性(即分散性)好，不能有粗大粒子，否则会造成滤网的堵塞，大大缩短纺丝组件的使用寿命，影响生产效率，且聚合物成丝性不良，飘丝断丝频发；同时，聚合物的流动性要好，尤其是在复合纺丝时，添加大量无机粒子的母粒的流动性差，在纺丝组件内流动性不良导致纤维断面复合异常。因此，这些无机粒子都只能少量添加，如果大量添加的话会出现分布不均、粒子团聚、吐出不良、加工困难等问题。
为了解决上述问题，常用的方法有：第一种方法，降低基体聚合物的粘度来提高其流动性，但是这会导致无机粒子团聚，分散性不良，使母粒的滤过性变差。第二种方法，加入分散剂，由于母粒内无机粒子含量较高，所以所需的分散剂的量也随之增加，大量添加分散剂的情况下，虽然能抑制无机粒子的团聚，但是会导致母粒的性能下降，同时增加成本。例如中国专利CN103709625A所公布的一种用于PBT增韧增强阻燃母粒及其制备方法，无机粒子添加30～60％的同时，分散剂需要添加3～5％。第三种方法，加强混炼机的混炼效果，增强剪切力，在降低粘度的同时能够加强无机粒子的混合效果。例如中国专利CN104558747A公开了一种快速成型高密度聚乙烯组合物及其制备方法。其添加了少量的无机粒子，通过对双螺杆挤出机螺杆形状的设计来增强混炼，易于剪切分散的效果，达到利于成核结晶的目的。但是在强剪切力作用下，基体聚合物粘度下降比较严重。另外这种方法对设备有一定的要求，同时为了使混合后母粒的粘度达到使用要求，初始的基体聚合物粘度要高，而且聚合物粘度降低后无机粒子容易团聚，因此，增加了工艺成本以及原料成本的同时，滤过性也不一定能达到使用要求。以上三种常用的方法都不能达到分散性、流动性、加工性、价格成本的完美平衡。
另外，中国专利CN109021380A公开了一种具有低气味、耐划伤、低光泽性能的聚丙烯复合材料及其制备方法，在PP树脂中加入少量HDPE来增加共混相容性，与耐划伤剂共同作用来改善耐划伤性。但是该专利对基体聚合物的粘度关系没有进行设计，大量添加无机粉体不能达到高流动性以及高分散性的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无机粒子含量较高、流动性较好、滤过性优异的低成本母粒及其制造方法。
本发明的技术解决方案是：
高浓度无机粒子母粒，所述母粒中无机粒子含量为20～80wt％，优选40～60wt％；所述母粒的剪切粘度在2000poise以下。
所述母粒中无机粒子的最大凝集体尺寸优选在5μm以下。
所述基体聚合物优选聚酯、聚酰胺、聚烯烃、聚氨酯或聚丙烯腈中的一种或几种。
所述无机粒子优选二氧化钛、碳酸钙、硫酸钡、氧化锌、二氧化硅、氮化硼、炭黑中的一种或几种。
本发明还公开了一种上述高浓度无机粒子母粒的制备方法，将聚合物A、聚合物B和无机粒子混合均匀后加入混炼机喂料口，通过双螺杆挤出机挤出、造粒，得到无机粒子母粒。所述无机粒子的添加量相当于母粒的20～80wt％；所述聚合物A的特性粘度比聚合物B的特性粘度大0.15～0.50dl/g，优选0.25～0.45dl/g。
所述聚合物A的添加量优选相当于母粒的15～60wt％，所述聚合物B的添加量优选相当于母粒的5～30wt％。
优选所述聚合物A和聚合物B选自聚酯，且聚合物B的特性粘度为0.45～0.65dl/g。
优选所述聚合物A和聚合物B选自聚酰胺，且聚合物B的特性粘度为2.00～2.40dl/g。
所述双螺杆挤出机的长径比优选25～45：1；所述双螺杆挤出机的加工温度设定1-3区温度优选230～260℃，4-6区温度优选220～250℃，7-9区温度优选230～260℃，其中4-6区优选设有真空排气装置，真空度优选在0.08MPa以上。
本发明通过对基体聚合物粘度的控制和设计，来达到混入大量无机粒子也能 实现较好滤过性及流动性的目的。具体的，通过高粘度的聚合物分散无机粒子，同时加入低粘度的聚合物来增强其流动性的同时，对母粒的物性影响也较小，不需要很强的混炼也能达到很好的分散效果。
按照通常的母粒制造方法，将大量的无机粒子和基体聚合物进行混合、混炼、造粒后，当选用的基体聚合物粘度较大时，得到的母粒流动性较差，尤其是在低剪切速度下，其剪切粘度很高，表现为流动性较差，复合纺丝时在纺丝组件或者喷丝板内流动困难，不能正常吐出，造成纱线异常。当选用的基体聚合物的粘度较小时，不能带动无机粒子的分散，表现为母粒内无机粒子凝集，滤过性较差。本发明通过对基体聚合物粘度的控制与设计，来达到母粒内无机粒子分散均匀的同时，其低剪切速度下的粘度也较低，在2000poise以下，具有良好的流动性，能够很好的应用于复合纺丝领域。
本发明所述母粒中无机粒子含量为20～80wt％。当母粒内无机粒子含量小于20wt％时，普通加工也能使其分散均匀，而且也能有较好的流动性，但是其使用范围和目前市面上的产品没有太大的差异，体现不出高浓度无机粒子母粒所要求的功能性效果。所述母粒中无机粒子的含量越高，母粒的功能性(根据无机粒子的不同，比如防透性、抗菌性、色调等)更优异，但是，当母粒中无机粒子含量大于80wt％时，首先混合困难，极易脱混，其次混炼过程中吐出不良，无法拉成条状进行切粒，即使控制基体聚合物的粘度也不能实现高流动性和良好分散性并存的效果。
为了获得集功能性、流动性和分散性于一体的无机粒子母粒，本发明优选母粒中所述无机粒子的含量为40～60wt％。
本发明所述母粒的任一断面上，所述无机粒子的最大凝集体尺寸优选在5μm以下。如果所述无机粒子的最大凝集体尺寸太大的话，会导致所述母粒的滤过性不良，纺纱时容易断丝，飘丝频发，影响生产效率。
本发明对所述聚合物A和聚合物B没有特别的限定，可以相同也可以不同，可以是现有技术中已知的各种成纤性聚合物，比如聚酯、聚酰胺、聚烯烃、聚氨酯、聚丙烯腈等。具体的，所述聚酯可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等均聚物，也可以是它们的共聚物；根据功 能的不同，所述聚酯可以是分散染料可染聚酯、阳离子染料可染聚酯、易溶出聚酯、吸湿聚酯、低摩擦聚酯等；所述聚酰胺可以是聚酰胺6、阳离子染料可染聚酰胺6、聚酰胺66等；所述聚烯烃可以是聚丙烯、聚乙烯等。考虑本发明混合过程中的相容性问题，本发明所述聚合物A和聚合物B优先选用同系聚合物。同时，由于涤纶加工加工工艺简单，成本较低，本发明优选所述聚合物A和聚合物B同时为聚酯。
所述无机粒子可以是二氧化钛、碳酸钙、硫酸钡、氧化锌、二氧化硅、氮化硼或炭黑中的一种或几种，其中优选二氧化钛、碳酸钙、硫酸钡或氧化锌，更优选二氧化钛。
根据结晶形态不同，所述二氧化钛分为锐钛型二氧化钛和金红石型二氧化钛。通常使用的锐钛型二氧化钛的结晶构造不稳定，易生成自由基，自由基积蓄到一定的量时，影响聚合物的耐光坚牢度。所以纤维中大量含有锐钛型二氧化钛时，纤维的耐光性能会变差。为了使纤维获得更加优良的耐光坚牢度，本发明所述无机粒子优选金红石型二氧化钛。
本发明还公开了一种上述高浓度无机粒子母粒的制备方法，主要是将聚合物A、聚合物B以及无机粒子混合均匀后加入混炼机喂料口，通过双螺杆挤出机挤出、造粒，得到无机粒子母粒。混合时，可以将聚合物A、聚合物B以及无机粒子三者同时混合之后混炼造粒，也可以是先将聚合物A(或聚合物B)和无机粒子先混合造粒后，再将聚合物B(或聚合物A)加入进行二次造粒。
所述无机粒子的添加量相当于母粒的20～80wt％。当无机粒子的添加量小于20wt％时，虽然在无机粒子的分散和母粒的流动性上没有什么问题，但是其使用范围和目前市面上的产品没有太大的差异，体现不出高浓度无机粒子母粒所要求的功能性效果。所述无机粒子的添加量越高，母粒的功能性(根据无机粒子的不同，比如防透性、抗菌性、色调等)更优异，但是，当无机粒子的添加量大于80wt％时，首先混合困难，极易脱混，其次混炼过程中吐出不良，无法拉成条状进行切粒，即使控制基体聚合物的粘度也不能实现高流动性和良好分散性并存的效果。
为了获得集功能性、流动性和分散性于一体的无机粒子母粒，本发明优选所述无机粒子的添加量为40～60wt％。
本发明所添加的无机粒子为纳米粒子，通常D90粒径(D90粒径指粒径小于该值的粒子体积占全部粒子的90％)在500nm以下，在混炼过程中易发生团聚，形成凝集体。通过选用具有特性粘度差的两种聚合物作为母粒基体，使得母粒中无机粒子分散性较好，且不易凝集，最大凝集尺寸保持在较小值，优选5μm以下。
一般来说，特性粘度较大的聚合物的流动性较小，特性粘度较小的聚合物的流动性较大。当无机粒子与特性粘度较大的聚合物加入螺杆挤出机后，在螺杆的加热下聚合物处于熔融状态，且聚合物会在无机粒子表面形成较厚的包裹层，即使在剪切力的作用下包裹层也不易破裂，无机粒子没有机会接触，不易形成凝集，所得母粒中无机粒子能保持均匀分散。但是，也正是由于特性粘度较大的聚合物流动性较小，会影响后续母粒的使用，比如纺丝。当无机粒子与特性粘度较小的聚合物加入螺杆挤出机后，在螺杆的加热下聚合物处于熔融状态，聚合物会在无机粒子表面形成较薄的包裹层，在剪切力的作用下包裹层极易破裂，导致其中的无机粒子相互接触后团聚而形成较大颗粒，所得母粒的分散性、滤过性有问题。
本发明选择具有粘度差的两种聚合物，分别为特性粘度较大的聚合物A和特性粘度较小的聚合物B，并且限定了聚合物A的特性粘度比聚合物B大0.15～0.50dL/g。在该差值范围内的两种聚合物，常规制备母粒温度下熔融后的流动性存在区别，被聚合物A包裹的无机粒子不易团聚，被聚合物B包裹的无机粒子虽然会发生部分团聚，但是在聚合物A的混合下，这种团聚的发生几率也很有限，并且也可以通过控制聚合物B的添加量进一步降低无机粒子的团聚，使得母粒中无机粒子的最大凝集体尺寸尽量小，另外在混炼过程中，不同粘度的基体受到的剪切力不同，从而也使无机粒子受到不同的剪切力，进一步促进了无机粒子的分散。同时，该粘度差还能提高所述母粒的流动性，使所得母粒可以适用于纺丝等领域。
所述聚合物A的特性粘度比聚合物B的特性粘度大0.15～0.50dl/g，优选聚合物A的特性粘度比聚合物B的特性粘度大0.25～0.45dl/g。如果聚合物A与聚合物B的特性粘度差值小于0.25dL/g，制备母粒时熔融聚合物A与聚合物B的流动性基本无区别，达不到降低最大凝集体尺寸或者提高流动性的作用。如果聚合物A与聚合物B的特性粘度差值大于0.45dL/g，混合过程中聚合物A与聚 合物B容易发生分层，混合后制成的母粒内无机粒子分散性不良，同时其流动性也由于聚合物A的特性粘度过高而难以改善，导致母粒难以应用在熔融纺丝领域。
本发明所述聚合物A的添加量优选相当于母粒的15～60wt％，所述聚合物B的添加量相优选当于母粒的5～30wt％。由于聚合物A的特性粘度较高，主要起分散无机粒子的作用，因此其含量太低的话，会导致无机粒子分散不良。同时，由于聚合物B的粘度较低，起到增强母粒流动性的作用，其含量太低的话，对母粒流动性的增强效果有限，而如果其含量太高的话，会影响聚合物A对无机粒子的分散效果。
在本发明的一个优选方案中，所述聚合物A和聚合物B均选自聚酯，此时所述聚合物B的特性粘度优选0.45～0.65dL/g。如果聚合物B的特性粘度太低，混炼过程中易发生分层，影响无机粒子的分散性。如果聚合物B的特性粘度太高，即使制得的母粒内无机粒子的分散性较好，但是由于其初始粘度过高，混炼后的母粒流动性不良，不适用于纺丝领域。
在本发明的另一优选方案中，所述聚合物A和聚合物B均选自聚酰胺时，此时所述聚合物B的特性粘度优选2.00～2.40dL/g。如果聚合物B的特性粘度太低，混炼过程中易发生分层，影响无机粒子的分散性。如果聚合物B的特性粘度太高，即使制得的母粒内无机粒子的分散性较好，但是由于其初始粘度过高，混炼后的母粒流动性不良，不适用于纺丝领域。
本发明对所使用的双螺杆挤出机型号没有特别的限定。为了得到流动性好、无机粒子分散均匀的母粒，所述双螺杆挤出机长径比优选25～45：1。所述长径比大于45：1时，聚合物在螺杆内停留时间较长，会导致聚合物的热分解，降低母粒品质的同时影响无机粒子的分散；反之，所述长径比小于25：1时，聚合物混炼时间不够，不利于聚合物和无机粒子的分散，容易产生分散性不良的问题。
考虑到螺杆对聚合物进行剪切产生的热量以及无机粒子与螺杆的摩擦产生的热量，本发明设定挤出温度比聚合物熔点高5～10℃，就能够获得比较好的混炼效果。所以加工温度优选1-3区温度为230～260℃，4-6区温度为220～250℃，7-9区温度为230～260℃。加工温度过高会导致聚合物的热分解，粘度降低等问题；加工温度太低会导致聚合物熔融不完全，出现无机粒子分散不均匀，同时也有损坏设备的可能。其中4-6区设有真空排气装置，真空度≥0.08MPa。在此处 设置真空排气装置，能够将聚合物中的水分以及小分子聚合物吸出，获得品质较好且稳定的母粒。
所述螺杆挤出机的转速太小时，对聚合物的剪切力太小，为了达到要求的混炼效果，聚合物在螺杆挤出机内停留时间过长，导致聚合物受热时间过长而降解；所述螺杆挤出机的转速太大时，对聚合物的剪切力过大，且螺杆与聚合物和无机粒子的剧烈摩擦导致设备腔体内温度上升，聚合物受热不匀，制成的母粒粘度偏差较大，使用不可。因此，本发明优选所述螺杆挤出机的螺杆转速为400～800r/min。
本发明通过使用具有粘度差的两种聚合物，使无机粒子的含量较多时，也能保持所得母粒中无机粒子具有较高的分散性，且母粒的流动性较好，适用于纤维用途。
本发明中涉及的各参数的测试方法如下：
(1)无机粒子浓度
取该母粒4g左右，熔融制样，通过X射线荧光光谱仪(生产商：Rigaku，型号：ZSX PrimusⅢ+)测定其中金属元素的含量，然后通过分子式推算出织物中无机粒子含量。最终结果取测试3次的平均值。
(2)粒子尺寸
使用环氧树脂将切片包埋后，使用切片机将样品制成厚度为100nm的测试品，使用扫描电子显微镜(生产商：日本电子型号：JEOL2010)对断面进行拍摄，得到无机粒子的分布图，对其尺寸进行测量。最终结果取测试3次的平均值。
(3)剪切粘度
将干燥至水分100ppm以下的切片，取15g加入升温后的毛细管流变仪(東洋精機社製PM-C)，保温20分钟后，通过调整挤出杆的降下速度来控制聚合物的剪切速度，从而得到不同剪切速度下的剪切粘度。本发明选择的剪切粘度为剪切速度24.32s
-1时的粘度。
设定温度为该母粒DSC曲线中熔融峰最高点的温度+40℃。最终结果取测试3次的平均值。
(4)特性粘度
将聚合物切片0.8g溶于10ml相应溶解溶液中，在水浴温度为25±0.2℃条 件下，使用乌氏粘度计来测定其特性粘度。
(5)母粒成分确认
对母粒进行DSC、红外色谱分析，可根据DSC的熔点以及红外光谱特征峰确认聚合物的种类。
下面结合实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1
将40份IV(特性粘度)为0.8dL/g的聚酯和10份IV为0.5dL/g的聚酯，以及50份的二氧化钛，二氧化钛D90粒径200nm，磨粉后混合均匀，加入螺杆长径比35：1的双螺杆挤出机，温度设定为1-3区260℃，4-6区为250℃，7-9区为260℃，4-6区设置的真空排气装置的真空度为0.08MPa，挤出后水冷造粒，得到无机粒子含量50wt％的母粒，其剪切粘度为1400poise，母粒断面无机粒子的最大凝集体尺寸为1.2μm。
实施例2
将60份IV为0.8dL/g的聚酯和20份IV为0.5dL/g的聚酯，以及20份的二氧化钛，二氧化钛D90粒径200nm，磨粉后混合均匀，加入螺杆长径比35：1的双螺杆挤出机，温度设定为1-3区260℃，4-6区为250℃，7-9区为260℃，4-6区设置的真空排气装置的真空度为0.08MPa，挤出后水冷造粒，得到无机粒子含量20wt％的母粒，其剪切粘度为1200poise，母粒断面无机粒子的最大凝集体尺寸为0.8μm。
实施例3
将15份IV为0.8dL/g的聚酯和5份IV为0.5dL/g的聚酯，以及80份的二氧化钛，二氧化钛D90粒径200nm，磨粉后混合均匀，加入螺杆长径比35：1的双螺杆挤出机，温度设定为1-3区260℃，4-6区为250℃，7-9区为260℃，4-6区设置的真空排气装置的真空度为0.08MPa，挤出后水冷造粒，得到无机粒子含量80wt％的母粒，其剪切粘度为1900poise，母粒断面无机粒子的最大凝集体尺寸为4.5μm。
实施例4
将40份IV为0.6dL/g的聚酯和10份IV为0.45dL/g的聚酯，以及50份的二氧化钛，二氧化钛D90粒径200nm，磨粉后混合均匀，加入螺杆长径比35：1 的双螺杆挤出机，温度设定为1-3区260℃，4-6区为250℃，7-9区为260℃，4-6区设置的真空排气装置的真空度为0.08MPa，挤出后水冷造粒，得到无机粒子含量50wt％的母粒，其剪切粘度为1000poise，母粒断面无机粒子的最大凝集体尺寸为4.8μm。
实施例5
将40份IV为0.95dL/g的聚酯和10份IV为0.45dL/g的聚酯，以及50份的二氧化钛，二氧化钛D90粒径200nm，磨粉后混合均匀，加入螺杆长径比35：1的双螺杆挤出机，温度设定为1-3区260℃，4-6区为250℃，7-9区为260℃，4-6区设置的真空排气装置的真空度为0.09MPa，挤出后水冷造粒，得到无机粒子含量50wt％的母粒，其剪切粘度为1700poise，母粒断面无机粒子的最大凝集体尺寸为1.0μm。
实施例6
将40份IV为0.8dL/g的聚酯和10份IV为0.65dL/g的聚酯，以及50份的二氧化钛，二氧化钛D90粒径200nm，磨粉后混合均匀，加入螺杆长径比35：1的双螺杆挤出机，温度设定为1-3区260℃，4-6区为250℃，7-9区为260℃，4-6区设置的真空排气装置的真空度为0.08MPa，挤出后水冷造粒，得到无机粒子含量50wt％的母粒，其剪切粘度为1500poise，母粒断面无机粒子的最大凝集体尺寸为1.5μm。
实施例7
将40份IV为2.5dL/g的尼龙6和10份IV为2.0dL/g的尼龙6，以及50份的二氧化钛，二氧化钛D90粒径200nm，磨粉后混合均匀，加入螺杆长径比40：1的双螺杆挤出机，温度设定为1-3区230℃，4-6区为220℃，7-9区为230℃，4-6区设置的真空排气装置的真空度为0.08MPa，挤出后水冷造粒，得到无机粒子含量50wt％的母粒，其剪切粘度为1600poise，母粒断面无机粒子的最大凝集体尺寸为0.9μm。
实施例8
将40份IV为2.8dL/g的尼龙66和10份IV为2.4dL/g的尼龙66，以及50份的二氧化钛，二氧化钛D90粒径200nm，磨粉后混合均匀，加入螺杆长径比40：1的双螺杆挤出机，温度设定为1-3区230℃，4-6区为220℃，7-9区为230℃， 4-6区设置的真空排气装置的真空度为0.08MPa，挤出后水冷造粒，得到无机粒子含量50wt％的母粒，其剪切粘度为2000poise，母粒断面无机粒子的最大凝集体尺寸为0.6μm。
实施例9
将40份IV为0.8dL/g的聚酯和10份IV为0.5dL/g的聚酯，以及50份的二氧化硅，二氧化硅D90粒径200nm，磨粉后混合均匀，加入螺杆长径比35：1的双螺杆挤出机，温度设定为1-3区260℃，4-6区为250℃，7-9区为260℃，4-6区设置的真空排气装置的真空度为0.08MPa，挤出后水冷造粒，得到无机粒子含量50wt％的母粒，其剪切粘度为1400poise，母粒断面无机粒子的最大凝集体尺寸为1.4μm。
实施例10
将40份IV(特性粘度)为0.8dL/g的聚酯和10份IV为0.5dL/g的聚酯，以及50份的二氧化钛，二氧化钛D90粒径200nm，磨粉后混合均匀，加入螺杆长径比25：1的双螺杆挤出机，温度设定为1-3区260℃，4-6区为250℃，7-9区为260℃，4-6区设置的真空排气装置的真空度为0.09MPa，挤出后水冷造粒，得到无机粒子含量50wt％的母粒，其剪切粘度为1900poise，母粒断面无机粒子的最大凝集体尺寸为3.2μm。
实施例11
将40份IV(特性粘度)为0.8dL/g的聚酯和10份IV为0.5dL/g的聚酯，以及50份的二氧化钛，二氧化钛D90粒径200nm，磨粉后混合均匀，加入螺杆长径比45：1的双螺杆挤出机，温度设定为1-3区260℃，4-6区为250℃，7-9区为260℃，4-6区设置的真空排气装置的真空度为0.08MPa，挤出后水冷造粒，得到无机粒子含量50wt％的母粒，其剪切粘度为900poise，母粒断面无机粒子的最大凝集体尺寸为2.2μm。
实施例12
将40份IV(特性粘度)为0.8dL/g的聚酯和10份IV为0.5dL/g的聚酯，以及50份的二氧化钛，二氧化钛D90粒径200nm，磨粉后混合均匀，加入螺杆长径比20：1的双螺杆挤出机，温度设定为1-3区260℃，4-6区为250℃，7-9区为260℃，4-6区设置的真空排气装置的真空度为0.08MPa，挤出后水冷造粒， 得到无机粒子含量50wt％的母粒，其剪切粘度为2000poise，母粒断面无机粒子的最大凝集体尺寸为4.8μm。
实施例13
将40份IV(特性粘度)为0.8dL/g的聚酯和10份IV为0.5dL/g的聚酯，以及50份的二氧化钛，二氧化钛D90粒径200nm，磨粉后混合均匀，加入螺杆长径比50：1的双螺杆挤出机，温度设定为1-3区260℃，4-6区为250℃，7-9区为260℃，4-6区设置的真空排气装置的真空度为0.08MPa，挤出后水冷造粒，得到无机粒子含量50wt％的母粒，其剪切粘度为600poise，母粒断面无机粒子的最大凝集体尺寸为4.6μm。
实施例14
将40份IV为0.80dL/g的聚酯和10份IV为0.5dL/g的聚酯，以及50份的二氧化钛，二氧化钛D90粒径200nm，磨粉后混合均匀，加入螺杆长径比35：1的双螺杆挤出机，温度设定为1-3区270℃，4-6区为260℃，7-9区为270℃，4-6区设置的真空排气装置的真空度为0.08MPa，挤出后水冷造粒，得到无机粒子含量50wt％的母粒，其剪切粘度为800poise，母粒断面无机粒子的最大凝集体尺寸为4.1μm。
实施例15
将40份IV(特性粘度)为0.8dL/g的聚酯和10份IV为0.5dL/g的聚酯，以及50份的二氧化钛，二氧化钛D90粒径500nm，磨粉后混合均匀，加入螺杆长径比35：1的双螺杆挤出机，温度设定为1-3区260℃，4-6区为250℃，7-9区为260℃，4-6区设置的真空排气装置的真空度为0.08MPa，挤出后水冷造粒，得到无机粒子含量50wt％的母粒，其剪切粘度为1400poise，母粒断面无机粒子的最大凝集体尺寸为4.5μm。
比较例1
将5份IV为0.8dL/g的聚酯和5份IV为0.5dL/g的聚酯，以及90份的二氧化钛，二氧化钛D90粒径200nm，磨粉后混合均匀，加入螺杆长径比35：1的双螺杆挤出机，温度设定为1-3区260℃，4-6区为250℃，7-9区为260℃，4-6区设置的真空排气装置的真空度为0.09MPa。
由于无机粒子的添加量太多，结果双螺杆挤出机挤出困难，母粒难以流动， 加工不可。
比较例2
将40份IV为0.55dL/g的聚酯和10份IV为0.5dL/g的聚酯，以及50份的二氧化钛，二氧化钛D90粒径200nm，磨粉后混合均匀，加入螺杆长径比35：1的双螺杆挤出机，温度设定为1-3区260℃，4-6区为250℃，7-9区为260℃，4-6区设置的真空排气装置的真空度为0.08MPa，挤出后水冷造粒，得到无机粒子含量50wt％的母粒，其剪切粘度为900poise，母粒断面无机粒子的最大凝集体尺寸为5.9μm。
由于两种聚合物的粘度差太小，在两种聚合物均为低粘度聚合物的情况下，无机粒子发生团聚。
比较例3
将40份IV为1.1dL/g的聚酯和10份IV为0.45dL/g的聚酯，以及50份的二氧化钛，二氧化钛D90粒径200nm，磨粉后混合均匀，加入螺杆长径比35：1的双螺杆挤出机，温度设定为1-3区260℃，4-6区为250℃，7-9区为260℃，4-6区设置的真空排气装置的真空度为0.08MPa，挤出后水冷造粒，得到无机粒子含量50wt％的母粒，其剪切粘度为3600poise，母粒断面无机粒子的最大凝集体尺寸为4.8μm。
由于两种聚合物的粘度差太大，熔融过程中发生分层，且高粘度聚合物添加量较多，导致母粒的剪切粘度高，流动性差。
比较例4
将20份IV为1.1dL/g的聚酯和30份IV为0.45dL/g的聚酯，以及50份的二氧化钛，二氧化钛D90粒径200nm，磨粉后混合均匀，加入螺杆长径比35：1的双螺杆挤出机，温度设定为1-3区260℃，4-6区为250℃，7-9区为260℃，4-6区设置的真空排气装置的真空度为0.08MPa，挤出后水冷造粒，得到无机粒子含量50wt％的母粒，其剪切粘度为2100poise，母粒断面无机粒子的最大凝集体尺寸为8.1μm。
由于两种聚合物的粘度差太大，熔融过程中发生分层，且低粘度聚合物添加量较多，导致母粒中无机粒子发生团聚，母粒的流动性也较差。
Claims (11)
- 一种高浓度无机粒子母粒，其特征在于：所述母粒中无机粒子含量为20～80wt％，所述母粒的剪切粘度在2000poise以下。
- 根据权利要求1所述的高浓度无机粒子母粒，其特征在于：所述母粒中无机粒子含量为40～60wt％。
- 根据权利要求1或2所述的高浓度无机粒子母粒，其特征在于：所述母粒中无机粒子的最大凝集体尺寸在5μm以下。
- 根据权利要求1所述的高浓度无机粒子母粒，其特征在于：所述基体聚合物选自聚酯、聚酰胺、聚烯烃、聚氨酯或聚丙烯腈中的一种或几种。
- 根据权利要求1所述的高浓度无机粒子母粒，其特征在于：所述无机粒子为二氧化钛、碳酸钙、硫酸钡、氧化锌、二氧化硅、氮化硼、炭黑中的一种或几种。
- 权利要求1所述高浓度无机粒子母粒的制备方法，将聚合物A、聚合物B和无机粒子混合均匀后加入混炼机喂料口，通过双螺杆挤出机挤出、造粒，得到无机粒子母粒，其特征在于：所述无机粒子的添加量相当于母粒的20～80wt％；所述聚合物A的特性粘度比聚合物B的特性粘度大0.15～0.50dl/g。
- 根据权利要求6所述高浓度无机粒子母粒的制备方法，其特征在于：所述聚合物A的特性粘度优选比聚合物B的特性粘度大0.25～0.45dl/g。
- 根据权利要求6所述高浓度无机粒子母粒的制备方法，其特征在于：所述聚合物A的添加量相当于母粒的15～60wt％，所述聚合物B的添加量相当于母粒的5～30wt％。
- 根据权利要求6所述高浓度无机粒子母粒的制备方法，其特征在于：所述聚合物A和聚合物B选自聚酯，且聚合物B的特性粘度为0.45～0.65dl/g。
- 根据权利要求6所述高浓度无机粒子母粒的制备方法，其特征在于：所述聚合物A和聚合物B选自聚酰胺，且聚合物B的特性粘度为2.00～2.40dl/g。
- 根据权利要求6～10任一项所述高浓度无机粒子母粒的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的长径比为25～45：1；所述双螺杆挤出机的加工温度设定1-3区温度为230～260℃，4-6区温度为220～250℃，7-9区温度为230～260℃，其中4-6区设有真空排气装置，真空度绝对值在0.08MPa以上。
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2022
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| TW202323431A (zh) | 2023-06-16 |
| WO2023066320A1 (zh) | 2023-04-27 |
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