[發(fā)明專(zhuān)利]一種多尺度復(fù)合功能母粒及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410255528.3
• 申請(qǐng)日: 2014-06-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104072843B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁鵬;施利毅;唐圣福;劉楓;宋娜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東莞上海大學(xué)納米技術(shù)研究院;上海大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08L23/06
• 分類(lèi)號(hào): C08L23/06;C08L75/04;C08L23/00;C08L77/00;C08L23/12;C08L27/06;C08K13/04;C08K7/08;C08K3/22;C08K3/34;C08J3/22;B29C47/92
• 代理公司: 廣州高炬知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44376
• 代理人: 董博

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及塑料工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多尺度復(fù)合功能母粒及其制備方法。

背景技術(shù)

塑料母粒是指由超出常規(guī)添加量(多為50wt％以上)的塑料助劑加入載體樹(shù)脂中而制得的一種新型塑料成型加工助劑。在成型塑料制品時(shí)，可直接加入母粒，使制品達(dá)到預(yù)定的性能。使用塑料母粒可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，減少粉塵飛揚(yáng)，減小設(shè)備的磨損，節(jié)省原料，使原料混合方便、混煉質(zhì)量均勻，從而提高生產(chǎn)效率及制品的性能指標(biāo)。因此，塑料母粒對(duì)推動(dòng)塑料工業(yè)的迅猛發(fā)展起了很大作用。

滑石粉，其結(jié)構(gòu)呈片狀或鱗片狀，屬單斜晶系，在已知礦物中滑石粉的硬度最小，對(duì)塑料加工設(shè)備使用壽命有利。滑石粉應(yīng)用于塑料改性，在提高剛性的同時(shí)，耐熱性能也有相應(yīng)的提高，從而提高熱變形溫度。但是滑石粉的添加含量增大，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度會(huì)下降，此外，復(fù)合材料的沖擊韌性和光澤也有明顯的下降。

晶須是一種纖維狀的單晶材料，其晶體結(jié)構(gòu)完整，內(nèi)部缺陷較少，純度高，直徑細(xì)小，具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐磨、耐腐蝕、輕量等特性，而且在電、光、磁學(xué)等方面也表現(xiàn)出不同的性能，廣泛應(yīng)用于各種高性能先進(jìn)復(fù)合材料。亞微觀尺寸的晶須填充聚合物，不但與聚合物能產(chǎn)生顯著的增強(qiáng)效果，而且對(duì)聚合物基體的成型加工影響較小，加工流動(dòng)性好，可以實(shí)現(xiàn)聚合物的顯微增強(qiáng)、各向同性、高表面質(zhì)量等。

近年來(lái)，由于無(wú)機(jī)超微細(xì)滑石粉及晶須狀無(wú)機(jī)填料，尤其是納米尺寸填料可以大幅改善塑料制品的性能同時(shí)降低原料成本，其使用得到了改性塑料行業(yè)的極大重視，且使用量越來(lái)越大。

然而，目前超微細(xì)無(wú)機(jī)填充改性塑料，大多都是直接添加，或者首先通過(guò)密煉-單螺桿擠出工藝制備超微細(xì)無(wú)機(jī)母粒，然后添加。這兩種方式都會(huì)帶來(lái)粉體飛揚(yáng)對(duì)環(huán)境形成二次污染的問(wèn)題，并且還存在著工藝不連續(xù)、計(jì)量不準(zhǔn)確、產(chǎn)品性能不穩(wěn)定等問(wèn)題。

現(xiàn)有的雙螺桿制備工藝是工業(yè)上最常用的塑料復(fù)合加工手段，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的連續(xù)生產(chǎn)、精確計(jì)量等，但是在高填充母粒制備過(guò)程中，由于超微細(xì)無(wú)機(jī)粉體的松裝密度極小，采用一般的雙螺桿擠出機(jī)，高填充的喂料將是一個(gè)大問(wèn)題，難以實(shí)現(xiàn)填充量大于75wt％的超微細(xì)無(wú)機(jī)功能母粒的制備。

然而，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,對(duì)生產(chǎn)環(huán)境及超微細(xì)無(wú)機(jī)填料綜合性能提出了越來(lái)越高的要求，特別是高細(xì)度、高品質(zhì)的超微細(xì)無(wú)機(jī)功能母粒，有著更加廣泛的應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上供不應(yīng)求。

現(xiàn)有的產(chǎn)品、制備方法，均不能滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求，所以攻破高細(xì)度、高品質(zhì)的超微細(xì)無(wú)機(jī)復(fù)合功能母粒的制備的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種以滑石粉及金屬氧化物須晶為主要成分、并可提高母粒和應(yīng)用樹(shù)脂載體間的相容性、產(chǎn)品性能穩(wěn)定的多尺度復(fù)合功能母粒。

本發(fā)明的目的還在于提供該多尺度復(fù)合功能母粒的制備方法，以解決高填充喂料、計(jì)量及連續(xù)生產(chǎn)的問(wèn)題，減少粉塵飛揚(yáng)，并容易產(chǎn)業(yè)化。

本發(fā)明的上述目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種多尺度復(fù)合功能母粒，其由如下重量份數(shù)的原料而制成：

滑石粉20～80份

晶須10～70份

載體8～40份；

所述的滑石粉粒徑為50nm-3μm。

所述的晶須為Al₂O₃、CaSO₄、ZnO、MgSO₄晶須的一種或兩種，晶須長(zhǎng)度為5-100μm，平均直徑為20nm-3μm。

所述的載體為塑料、熱塑性彈性體的一種或兩種。

所述的塑料為聚丙烯、聚乙烯、尼龍的一種或兩種。

所述的熱塑性彈性體為聚氨酯類(lèi)彈性體TPU、烯烴類(lèi)彈性體、氯乙烯類(lèi)彈性體中的一種或兩種。

一種上述的多尺度滑石粉/晶須功能母粒的制備方法，其包括以下步驟：

(1)按照設(shè)定比例準(zhǔn)確稱(chēng)量原料，備料：

滑石粉20～80份

晶須10～70份

載體8～40份

(2)預(yù)混合、加料：將40-100％的滑石粉和全部載體通過(guò)在高速混合機(jī)中進(jìn)行預(yù)混合后加入雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口喂料，之后將其余的滑石粉和0-50％的晶須在高速混合機(jī)中進(jìn)行預(yù)混合后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)第一側(cè)喂料口喂料，之后將剩下全部的晶須通過(guò)第二側(cè)喂料口喂料；

(3)擠出、造粒：在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行塑化擠出，之后風(fēng)冷熱切造粒，得到多尺度滑石粉/晶須功能母粒；

所述步驟(3)中雙螺桿擠出機(jī)的擠出溫度為175～245℃。