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CN106832568A - 一种增强性塑料填充润滑母料及其制备方法 - Google Patents

一种增强性塑料填充润滑母料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种增强性塑料填充润滑母料及其制备方法，利用特选的盐做插层剂将层状硅酸盐插层脆化，弱化层状硅酸盐层间范德华力，易于分层细化；然后通过超细研磨设备粉碎剥离能，将插层改性后的层状硅酸盐一层一层剥离细化；特别的通过盐脆化得得层界面具有反应活性，通过进一步苯乙烯单体和顺酐的接枝改性，使硅酸盐的层具有良好的分散性、滑动性、与聚乙烯相容性，并挤出造粒，得到增强性塑料填充润滑母料。作为母料在塑料加工，良好分散的硅酸盐层不仅促进塑料制品的加工润滑性，而且极易形成致密的连接面，在塑料制品中表现为优异的耐磨增强性。使实现了塑料制品加工存在润滑和增强不能同时兼顾的缺陷。

Description

一种增强性塑料填充润滑母料及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料材料领域，具体涉及一种增强性塑料填充润滑母料及其制备方法。
背景技术
随着塑料工业的快速发展和塑料制品的广泛应用，塑料填充技术越来越受到人们的重视。在塑料加工行业中，通过加入各种无机填料复合成型，在大幅度降低塑料制品的生产成本的同时，还能显著提高塑料的性能，如：机械性能，热性能，电性能，耐磨性能，润滑性能和耐老化等，从而赋予塑料制品新的特性，以满足塑料制品在不同应用环境下的需求。
中国发明专利申请号201410044460.4公开了一种塑料加工用润滑母粒及其制备方法，该发明所述的塑料加工用润滑母粒按照质量计，100份基体树脂、100份具有润滑作用的填料、3-10kg各种塑料加工用润滑剂、0.1-0.5份抗氧剂组成；所述的塑料加工用润滑母粒通过挤出造粒制成球状、柱状等颗粒。该发明制备的润滑母粒可以作为高分子材料改性加工时润滑剂使用，便于添加、计量准确，且捏合加工时混合均匀，但是该发明制备的润滑母料仅具有润滑功能，应用受限。
中国发明专利申请号201410115572.4公开了一种塑料母粒，该发明所述的塑料母粒包括以下重量份的成分：纤维素50～65份，聚乙烯8～15份，聚甲基酚醛1～5份，润滑剂1～5份，石英1～5份，还包括云母，所述云母占1～5重量份。该发明制备的塑料母粒能够提高注塑产品的硬度和耐磨度，但是该发明制备的塑料母粒只具有简单的增强和耐磨功能。
中国发明专利申请号201410115851.0公开了一种含淀粉母粒，该发明所述的含淀粉母粒，包括：以下重量份的成分：淀粉45～60份，聚丙烯10～15份，甲醛1～3份，润滑剂1～5份，氧化铝1～5份，还包括光亮剂；所述的含淀粉母粒能够增强注塑产品的强度和光亮度，但是该发明制备的含淀粉母粒只具有简单的增强和增亮功能。
现有的发明专利制备的塑料母料只具备塑料润滑功能，或是简单的增强功能，不能达到把润滑填充和增强结合。因此，本发明旨在提供一种不仅具有良好的润滑、增强性能，而且还兼具与聚烯烃塑料良好相容性的增亮性塑料填充润滑母料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于解决以上技术问题，提供增强性塑料填充润滑母料及其制备方法，通过对层状硅酸盐插层改性、分层细化、接枝改性，配合适合的助剂，利用螺杆挤出设备将各组分合理的复合，使制备的增强性塑料填充润滑母料在塑料加工中不仅具有润滑、增强，而且还与聚烯烃塑料良好相容性，有利于简化塑料配方和工艺，提高塑料制品性能，降低生产成本。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种增强性塑料填充润滑母料的制备方法，其特征在于：利用插层剂将层状硅酸盐插层脆化，然后通过超细研磨设备分层细化，再利用单体对分层细化后的层状硅酸盐接枝，制备得到增强性塑料填充润滑母料，具体步骤如下：
（1）将重量份为80-100的层状硅酸盐和过量插层剂在高速混合机中插层脆化，高速混合机转速为200-400rpm，混合时间为30-90min，过滤、干燥，得到插层脆化改性层状硅酸盐；其中所述的过量插层剂为饱和盐溶液；
（2）将步骤（1）得到的插层脆化改性层状硅酸盐与重量份为1.0-5.0的分散剂加入超细研磨设备中分层细化，得到分层细化的硅酸盐；
（3）将步骤（2）得到的分层细化硅酸盐和重量份为10-15的苯乙烯、重量份1-3的顺酐在温度为140-180℃下投入到高速混合机中充分混合，高速混合机转速为1000-1800rpm,混合反应时间为5-10min；
（4）将步骤（3）得到的物料和与重量份3-5的润滑剂、重量份为0.1-2.0的功能助剂通过螺杆挤出设备造粒，得到增强性塑料填充润滑母料。
进一步的，所述层状硅酸盐为硅酸镁、硅酸锌和硅酸钙中的任一种，厚度介于10-50微米之间。
进一步的，所述插层剂为氯化钠、氯化钾、硫酸钾、硫酸钠中至少一种盐配制的饱和盐溶液。
进一步的，所述分散剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种。
进一步的，所述润滑剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸中的一种或多种。
进一步的，所述功能助剂是抗氧剂、热稳定剂中的一种或多种。
进一步的，所述超细研磨设备为气流粉碎机、球磨机中的任一种。
进一步的，所述螺杆挤出设备为双螺杆挤出机，并设置了温度为120-150℃加料段，温度为150-170℃的混炼段，温度为170-180℃的均化段，温度为120-170℃的挤出段。
本发明提供一种增强性塑料填充润滑母料及其制备方法，利用特选的盐做插层剂将层状硅酸盐插层脆化，弱化层状硅酸盐层间范德华力，易于分层细化；然后通过超细研磨设备粉碎剥离能，将插层改性后的层状硅酸盐一层一层剥离细化；特别的通过盐脆化得得层界面具有反应活性，通过进一步苯乙烯单体和顺酐的接枝改性，使硅酸盐的层具有良好的分散性、滑动性、与聚乙烯相容性，并挤出造粒，得到增强性塑料填充润滑母料。作为母料在塑料加工，良好分散的硅酸盐层不仅促进塑料制品的加工润滑性，而且极易形成致密的连接面，在塑料制品中表现为优异的耐磨增强性。使实现了塑料制品加工存在润滑和增强不能同时兼顾的缺陷。
本发明一种增强性塑料填充润滑母料及其制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1.本发明制备的增强性塑料填充润滑母料，在具备润滑、增强性能的同时，兼具与聚烯烃塑料良好相容性。
2.本发明通过插层脆化处理和超细研磨设备将层状硅酸盐分层细化，再利用单体在螺杆挤出设备中接枝改性，简化塑料配方和工艺，提高塑料制品性能，降低生产成本。
3.本发明制备方法易于控制，可实现连续化封闭式生产，投入小、成本低、无环境污染、产量高，具有显著的市场应用价值。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）将重量份为80的层状硅酸镁和过量的氯化钠饱和溶液在高速混合机中插层脆化，高速混合机转速为400rpm，混合时间为30min，过滤、干燥，将氯化钠完全插层入层状硅酸镁，由于氯化钠的脆性和支撑性，使硅酸镁层间极易脆化剥离；
（2）将步骤（1）得到的插层脆化改性层状硅酸镁与重量份为3的分散剂六偏磷酸钠加入气流粉碎机中分层细化，得到分层细化的硅酸盐；
（3）将步骤（2）得到的分层细化硅酸盐和重量份为10的苯乙烯、重量份1的顺酐在温度为150℃下投入到高速混合机中充分混合，高速混合机转速为1000rpm,混合反应时间为10min；通过接枝改性，使硅酸盐的层具有良好的分散性、滑动性、与聚乙烯相容性；
（4）将步骤（3）得到的物料和与重量份3的润滑剂聚乙烯蜡、重量份为0.1抗氧剂加入双螺杆挤出机，并设置了温度为120℃加料段，温度为150℃的混炼段，温度为170℃的均化段，温度为150℃的挤出段，通过螺杆挤出设备造粒，得到增强性塑料填充润滑母料。
将实施例1得到的母料以30%的质量比例与通用树脂PP30R压延成厚度0.2mm的片材，其加工过程电流较直接使用PP电流下降25%，片材表面光泽度、平整度提升明显，通过对其加工性能和片材性能测试，测试的性能数据见表1，物料流动性增加同时强度增强。
实施例2
（1）将重量份为90的层状硅酸锌和过量硫酸钠饱和溶液在高速混合机中插层脆化，高速混合机转速为400rpm，混合时间为45min，过滤、干燥，得到插层脆化改性层状硅酸盐；
（2）将步骤（1）得到的插层脆化改性层状硅酸盐与重量份为5.0的分散剂十二烷基磺酸钠加入超细研磨设备中分层细化，得到分层细化的硅酸盐；
（3）将步骤（2）得到的分层细化状硅酸盐和重量份为15的苯乙烯、重量份1的顺酐在温度为140℃下投入到高速混合机中充分混合，高速混合机转速为1200rpm,混合反应时间为5min；
（4）将步骤（3）得到的物料和与重量份3的润滑剂聚丙烯蜡、重量份为2.0的热稳定剂计入螺杆机，并设置了温度为150℃加料段，温度为170℃的混炼段，温度为180℃的均化段，温度为170℃的挤出段，通过螺杆挤出设备造粒，得到增强性塑料填充润滑母料。
将实施例2得到的母料以30%的质量比例与通用树脂PP30R压延成厚度0.2mm的片材，其加工过程电流较直接使用PP电流下降25%，片材表面光泽度、平整度提升明显，通过对其加工性能和片材性能测试，测试的性能数据见表1，物料流动性增加同时强度增强。
实施例3
（1）将重量份为100的层状硅酸钙和过量氯化钠饱和溶液在高速混合机中插层脆化，高速混合机转速为300rpm，混合时间为60min，过滤、干燥，得到插层脆化改性层状硅酸盐；
（2）将步骤（1）得到的插层脆化改性层状硅酸盐与重量份为3的分散剂三聚磷酸钠加入超细研磨设备中分层细化，得到分层细化的硅酸盐；
（3）将步骤（2）得到的分层细化硅酸盐和重量份为10的苯乙烯、重量份2的顺酐在温度为180℃下投入到高速混合机中充分混合，高速混合机转速为1800rpm,混合反应时间为10min；
（4）将步骤（3）得到的物料和与重量份5的润滑剂硬脂酸、重量份为0.5的抗氧剂加入双螺杆挤出机，并设置了温度为1400℃加料段，温度为150℃的混炼段，温度为170℃的均化段，温度为160℃的挤出段，通过螺杆挤出设备造粒，得到增强性塑料填充润滑母料。
将实施例3得到的母料以30%的质量比例与通用树脂PP30R压延成厚度0.2mm的片材，其加工过程电流较直接使用PP电流下降25%，片材表面光泽度、平整度提升明显，通过对其加工性能和片材性能测试，测试的性能数据见表1，物料流动性增加同时强度增强。
实施例4
（1）将重量份为100的层状硅酸镁和过量插层剂硫酸钾饱和溶液在高速混合机中插层脆化，高速混合机转速为400rpm，混合时间为90min，过滤、干燥，得到插层脆化改性层状硅酸盐；
（2）将步骤（1）得到的插层脆化改性层状硅酸盐与重量份为1.0的分散剂十二烷基磺酸钠加入球磨机研磨分层细化，得到分层细化的硅酸盐；
（3）将步骤（2）得到的分层细化硅酸盐和重量份为15的苯乙烯、重量份3的顺酐在温度为140℃下投入到高速混合机中充分混合，高速混合机转速为1500rpm,混合反应时间为10min；
（4）将步骤（3）得到的物料和与重量份3的润滑剂氧化聚乙烯蜡、重量份为0.1的热稳定剂通过螺杆挤出设备造粒，得到增强性塑料填充润滑母料。
将实施例4得到的母料以30%的质量比例与通用树脂PP30R压延成厚度0.2mm的片材，其加工过程电流较直接使用PP电流下降25%，片材表面光泽度、平整度提升明显，通过对其加工性能和片材性能测试，测试的性能数据见表1，物料流动性增加同时强度增强。
表1：
由实施例1-4的性能测试数据看出，不同于传统的塑料性能，传统的塑料因熔体指数增加强度会降低。而通过使用本发明母料，在增加熔体指数的同时，强度同样增加，因此本发明是一种兼具增强和润滑的特殊母料。具有比传统母料显著的优势和性能。

Claims (8)

1.一种增强性塑料填充润滑母料的制备方法，其特征在于：利用插层剂将层状硅酸盐插层脆化，然后通过超细研磨设备分层细化，再利用单体对分层细化后的层状硅酸盐接枝，制备得到增强性塑料填充润滑母料，具体步骤如下：
（1）将重量份为80-100的层状硅酸盐和过量插层剂在高速混合机中插层脆化，高速混合机转速为200-400rpm，混合时间为30-90min，过滤、干燥，得到插层脆化改性层状硅酸盐；其中所述的过量插层剂为饱和盐溶液；
（2）将步骤（1）得到的插层脆化改性层状硅酸盐与重量份为1.0-5.0的分散剂加入超细研磨设备中分层细化，得到分层细化的硅酸盐；
（3）将步骤（2）得到的分层细化硅酸盐和重量份为10-15的苯乙烯、重量份1-3的顺酐在温度为140-180℃下投入到高速混合机中充分混合，高速混合机转速为1000-1800rpm,混合反应时间为5-10min；
（4）将步骤（3）得到的物料和与重量份3-5的润滑剂、重量份为0.1-2.0的功能助剂通过螺杆挤出设备造粒，得到增强性塑料填充润滑母料。
2.根据权利要求1所述一种增强性塑料填充润滑母料的制备方法，其特征在于：所述层状硅酸盐为硅酸镁、硅酸锌和硅酸钙中的任一种，厚度介于10-50微米之间。
3.根据权利要求1所述一种增强性塑料填充润滑母料的制备方法，其特征在于：所述插层剂为氯化钠、氯化钾、硫酸钾、硫酸钠中至少一种盐配制的饱和盐溶液。
4.根据权利要求1所述一种增强性塑料填充润滑母料的制备方法，其特征在于：所述分散剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种。
5.根据权利要求1所述一种增强性塑料填充润滑母料的制备方法，其特征在于：所述润滑剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述一种增强性塑料填充润滑母料的制备方法，其特征在于：所述功能助剂是抗氧剂、热稳定剂中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述一种增强性塑料填充润滑母料的制备方法，其特征在于：所述超细研磨设备为气流粉碎机、球磨机中的任一种。
8.根据权利要求1所述一种增强性塑料填充润滑母料的制备方法，其特征在于：所述螺杆挤出设备为双螺杆挤出机，并设置了温度为120-150℃加料段，温度为150-170℃的混炼段，温度为170-180℃的均化段，温度为120-170℃的挤出段。
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