CN111825916A - 一种复合助剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合助剂及其制备方法，所述复合助剂包括载体和助剂，所述助剂包含熔点低于90℃的低熔点助剂，其中助剂与载体的重量比为1：(0.1‑10)，所述复合助剂的颗粒的平均粒径D90大于等于1mm，其中载体为聚合物，且聚合物为制备所述颗粒状复合助剂过程中未经熔融的固体。本发明的复合助剂采用了聚丙烯、聚乙烯或聚烯烃蜡作为载体，实现了复合助剂中各种成分的均匀混合，而且制备得到的颗粒状复合助剂中的载体为未经过熔融的固体，使得颗粒状复合助剂用于熔融造粒聚烯烃粒料过程中能够充分混合均匀。

Description

一种复合助剂及其制备方法

技术领域

本发明属于塑料添加剂领域，特别是涉及一种能够提高塑料加工效率和质量的添加剂产品及其应用。具体的，涉及一种复合助剂及其制备方法。

背景技术

在制备聚丙烯或聚乙烯颗粒的过程中，低熔点的助剂在添加到聚合物中的时候，难以提高其含量，添加量过多会导致其硬度过大，而添加粉末状的助剂的时候，粉末状助剂的添加难以与其他助剂混合均匀，导致制备的聚合物中的助剂质量分布不均匀。

现有技术中，一般会将多种助剂混合后制备成颗粒进行添加，但是加入常规粘结剂会导致不需要的成分加入影响聚合物的未知不良性能，所以目前还没有较好的方法解决多种助剂制备颗粒的问题。

聚合物粒料制备过程中，或者是聚合物制品制备过程中，如果多种原料粒径不匹配，或者熔点相差过大，则加料困难或堵塞进料口，造粒过程中分散性差。有的时候需要添加的助剂含量过高，则因为助剂本身的原因，无法充分分散。将助剂形成颗粒有助于添料，但单一有机粉体和无机粉体经常无法造粒等问题一直是聚合物助剂使用过程中的问题。

本发明通过采用聚合物作为复合助剂的载体，既解决了颗粒的制备问题，也解决了相关性能的助剂在聚合物中提高其含量或者提高其分散性能的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种颗粒状复合助剂，其特征在于所述颗粒状复合助剂包括载体和助剂，所述助剂包含熔点低于90℃的低熔点助剂，其中低熔点助剂与载体的重量比为1：(0.1-10)，所述颗粒状复合助剂的颗粒的平均粒径D90大于等于1mm，其中载体为聚合物，且聚合物为制备所述颗粒状复合助剂过程中未经熔融的固体。

其中“制备所述颗粒状复合助剂过程中未经熔融的固体”是指颗粒状复合助剂中的聚合物在制备复合助剂过程中经过一定温度后基本没有熔融的固体聚合物，也就是在制备复合助剂过程中，聚合物没有达到熔融温度，基本没有熔融的概念是聚合物如果有部分熔融，也是极小的部分，一般不会超过聚合物重量的10％，尤其优选的，不会超过聚合物重量的5％。

在制备颗粒状复合助剂的过程中，作为载体的聚合物从原料到制备成颗粒状复合助剂的过程中，基本没有形成液态的过程，也就是大部分聚合物原料的形态在整个颗粒状复合助剂制备过程中基本保持原始状态，颗粒状复合助剂中的聚合物虽然为固体，但是其并没有经历液态到固体的聚合物结晶过程。

上述颗粒状复合助剂中，聚合物为未经熔融的固体，其实现方法是聚合物载体和低熔点助剂混合后在不高于聚合物载体熔融温度下进行造粒，这样复合助剂的硬度会低于熔融后冷却的聚合物的硬度。虽然聚合物载体没有熔融，但是其保证了复合助剂的颗粒状，也能够实现颗粒状复合助剂在加入到聚烯烃中制备聚烯烃粒料的性能更加均匀，而且与聚烯烃原料混合更加充分，无论聚烯烃为粉末状或颗粒状，都能够保证混合更加充分。

优选的，上述颗粒状复合助剂中，所述聚合物为聚乙烯、聚丙烯和聚烯烃蜡中的一种或多种，优选的，所述聚合物为聚乙烯和聚丙烯中的一种或两种。

所述低熔点助剂为有机助剂，优选的，低熔点助剂的熔点温度大于35℃且小于90℃。

颗粒状复合助剂的颗粒粒径是能够满足其能够与其他的树脂粒料在原料混合或进料混合时的均匀性要求，一般是平均粒径大于1mm，当然如果其他助剂颗粒的粒径相应增大的情况下，例如其他助剂颗粒的平均粒径D90在2mm的时候，本发明的颗粒状复合助剂的颗粒也可以相应的增大。优选地，颗粒状复合助剂的颗粒粒径D90大于等于2mm，尤其优选的，颗粒状复合助剂的颗粒粒径D90大于等于2mm且小于等于8mm。优选的，颗粒状复合助剂的颗粒粒径D90大于等于3mm且小于等于5mm。

优选的，上述颗粒状复合助剂中，低熔点助剂与聚合物的重量比为(1-3):(2-9)。

优选的，上述颗粒状复合助剂中，所述低熔点助剂选自熔点低于90℃的抗静电剂、爽滑剂、抗氧剂、抗菌剂和增溶剂中的一种或多种。

优选的，上述颗粒状复合助剂中，所述抗静电剂为单硬脂酸甘油酯，爽滑剂选自芥酸酰胺和油酸酰胺一种或多种。

优选的，上述颗粒状复合助剂中，所述助剂还包含熔点不低于90℃的颗粒状高熔点助剂，颗粒状高熔点助剂和载体的重量比为1：(0.1-10)，所述颗粒状高熔点助剂的颗粒的平均粒径D90小于1mm。

优选的，上述颗粒状复合助剂中，所述颗粒状高熔点助剂选自熔点不低于90℃的开口剂、吸酸剂、抗氧剂、抗菌剂、润滑剂、增容剂(或称为界面剂)、光稳定剂和填料中的一种或多种，所述颗粒状高熔点助剂为有机助剂或无机助剂，或者为有机助剂和无机助剂的混合物。

优选的，上述颗粒状复合助剂中，开口剂为二氧化硅或滑石粉，吸酸剂为水滑石、硬脂酸钙或硬脂酸锌中的一种或多种。

本发明还提供了一种颗粒状复合助剂的制备方法，其特征在于所述方法包括步骤：将载体和助剂按照比例混合成混合料，然后对混合料进行挤压造粒，控制造粒机出料孔径，获得粒径D90大于等于1毫米的颗粒状复合助剂。

优选的，上述制备方法，所述挤压造粒过程中不加热或加热，所述加热未使得粉末混合料至获得颗粒状复合助剂的过程中任意时刻，混合料的温度低于载体的熔点温度但等于或高于低熔点助剂的熔点温度。

优选的，上述制备方法，所述造粒方法为滚筒造粒、挤压造粒或圆盘造粒。

本发明还提供了一种上述颗粒状复合助剂的用途，其特征在于颗粒状复合助剂用于提高聚合物树脂中低熔点助剂均匀度或提高聚合物树脂与低熔点助剂的混合速度。因为低熔点助剂如果直接加入到聚合物中进行熔融造粒时，需要调整助剂的加入速度，如果加入速度不均匀，则会导致低熔点助剂溶解而聚合物没有溶解，会因为低熔点助剂的流动而导致分布不均匀。

本发明还提供了一种聚合物粒料，其特征在于所述聚合物粒料由聚乙烯或聚丙烯与上述颗粒状复合助剂混合后熔融造粒得到。

本发明还提供了一种聚合物制品，其特征在于所述聚合物制品由上述聚合物粒料制备得到。

本发明还提供了聚丙烯、聚乙烯或聚烯烃蜡用于提高低熔点助剂或高熔点助剂在聚合物熔融造粒过程的混合均匀性。

本发明实现的有益效果

(1)本发明的复合助剂采用了聚丙烯、聚乙烯或聚烯烃蜡作为载体，实现了复合助剂中各种成分的均匀混合，而且制备得到的颗粒状复合助剂中的载体为未经过熔融的固体，使得颗粒状复合助剂用于熔融造粒聚烯烃粒料过程中能够充分混合均匀。

(2)低熔点助剂在制备聚烯烃粒料过程中，如果直接加入低熔点助剂，则会导致低熔点助剂含量无法提高和分布不均匀，采用聚丙烯、聚乙烯或聚烯烃蜡作为载体与低熔点助剂一起混合制备颗粒状复合助剂后，解决了低熔点助剂含量无法提高的问题和状低熔点助剂在聚合物中分散不均匀的问题。

(3)通过采用聚丙烯、聚乙烯或聚烯烃蜡作为载体，同时能够实现添加高熔点助剂，因为有些高熔点助剂为粉末状，粉末状与粒料混合时也会导致分布不均匀，通过在包含低熔点助剂的颗粒状复合助剂中直接添加高熔点助剂，则同时解决了高熔点助剂的分散不均匀的问题。

(4)本发明的复合助剂所用的载体如果为聚乙烯，通过载体聚乙烯非熔融过程的造粒获得的颗粒状复合助剂可以应用于聚丙烯熔融造粒或聚乙烯熔融造粒，但是通过载体聚乙烯非熔融过程造粒获得的颗粒状复合助剂则难以应用于聚乙烯熔融造粒制备粒料。

具体实施方式

下述实施例中所用的原料均为市场购买得到，每种原料均为聚合物制备领域的合格原料。

实施例1：颗粒状复合助剂的制备及均匀度的测量

取单硬脂酸甘油酯和聚丙烯粉末充分混合，制备得到混合料，将混合料输入到圆盘造粒机进行挤压造粒，圆盘造粒机的孔径目数可以进行控制，根据对颗粒状复合助剂的粒径要求，圆盘孔径的大小在4-18目中选择，然后常温下进行加压造粒，获得颗粒状复合助剂。

然后测量颗粒状复合助剂的颗粒成型性和组分均匀性，测量方法如下：

颗粒成型性的测量方法是随机选择100个颗粒，然后测量颗粒粒径，如果颗粒粒径D90在粒径范围内，则定义为颗粒成型性为优，如果颗粒粒径D70在粒径范围内，则定义颗粒成型性为良，如果颗粒粒径D50在粒径范围内，则定义颗粒成型性为合格，如果满足粒径范围的颗粒不足50％，则颗粒成型性定义为差。

组分均匀度的测量方法是随机选取复合助剂颗粒中的1000个颗粒，分成10组，然后测量每组的颗粒中单硬脂酸甘油酯的重量百分比，10组的单硬脂酸甘油酯的重量百分比分别与混合料中的单硬脂酸甘油酯的理论重量百分比进行比较，差值绝对值的平均值为百分比差异数，百分比差异数小于等于1％，则定义组分均匀性为优，如果百分比差异数大于1％小于等于3％，则组分均匀性为良，如果百分比差异数大于3％小于等于5％，则组分均匀性为合格，如果百分比差异数大于5％，则定义组分均匀性为差。

按照上述方法，调整单硬脂酸甘油酯重量和聚丙烯粉末的重量，分别进行造粒制备复合助剂颗粒，圆盘造粒所采用的圆盘目数为6目(颗粒成型性的粒径范围为3.0-3.5mm)，然后测量颗粒成型性和组分均匀性，具体情况如下表1。

表1制备颗粒状复合助剂的原料配比及性能

产品序号	单硬脂酸甘油酯(g)	聚丙烯粉末(g)	颗粒成型性	组分均匀性
					F1	950	50	合格	合格
F2	900	100	良	良
					F3	800	200	优	良
F4	700	300	优	良
					F5	600	400	优	优
F6	500	500	优	优
					F7	400	600	优	优
F8	300	700	优	优
					F9	200	800	优	优
F10	100	900	优	优
					F11	50	950	优	良

从表1可以看出，低熔点助剂与聚丙烯的重量比在1:19-19:1的情况下，颗粒成型性和组分均匀性均能够达到合格的标准，在低熔点助剂和聚丙烯的重量比在1:9-9:1的情况下，颗粒成型性能够达到优的标准，组分均匀性能够达到良的标准，在低熔点助剂和聚丙烯的重量比在1:9-3:2的情况下，颗粒成型性和组分均匀性都能够达到优的标准。

按照上述方法，在颗粒状复合助剂的制备过程中添加其他的助剂，选择高熔点二氧化硅作为助剂成分，圆盘造粒的圆盘目数为6目(颗粒成型性的粒径范围为3.0-3.5mm)，然后测量颗粒成型性和组分均匀性，具体制备颗粒的情况如下：

表2添加高熔点助剂和低熔点助剂的复合助剂

从表2可以看出，低熔点助剂和高熔点助剂总重量与聚丙烯重量比在19:1-1:9的情况下，颗粒成型性和组分均匀性均能够达到合格的标准，在低熔点助剂和高熔点助剂总重量与聚丙烯重量比在1:4-4:1的情况下，颗粒成型性和组分均匀性都能够达到优的标准。

实施例2聚合物粒料的制备及均匀性检测

将上述颗粒状复合助剂F1至F11、对照助剂(对照助剂为单硬脂酸甘油酯粉末)与聚丙烯粉末分别进行混合，获得混合原料，混合原料总重量为1000g，将混合原料加入到双轴挤压造粒机中，加热熔融造粒，制备得到含有单硬脂酸甘油酯聚丙烯粒料。在混合原料中，颗粒状复合助剂和聚丙烯粉末的用量比保证单硬脂酸甘油酯在聚丙烯粒料中的理论含量为5000ppm，针对聚丙烯粒料检测单硬脂酸甘油酯在聚丙烯粒料中的均匀性，均匀性的测量方法及均匀性的分类如下：

1)从制备得到的聚丙烯粒料中随机选择30粒母料，再随机平均分成10组，测量每组的单硬脂酸甘油酯的含量，然后分别与该聚丙烯粒料中的理论单硬脂酸甘油酯含量(5000ppm)进行求差，每个差的绝对值相加后求平均，即得到含量差异数。

2)含量差异数在理论含量(5000ppm)的1％(含1％)以内，定义均匀性为优，在理论含量的1％-5％(含5％)之间定义均匀性为良，在理论含量的5％-10％(含10％)之间，定义均匀性为合格，在理论含量的10％以上，定义均匀性为不合格。

对照助剂为直接将单硬脂酸甘油酯粉末(不添加载体)与聚丙烯粉末混合后进行熔融造粒，造粒方法与使用颗粒状复合助剂制备聚丙烯粒料方法相同。

应用产品序号F1-F11和对照助剂与聚丙烯粉末进行熔融造粒的原料用量情况及造粒后测量单硬脂酸甘油酯均匀性情况如下表3。

表3应用复合助剂和对照助剂与聚丙烯粉末熔融造粒的情况

从上表3可以看出，采用颗粒状复合助剂进行聚丙烯熔融造粒的情况下，其能够保证聚丙烯粒料中单硬脂酸甘油酯分布均匀性在合格及合格以上。尤其是采用颗粒状复合助剂F6-F11的情况下能够保证聚丙烯粒料中单硬脂酸甘油酯均匀性优异。而直接应用对照助剂熔融造粒获得的聚丙烯粒料L-C01其按照本发明的均匀性等级划分，其均匀性不合格。

将上述颗粒状复合助剂F12-F18、对照助剂(对照助剂为单硬脂酸甘油酯粉末和二氧化硅粉末，不添加载体)分别与聚丙烯颗粒进行混合，获得混合原料，混合原料总重量为1000g，将混合原料加入到双轴挤压造粒机中，加热熔融造粒，制备得到的聚丙烯粒料中的单硬脂酸甘油酯含量为5000ppm，二氧化硅的含量为5000ppm，针对聚丙烯粒料检测二氧化硅在聚丙烯粒料中的均匀性，均匀性的测量方法及均匀性的分类如上。

应用复合助剂F12-F18和对照杨品与聚丙烯进行熔融造粒，原料用量情况及均匀性情况如下表4。

表4应用产品序号F12-F18、对照助剂与聚丙烯颗粒熔融造粒的情况

上述表4中的对照助剂为单硬脂酸甘油酯粉末和二氧化硅粉末的混合物，其添加量分别为5g，合计10g。

通过表4的结果能够看出，应用复合助剂制备聚丙烯粒料能够保证聚丙烯粒料中二氧化硅分布的均匀性都在合格以上。尤其是应用颗粒状复合助剂F14-F18用于聚丙烯熔融造粒，能够保证聚丙烯粒料中二氧化硅分布均匀性达到良以上。虽然对照助剂中的二氧化硅分布均匀性能够达到合格，但是其含量差异数还是比较高，按照本发明上述均匀性等级划分方法，其均匀性接近不合格。

按照上述颗粒状复合助剂的制备方法和聚丙烯熔融造粒的方法，采用聚乙烯或聚烯烃蜡作为载体制备颗粒状复合助剂的情况下，颗粒状复合助剂中的低熔点助剂从单硬脂酸甘油酯、芥酸酰胺和油酸酰胺中选择任意一种或从单硬脂酸甘油酯、芥酸酰胺和油酸酰胺中选择任两种，以及高熔点助剂从二氧化硅、滑石粉、水滑石、硬脂酸钙或硬脂酸锌中选择任意一种或从二氧化硅、滑石粉、水滑石、硬脂酸钙或硬脂酸锌中选择任意两种，制备得到的颗粒状复合助剂的颗粒成型性和组分均匀性都达到合格以上，应用颗粒状复合助剂制备得到的粒料中的高熔点助剂的分散均匀性都达到合格以上等级，而且结果与表3和表4中的情况相似，大部分情况下都为良和优，以此验证了通过对低熔点助剂和高熔点助剂制备复合助剂的方法及所制备的复合助剂能够实现提高聚合物粒料和制品的组分均匀性。

Claims (13)

1.一种颗粒状复合助剂，其特征在于所述颗粒状复合助剂包括载体和助剂，所述助剂包含熔点低于90℃的低熔点助剂，其中助剂与载体的重量比为1：(0.1-10)，所述颗粒状复合助剂的颗粒的平均粒径D90大于等于1mm，其中载体为聚合物，且聚合物为制备所述颗粒状复合助剂过程中未经熔融的固体。

2.根据权利要求1所述的颗粒状复合助剂，其特征在于所述聚合物为聚乙烯、聚丙烯和聚烯烃蜡中的一种或多种；优选的，所述聚合物为聚乙烯和聚丙烯中的一种或两种。

3.根据权利要求1或2所述的颗粒状复合助剂，其特征在于所述低熔点助剂为有机助剂，优选的，低熔点助剂的熔点温度大于35℃且小于90℃。

4.根据权利要求1或2所述的颗粒状复合助剂，其特征在于所述颗粒状复合助剂的颗粒粒径D90大于等于2mm且小于等于8mm。

5.根据权利要求3所述的颗粒状复合助剂，其特征在于所述低熔点助剂与聚合物的重量比为(1-3):(2-9)。

6.根据权利要求5所述的颗粒状复合助剂，其特征在于所述低熔点助剂选自熔点低于90℃的抗静电剂、爽滑剂、抗氧剂、抗菌剂和增溶剂中的一种或多种，优选的，所述抗静电剂为单硬脂酸甘油酯，爽滑剂选自芥酸酰胺和油酸酰胺一种或多种。

7.根据权利要求1或2所述的颗粒状复合助剂，其特征在于所述助剂还包含熔点不低于90℃的颗粒状高熔点助剂，颗粒状高熔点助剂和载体的重量比为1：(0.1-10)，所述颗粒状高熔点助剂的颗粒的平均粒径D90小于1mm。

8.根据权利要求7所述的颗粒状复合助剂，其特征在于所述颗粒状高熔点助剂选自熔点不低于90℃的开口剂、吸酸剂、抗氧剂、抗菌剂、润滑剂、增容剂、光稳定剂和填料中的一种或多种，所述颗粒状高熔点助剂为有机助剂或无机助剂，或者为有机助剂和无机助剂的混合物；优选的，开口剂为二氧化硅或滑石粉，吸酸剂为水滑石、硬脂酸钙或硬脂酸锌中的一种或多种。

9.权利要求1-8任一项所述颗粒状复合助剂的制备方法，其特征在于所述方法包括步骤：将载体和助剂按照比例混合成混合料，然后对混合料进行挤压造粒，控制造粒机出料孔径，获得粒径D90大于等于1毫米的颗粒状复合助剂，优选的，所述挤压造粒过程中不加热或加热，所述加热未使得粉末混合料至获得颗粒状复合助剂的过程中任意时刻，混合料的温度低于载体的熔点温度但等于或高于低熔点助剂的熔点温度，尤其优选的，所述造粒方法为滚筒造粒、挤压造粒或圆盘造粒。

10.权利要求1-8任一项所述的颗粒状复合助剂的用途，其特征在于颗粒状复合助剂用于提高聚合物树脂中低熔点助剂均匀度或提高聚合物树脂与低熔点助剂的混合速度。

11.一种聚合物粒料，其特征在于所述聚合物粒料由聚乙烯或聚丙烯与权利要求1-8任一项所述的颗粒状复合助剂混合后熔融造粒得到。

12.一种聚合物制品，其特征在于所述聚合物制品由权利要求11所述的聚合物粒料制备得到。

13.聚丙烯、聚乙烯或聚烯烃蜡用于提高低熔点助剂和/或高熔点助剂在聚合物熔融造粒过程的混合均匀性。