玻璃微珠塑料填充母料及其加工工藝的製作方法
2023-05-30 21:38:26 2
專利名稱：玻璃微珠塑料填充母料及其加工工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種玻璃微珠塑料填充母料及其加工工藝。
國外早在七十年代初就開始了對粉煤灰中的玻璃微珠進行分選及應用的研究工作。並在塑料行業得到重視和利用，至今已普遍應用玻璃微球作為塑料填充劑。目前國內也有一些單位進行微珠填充塑料的研究，已在聚氯乙烯製品、人造等泡沫塑料以及熱固性塑料中使用微珠，開創了粉煤灰綜合利用的新途徑。但是他們都是將玻璃微珠直接混入塑料中使塑料製品在加工過程中產生粉未飛揚，造成環境汙染，且嚴重影響了製品的機械及加工性能，還對設備產生嚴重磨損，從而給使用單位帶來很大困難。
本發明的目的在於提供一種具有較好的機械及加工性能，在使用過程中對設備的磨損小，不造成環境汙染，加工工藝簡單，造價低廉的玻璃微珠塑料填充母料及其加工工藝。
玻璃微珠塑料填充母料是利用從粉煤灰中分選出的玻璃微珠與少量載體樹脂，表面處理劑、分散劑及其它添加劑混合，經過適宜的加工工藝製成均勻的濃縮體。從粉煤灰中分選出的玻璃微珠有兩類，一類比重小於水的稱漂珠。另一類比重大於水的稱沉珠，又稱微珠。本發明即採用此類含珠量大於80%，粒徑小於45μm。水份小於0.5%、未燒盡炭小於2.5%的玻璃微珠。若微珠的粒徑小、壁厚、微珠中的SiO2和Al2O3的含量高，微珠與聚烯烴(即聚乙烯代號PE和聚丙烯代號PP)複合體系的力學性能就好。載體可選用聚集態結構為無定形、溶解度參數和表面張力與聚烯烴相近、分子量較小的樹脂，如乙烯-醋酸乙烯共聚體(EVA)，低密度聚乙烯(LDPE)，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚體(SBS)，線性低密度聚乙烯(LLDPE)等。表面處理劑可選用鋁體系偶聯劑，如福建師範大學發明的新型鋁體系偶聯劑(DL-411-DF);鈦酸酯偶聯劑，如異丙基三異十八醯鈦酸酯(TTS)，三油醯基鈦酸異丙酯(OL-T951);矽烷偶聯劑，如乙烯基三乙氧基矽烷(A-151)。Y-氨丙基三(乙氧基)矽烷(KH-550)等在聚烯烴與玻璃微珠之間能起到「分子橋」作用，使它們之間由原來的物理混合變為有力的化學鍵合，能消除它們之間的空隙，增強聚烯烴與玻璃微珠之間的衝擊強度和拉伸強度的偶聯劑。表面處理劑還可選用能使玻璃微珠表面活化而分散到聚烯烴中，形成穩定的分散體系，從而提高填充塑料製品的衝擊強度和拉伸強度的表面塗復劑。分散劑可採用能防止玻璃微珠顆粒凝聚、使微珠分散更均勻的分散劑，如醋類、脂肪酸鹽類、油脂類等。它們可以單獨採用或幾種並用，經試驗表明，同時採用兩種分散劑其效果比單獨採用一種分散劑的效果好，其中尤以脂肪酸鹽類與臘類並用的效果最佳。上述EVA和SBS既可作為載體又可作為改性劑玻璃微珠塑料填充母料的配方為玻璃微珠72～90%(含珠量大於80%)載體3.6～20%表面處理劑0.3～2.7%分散劑及改性劑3.7～13.5%
玻璃微珠塑料填充母料的加工工藝流程如
圖1和圖2。
1.如圖1所示的工藝流程。
(1)捏合工序先將含水量低於0.5%的玻璃微珠放入高速捏合機中，然後再加入適量的表面處理劑，其用量一般為玻璃微珠用量的0.5～2.5%，使它們在轉速為500～2000轉/分鐘的高速捏合機中攪拌5～20分鐘，達到玻璃微珠表面活化的效果後即可出料，在此過程中捏合機的溫度應控制在80～140℃範圍內。若採用不同的表面處理劑，如偶聯劑及表面塗復劑也可採用分次加料攪拌的方法，但最終目的都是為了使玻璃微珠表面活化(見實施例)。
(2)雙輥混煉將捏合工序排出的物料及少量載體(一般為3.6～18%)放入雙輥煉膠機中，在90～150℃的溫度下混煉8～20分鐘，以達到玻璃微珠及其它助劑充分塑化的目的。為了使玻璃微珠塑料填充母料有較好的機械及加工性能，可在該工序中加入適量的改性劑，最後經過切粒即可得到較理想的玻璃微珠塑料填充母料。
2.如圖2所示的工藝流程，(1)捏合工序該工序基本與圖1的工序相同，但當玻璃微珠表面捏合達到表面活化效果後並不出料，而是就此加入3.6～20%的載體，繼續攪拌均勻後才出料。
(2)擠出混煉工序將步驟1的物料放入擠出機中，擠出機的溫度為
1段80～90℃2段110～120℃3段110～140℃機頭(即出料頭)120～140℃以上的百分比均為重量百分比。
為了進一步說明本發明內容，現舉幾個實施例例1玻璃微珠100公斤LDPE載體20公斤DL-411-DF偶聯劑1.5公斤硬脂酸1.5公斤石臘1.5公斤EVA改性劑7公斤(1)將含水量低於0.5%的玻璃微珠按上述重量先放入高速捏合機中，再加入上述偶聯劑(1.5公斤)，在轉速1000轉/分、溫度110℃的條件下攪拌捏合10分鐘，即可達到充分活化，這時再加入石臘(1.5公斤)和硬脂酸(1.5公斤)攪拌捏合3分鐘即可出料。
(2)先將LDPE載體(20公斤)放入130℃的雙輥煉膠機中混煉塑化後，加入EVA改性劑7公斤進一步混煉塑化後，加入步驟1排出的物料混煉10分鐘，然出出片、切粒，即可得到成品。
由上述工藝製得的微珠母料的性能及微珠母料的應用性能見表1和表2。
例2配方同例1。
步驟1基本與例1相同，只是最終不出料，而繼續將LDPE載體(20公斤)及EVA改性劑7公斤，加入高速混煉機中，在相同的轉速及溫度條件下攪拌均勻(約1～2分鐘)即可出料。然後將物料放入擠出機中，擠出機溫度為1段90℃2段115℃3段120℃機頭130℃擠出物料後即可切粒。
由此得到的微珠母料的應用性能見表3。
例3玻璃微珠100公斤SBS載體25公斤TTS偶聯劑1.5公斤石臘2.5公斤由於SBS不僅可以做為載體而且還具有改性劑的性能，石臘在此既有潤滑作用又可起到分散劑的作用。
(1)先將含水量低於0.5%的微珠(100公斤)放入高速捏合機中然後放入TTS偶聯劑(1.5公斤)在與實施例1相同的條件下攪拌10分鐘後，再加入石臘攪拌捏合3分鐘即可出料。
(2)先將SBS載體(15公斤)放入140℃的雙輥混煉機中混煉塑化後，再加入步驟(1)排出的物料混煉10分鐘，即可，混煉機的溫度同例1。
所得微珠母料的應用性能如表4。
例4微珠100公斤LDPE載體10公斤DL-411-DF偶聯劑1.0公斤硬臘酸1.0公斤石臘2.5公斤(1)先將含水量低於0.5%的玻璃微珠(100公斤)放入高速捏合機中，再加入上述偶聯劑(1.0公斤)在轉速500轉/分，溫度100℃的條件下攪拌捏合10分鐘，再加入石臘2.5公斤和硬脂酸(1.0公斤)攪拌捏合3分鐘出料。
(2)雙輥混煉溫度約為130℃，其它工藝步驟及條件同例1。其母料應用性能見表5。
例3，例4的母料配方同樣也可採用例2的工藝流程。
由表1可以看出，用本發明方法製得的微珠母料的各項性能均較理想，具有比重輕、流動性能好，填充量大的特點，顯示出較好的社會經濟效益。
由表2、表3、表4可以看出，採用本發明的微珠母料填充PP和PE，製得的塑料製品的常溫缺口衝擊強度普遍超過PP和PE的性能，拉伸強度則與PP、PE的性能相近。另外，用玻璃微珠填充的塑料性能比碳酸鈣母料填充的PP和PE塑料的性能好。
本發明的玻璃微珠塑料填充母料的用途較廣，可應用於聚丙烯和聚乙烯樹脂的填充，並具有填充量大，比重輕、成本低、使用方便衛生，加工性能好，不影響塑料製品的加工工藝條件。經本發明母料填充後的聚烯烴塑料製品的機械性能與純聚烯烴塑料基本一致，其中抗缺口衝擊強度還普遍超過純聚烯烴塑料。
由於有了本發明，使得我國火電廠每年排出的大量粉煤灰廢渣能夠得到充分而有效的利用，並能緩解目前塑料行業原料緊缺、價格較貴的局面。
表1、微珠母料性能
權利要求
1.一種玻璃微珠塑料填充母料，其特徵在於它由下列成份構成玻璃微珠72～90%載體3.6～20%表面處理劑 0.3～2.7%分散劑及改性劑 3.7～13.5%
2.根據權利要求1所述的玻璃微珠塑料填充母料，其特徵在於玻璃微珠的含珠量大於80%，含水量小於0.5%，粒徑小於45μm
3.根據權利要求1所述的玻璃微珠塑料填充母料，其特徵在於載體系聚集態結構為無定形，溶解度參數和表面張力與聚烯烴相近、分子量較小的樹脂。
4.根據權利要求1所述的玻璃微珠塑料填充母料，其特徵在於分散劑可以是臘類、脂肪酸鹽類，油脂類中的任意一種或幾種，其中以脂肪酸鹽類與臘類並用效果最佳。
5.一種玻璃微珠塑料填充母料的加工工藝，其特徵在於(1)先將72～90%的含水量小於0.5%的玻璃微珠放入高速捏合機中，再加入0.3～2.7%的表面處理劑，控制捏合機的溫度於80～140℃的範圍內，以500～2000轉/分鐘的轉速攪拌5～20分鐘。(2)將攪拌後的物料及3.6～18%的載體一起放入雙輥煉膠機中，於90～150℃的溫度下混煉8～20分鐘。
6.一種玻璃微珠塑料填充母料的加工工藝，其特徵在於先將72～90%的含水量小於0.5%的玻璃微珠放入高速捏合機中，再加入0.3～2.7%的表面處理劑，控制捏合機的溫度於80～140℃的範圍內，以500～2000轉/分鐘的轉速攪拌5～20分鐘，加入3.6～18%的載體，繼續攪拌至勻勻，然後於擠出機內混煉擠出，擠出機的溫度為1段 80～90℃2段 110～120℃3段 110～140℃機頭(出料頭) 120～140℃(以上百分數均為重量百分比)。
全文摘要
本發明涉及一種玻璃微珠塑料填充母料及其加工工藝。該母料是由72～90％的玻璃微珠，3.6～20％的載體，0.3～2.7％的表面處理劑，3.7～13.5％的分散劑經過高速捏合機捏合，雙輥煉膠機混煉(或擠出機擠出)後，經切粒而製得的。該母料具有用途廣，用於聚烯烴的填充量大，比重輕，成本低，使用衛生方便，加工性能好等特點。
文檔編號B29B15/08GK1040166SQ8810606
公開日1990年3月7日 申請日期1988年8月10日 優先權日1988年8月10日
發明者鄭玉嬰, 林為, 江經浪 申請人:福州市塑料科學技術研究所