CN1858119A

CN1858119A - 超细滑石粉母料制造技术

Info

Publication number: CN1858119A
Application number: CN 200610045681
Authority: CN
Inventors: 刘永丰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-01-19
Filing date: 2006-01-19
Publication date: 2006-11-08

Abstract

本发明《超细滑石粉母料制造技术》公开了一种制造超细滑石粉母料的新技术，该技术使制造超细滑石粉母料的制造工艺简化了，使制造这种母料变成很容易的一件事，工艺操作简单易行，用普通的造粒生产设备亦可生产，不存在堵塞过滤网和下料难问题，生产效率高，产品质量高。本发明技术要点在于①对于粉体进行预处理，预处理内容包括对粉体进行活化处理和分散性处理；②母料的配方为：超细滑石粉(800目～5000目)60～80份、活化剂1～3份、分散剂4～8份，相容剂0～15份，润滑剂0～4份、弹性体0～20份、载体6～20份。

Description

超细滑石粉母料制造技术

本发明涉及到超细粉体和超细粉体技术领域，确切地说是超细滑石粉母料制造技术。当然，该技术也可以用于一切超细粉体或纳米粉体母料的制造。超细滑石粉被认为是一种塑料补强剂，用超细滑石粉改性塑料制造的工程塑料，具有弹性模量高、冲击强度高、耐高温蠕变性好和表面硬度大光滑耐划伤性好等独特的优点。把超细粉体制成母料向塑料中添加超细滑石粉，可以达到粉体在塑料中分散最好、改性效果最佳，杜绝出现超细粉体粒子“团聚”和堵塞过滤网的现象，而且粉体添加量可以多。

在现代，粉体或粉体技术是最引人注目技术之一，在很多行业和领域都要涉及到粉体和粉体技术，可以说粉体和粉体技术是支撑当代高新技术的基础技术之一。粉体和粉体技术包含两个内容，一是粉体粒子的设计和制造，如超细粉体(800～5000目，即平均粒径8～0.1μm)、纳米粉体(平均粒径1～100nm)；二是粉体的处理，粉体如不经处理，包括纳米粉体，是无法将它添加到其它物质里去的，也就无法发挥它奇特的作用。在粉体处理技术当中，粉体经过处理使它不“团聚”和把粉体制成母料是粉体处理技术的关键技术，是粉体应用技术的关键技术。在超细粉体技术中，超细滑石粉由于它的微粒子的片状结构和它具有的滑润性，使超细滑石粉在粉体处理和制造母料技术上是最难的，而且，滑石粉的细度越细，难度越大。超细滑石粉如果不制造成母料是无法往塑料里和其它物质里添加的，勉强添加，只能造成粉体“团聚”、分散不均，严重的降低塑料原有力学性能，即使这样，要添加一定量的超细滑石粉到塑料里也是很难的。世界上现有的制造超细滑石粉母粒的技术，是用惯用的开炼机或密炼机制造，工艺难度大，工作条件差，产品质量差、生产效率低、生产成本高。比较先进的技术是使用双螺杆造粒机组制造超细滑石粉母料(如日本)。用双螺杆造粒机组制造超细滑石粉母料，使用特制的双螺杆造粒机组，这种双螺杆在机筒上多开两个加料口，在原加料口加入载体塑料，塑料熔融后与第二个加料口加入滑石粉混合，混合后塑化进到第三加料口与从此口加入的滑石粉混合，再经过塑化挤出造粒，双螺杆的长径比需要很大，因为在机筒上要多开两个加料口。

见说明书附图：

S₁第一个加料斗，载体原料由此加入。S₂第二个加料斗，滑石粉由此加入，这是第一次添加滑石粉。S₃第三个加料斗，滑石粉由此再次加入。

挤出造粒时，是由机头出料孔挤出塑料和滑石粉混合塑化熔体，通过机头孔挤出细条，然后，经水冷却，经切粒机切粒成母料。这样能够制造含滑石粉50％～70％的超细滑石粉母料，滑石粉含量高时，不但添加滑石粉困难。挤出拉条不能成条或条易断，无法正常切粒，生产极为困难。滑石粉越细，添加滑石粉越难，制造母料越困难。超细滑石粉需要话化处理提高它与塑料的相容性，话化处理后的超细滑石粉含有大量的空气，表现体积很大，加入料斗内靠粉体自重下料很困难，用强制办法下料，由于滑石粉有滑润性，再加上含有大量空气，粉体粒子不但推不下去，还要从料斗缝隙向外喷出，强制加料行不通。粉体加入机筒内，需要粒子被“湿润”，然后才能被塑料包覆，还需要从机筒排气口排除粉体带入的空气。由于超细滑石粉粒子的片状结构和超细粒子比表面积(m²/g)大，表面能高，很容易出现粒子“团聚”现象，团聚的粒子不但不是超细粒子了，还常常堵塞过滤网或堵料不下料。综上所述，也就是说，用双螺杆制造超细滑石粉母料比用开炼机或密炼机生产技术先进了，也改善了工作条件，但是，加料下料成为生产超细滑石粉母料中一个关键性难题，它严重的限制了母料的生产效率，也影响了产品品质，一台Φ75螺杆直径的双螺杆每天(24小时)只能生产3吨左右的母料。调查表明，现在，在中国国内除本技术外，还没有规模化生产超细滑石粉母料的厂家。我国滑石矿藏多，多为低价卖原矿粉给日本等国家，为了开发滑石深加工应用，本人在2004年3月1日申报了国家发明专利《超细滑石粉母料制造技术》(专利号：200410021313.1)。在实施产业化过程中又进一步完善了该专利技术，以此为基础又申报了此专利。

本发明向人们提供一种制造超细滑石粉母料的新技术，本技术使制造超细滑石粉母料或纳米粉体母料的工艺简化了，使制造超细滑石粉母料或纳米粉体母料变成很容易的一件事，即使用普通的单螺杆造粒机组，也很容易生产外观漂亮，品质高超的超细滑石粉母料(如生产3000目～4000目粉体母料)。本发明技术不但解决了用双螺杆制造超细滑石粉母料存在种种技术难题，在粉体处理方面也创造了现有技术所没有的方法，除对超细粉体进行活化处理外，还对粉体进行分散性处理和对用于不同品种塑料的粉体进行相容性处理的技术。用本发明技术生产超细滑石粉母料，用一台Φ75直径双螺杆造粒机组每天(24小时)可生产超细滑石粉母料7～8吨。

本发明技术内容是这样体现的：①对超细滑石粉或纳米粉体进行预处理；②在预处里中提出了除活化处理外，还增加了分散性处理和对不同品种塑料粉体进行相容处理；③用水环热切粒和风冷热切粒。水环热切粒和风冷热切粒附机，本技术提供技术改造。不用水冷拉条切粒，这样做不受滑石粉含量多不能拉条限制，滑石粉在母料中含量可达到80％，而且，造成的颗粒外观漂亮；生产效率高；④用本发明技术制造的超细滑石粉母料，在塑料中可以添加30％～60％(重量比)，而不影响塑料的主要力学性能，而且，有时还能提高塑料的主要性能指标，如冲击强度、弹性模量，也就是说，无机粉体代替了树脂，起到了树脂的作用。而且，可以制成有多种特殊用途的工程塑料。节省了树脂，节省了能源。⑤本技术制成的特种母料，添加到塑料里可以少增重或不增重。无机粉体密度很高，比如常用的滑石粉、碳酸钙的密度都是2.7g/cm³，而塑料的密度多数都是1g/cm³左右，因此，按常规办法填充到塑料中，塑料一定增重。⑥用本技术可以制成无机粉体半透明母料。⑦母料的配方为：超细滑石粉(800目～5000目)60～80份，活化剂1～3份，分散剂4～8份，相容剂0～15份，润滑剂0～4份，弹性体0～20份，载体6～20份。

本发明技术特点说明如下：

①对粉体进行预处理。首先将粉体活化，使超细粒子不“团聚”，使超细粒子与基体塑料结合能力提高。而后，进行分散性处理，即将超细粒子用分散剂包覆。分散剂选择要恰当，分散剂要与添加该母料的塑料相容性好。处理方法，要用高速混合器，混合搅拌超细粉体，打开超细粉体或纳米粉体已经“团聚”的粒子(严格的说，未加处理的超细粉体或纳米粉体粒子都是呈“团聚”状态存在的)。若用分散剂将粉体粒子包覆，因为超细粉体或纳米粉体粒子很小，比表面积很大，表面能很高，表面效应很大，易团聚。

预处理后的超细滑石粉粉体排除了所含的气体，就不存在加料难下料难的问题，更不存在堵塞过滤网和堵料不下料的问题。

②活化处理和分散性处理。活化剂，对于粉体来说，能使粉体粒子产生活性、增大粉体粒子与塑料界面相互作用能力的物质。常用的有硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂，这些物质在市场上都可以买到。

分散剂，分散性处理是本发明提出来的。所用的分散剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、无规聚丙烯、聚苯乙烯齐聚物等。如果制造的母料用于特种工程塑料，分散剂要进行相容性处理，分散剂必须与添加母料的塑料相容性好。

③本发明技术造粒用水环热切造粒和风冷热切造粒，不用冷水拉条切粒。制造粉体母料不易用水冷拉条切粒，因为，用冷水拉条切粒工艺，限制了母料中粉体的添加剂量，粉体添加量多了出条易断，甚至拉不成条，切不成粒。粉体添加量少，如50％～70％粉量含量时，可以拉成条切粒，但粒子外观没有热切粒的粒子整齐、光滑好看。

④用本发明技术制造的超细滑石粉母料，在塑料中可添加30％～60％(重量比)，而不影响塑料的主要力学性能能，有些情况，还能提高某些力学性能和物理性能。

本发明技术利用滑石粉粒子片状结构添加到塑料中可以补强，超细滑石粉粒子细化到一定目数可以提高冲击强度、添加一定量超细滑石粉粉体到塑料中可以提高塑料的拉伸强度。

⑤用本发明技术制造的超细滑石粉母料可以做成特种母料，母料添加到塑料里可以少增重。原理是利用超细粉体体积的变化规律、和粉体越细粉体与基体塑料界面微空间越多，这些微空间数量达到某一极限，就会把粉体增加的重量抵消一部分，(纳米技术表现的特点之一)

⑥本发明技术可以把无机粉体母料制成半透明母粒。无机粉体母料都是不透明的，这是人们的常规常识。本技术利用物质折光指数的匹配，和粉体粒子粒径小到接近光波的原理，可以制成半透明母料。可见波长长度在0.4μm～0.8μm之间，5000目滑石粉的粒子粒径为＜1μm，应该说粒径越小，可见光投到上面时散射越少，从散射少到不散射即是从半透明到透明的过程。

⑦母料配方的说明：

该配方是超细滑石粉母料的基础配方，配方表述了各种成分的添加范围量，一般情况下，根据用母料的塑料品种调节配方时，都不超出上述范围。配方中使用的活化剂和分散剂品种，前面已表述了。相容剂，有时添加，有时不添加，比如用于聚乙烯、聚丙烯时，不添加相容剂；用于ABS、聚苯乙烯系塑料，就要添加SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)做相容剂；用于尼龙时，就要添加EVA(乙烯-丙烯酸共聚物)做相容剂；用于聚氨酯时，就要添加相容剂等等。润滑剂，用石蜡、白油、硬脂酸和硬脂酸锌或钙。母料用于注塑成型制品时，就要用润滑剂；母料用于牵伸产品(如扁丝)、片材产品时，不用润滑剂。载体，没有固定某种物质做载体，主要根据应用母料的塑料品种而定，用于某种塑料就用某种塑料做载体或用同该种塑料相容性好的塑料做载体，比如用于聚丙烯塑时，也可以用聚乙烯做载体；载体用量多少，根据产品而定。弹性体，主要用于制造具有特殊功能的塑料，以增韧为主要目的塑料，所用弹性体为SBS、EVA、POE(乙烯-锌烯共聚物)。

本发明技术实施后与世界现有制造超细滑石粉母料技术相比优点如下：

1、用本发明技术制造超细滑石粉母料，工艺简单，工艺操作简单易行，用普通的造粒生产设备亦可生产，对生产设备要求不严格，适应性强，而且，不存在堵塞过濾网和下料难的问题，生产效率高，产品质量高。

该技术为超细滑石粉粉体或纳米粉体的实际应用奠定了基础。因为无论超细滑石粉粉体或纳米粉体，要把它们添加到其它物质里去，发挥它们独特的作用，切实可行的途径就是把它们造成母料，而不是在实验室里混入一点取个数据能写文章就可以的，要规模生产。

2、本发明技术可以生产出含超细粉体量60～80％(重量比)的超细滑石粉母料。本发明技术探索了用于以下塑料品种的超细滑石粉母料配方：用于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS、尼龙、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酯、弹性体、EVA、聚苯醚、聚甲醛。

3、用本发明技术生产的超细滑石粉母料可调节配方达到，添加30％～60％到塑料中，在不降低塑料主要力学性能的前提下，显著提高塑料的刚性、表面硬度和光滑度、耐热性和耐高温蠕变性。有时塑料的力学性能也能被提高，例如，添加到ABS中可显著提高ABS的缺口冲击强度，添加到低密度聚乙烯中可显著提高LDPE拉伸强度。

4、用本发明技术制造的超细滑石粉母料可调节配方达到添加30％～40％母料到塑料中，塑料复合材料可以少增重。

5、用本发明技术可以将超细滑石粉母料制成半透明母料。

下面结合实施例对本发明做进一步说明：

实施例一

按配方枰料：

超细滑石粉(3000目) 70份

活化剂(硬脂酸) 2份

分散剂(聚乙烯蜡) 8份

弹性体(POE) 6份

LLDPE(线性低密度聚乙烯) 14份

预处理：将粉体和活化剂放入高速混合器，活化15分钟，然后将其余材料投入高速混合器，混合均匀出料，即完成预处理工序。

造粒：将预处理好的原料放入造粒机料斗里，进行造粒。由于预处理的作用，造粒会很顺利的进行。连续生产几天也未出现过堵塞过滤网和堵料不下了现象。可以安装自动上料加料装置。

实施例二

按配方枰料：

超细滑石粉(1250目) 80份

活化剂(铝酸酯偶联剂酸) 2份

分散剂(聚乙烯蜡) 8份

润滑剂(石蜡) 3份

聚丙烯 7.5份

预处理和造粒与实施例一同

实施例三

按配方枰料：

超细滑石粉(1250目) 70份

活化剂(硅烷偶联剂) 1份

分散剂(聚苯乙烯齐聚物) 8份

润滑剂(硬脂酸锌) 2份

载体(ABS) 19份

预处理和造粒与实施例一同

Claims

1、对超细滑石粉进行预处理，预处理包括对粉体进行活化处理和分散性处理，预处理后，用造粒机组进行造粒。

2、超细滑石粉母料配方为：

超细滑石粉(800目～5000目)60～80份、活化剂1～3份、分散剂4～8份、润滑剂0～4份、弹性体0～20份、增容剂0～15份、载体6～20份。

3、根据权利要求1，造粒切粒采用热切水冷或热切风冷进行，不采用挤出拉条水冷用切粒机切粒。

4、相容性处理，利用对粉体进行相容性处理的办法，可以制成用于PP、PE、PS、ABS、PA、聚氨酯、PC、PET、弹性体、EVA、聚苯醚、聚甲醛等多种配方的母料。