一種螺杆清洗劑及其製備方法與流程

2023-05-02 00:47:26 4

本發明涉及高分子材料加工領域，具體是一種螺杆清洗劑及其製備方法的製備方法。
背景技術：
：在塑料加工領域，擠出成型、注塑成型以及吹塑成型是幾種最常見的螺杆加工設備。在加工生產過程中，樹脂會在螺杆中滯留，在熱與氧氣的作用下會不斷地發生降解，最終碳化沉積於機筒與螺杆上。此外，當更換樹脂品種或者製品顏色時，設備中也會殘留一些原料。為了確保產品的質量，通常需要對加工設備進行清洗而去除這些殘留物。目前，螺杆清洗劑在清洗效率、環保、成本等方面都存在一定的局限性，例如環保型的清洗劑，普遍清洗效率較低；有機溶劑型螺杆清洗劑，雖然提高了清洗效率卻存在環境汙染的問題；而且由於材料種類繁多，化學清洗方法同一個配方往往只能對幾類材料有效，普遍適用性不強。物理摩擦型的螺杆清洗劑環境汙染小，清洗效果良好，但是在清洗過程中摩擦劑也相應加快機械錶面磨損。因而如果有合適的摩擦劑，物理清洗方法是對化學清洗方法一個很好的補充。目前，最常用的摩擦劑是碳酸鈣，它是一類兼具減摩抗磨性能的綠色添加劑，是一種有效且成本較低的摩擦劑。但存在諸多不足，直接使用往往不理想。這是因為摩擦劑的形狀、晶體結構、尺寸因素都會對摩擦性能造成影響。形狀不規則的粒子較形狀規則的粒子有較大的摩擦值，粒度通常在2~15um較為適宜。而重質碳酸鈣(gcc)，顆粒表面稜角分明，磨耗值較高，對設備磨損較大。所以有必要對其進行改性，增強其自潤滑性以減少外摩擦力。本發明藉助表面沉積的方法，將輕質碳酸鈣(pcc)粒子（橢球型為主）沉澱在重質碳酸鈣(gcc)表面，其中最佳的gcc以方解石粉碎得到。實現對gcc表面包覆，大大增加gcc表面的粗糙度和比表面積，鈍化銳角，摩擦係數適中。再經復配改性劑包覆，在複合型碳酸鈣微粒表面形成了一層潤滑層，改善其在清洗劑中的分散性能。結合各種助劑的輔助作用，有助於螺杆中殘留的塑料或積碳軟化，可以提高清洗劑的溶解能力。因而本發明的產品既能有效去除螺杆中的殘餘料和積碳，又能避免過多地磨損設備。技術實現要素：針對現有技術的不足，本發明的目的是提供了一種螺杆清洗劑及其製備方法的製備方法。為了實現本發明，採用如下技術方案：一種螺杆清洗劑，其特徵在於，按重量百分比配方如下：聚烯烴類基材30~70摩擦劑20~60表面活性劑2~10潤滑劑1~7抗氧劑0.5~2發泡劑1~10發泡助劑0.5~5。所述摩擦劑為改性的碳酸鈣，其是將輕鈣包覆在重鈣表面，再用改性劑對其表面進行改性，製備步驟如下：(1)在反應釜中按配比加入晶型控制劑、ph調節劑、ca2+溶液和重鈣(gcc)，開動攪拌器，轉速600~1200rpm，控制溫度在20~60℃，通入co2，當反應漿液ph＝7.5~8.0時，通入co2流量減半，直至反應漿液ph＝6.5~7.0時，停止通氣，結束反應，得到包覆gcc漿液，經板框壓濾、濾餅烘乾、粉碎過篩，獲得複合型碳酸鈣微粒，備用；(2)在反應釜中加入乙撐雙硬脂醯胺(ebs)，升溫至150~160℃熔解，然後加入聚乙二醇，攪拌2~6min後將反應釜降溫至60~70℃，再加入硬酯酸，最後將甲基乙烯基矽油、吐溫、乙酸乙酯一次性加入反應釜中，並攪拌6~12min，即得改性劑；(3)按配比將步驟(1)製備的複合型碳酸鈣微粒與步驟(2)製備的改性劑加到高混機中，轉速600~2000rpm，10~60min得到改性後的摩擦劑；所述步驟(1)晶形控制劑至少有一種選自茶多糖、大豆多糖或竹葉多糖的水溶性植物多糖及其衍生物，添加量為重鈣(gcc)質量的1~2%；所述步驟(1)ph調節劑濃度為20wt％的氨水，其添加量為步驟(1)的反應漿液總體積1~2%；所述步驟(1)重鈣(gcc)粒徑為2~40μm；所述ca2+溶液是將氯化鈣、硝酸鈣中的一種或者兩種溶於水配置成ca2+濃度為0.05~0.50mol/l的溶液；所述m(gcc):m(cax2)=(2~10):1，其中x=cl或no3；所述步驟(1)co2流量為1.0~5.0l/min；所述步驟(2)改性劑組分按質量比為：硬酯酸60~75、乙撐雙硬脂醯胺(ebs)5~9、甲基乙烯基矽油4~10、吐溫4~7、聚乙二醇10~15、乙酸乙酯0.5~2，改性劑添加量為步驟(1)的複合型碳酸鈣微粒的0.5~3wt％。所述聚烯烴類基材為聚乙烯類的材料或者聚丙烯類的材料。所述表面活性劑為失水山梨醇脂肪酸酯(司盤)、月桂醇醚磷酸酯、二乙二醇丁醚中的一種或多種。所述潤滑劑為氧化聚乙烯蠟、硬酯酸、硬酯酸鎂、白油中的一種或多種。所述抗氧劑為三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯(168)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)、雙季戊四醇二亞磷酸酯(626)中的一種或多種。所述發泡劑為碳酸氫鈉、偶氮二甲醯胺(ac)、異氰酸酯中的一種或多種；所述發泡助劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、氧化鋅、氧化鋇中的一種或多種。所述螺杆清洗劑用摩擦劑的磨耗值為12.0~21.0mg。本發明所述的一種螺杆清洗劑的製備方法，包括以下步驟：(1)按照配方，稱取聚烯烴樹脂、摩擦劑、表面活性劑、潤滑劑、抗氧劑、發泡劑、發泡助劑，並加入高混機中，在80-120℃條件下，保持轉速600-2000rpm，高速攪拌5-30min；(2)將步驟（1）獲得的高混均勻的聚烯烴樹脂、摩擦劑、表面活性劑、潤滑劑、抗氧劑、發泡劑、發泡助劑加入到雙螺杆擠出機中進行加工，螺杆擠出機參數為：一區90-110℃，二區100-130℃，三區120-140℃，四區130-150℃，五區140-160℃，六區150-170℃，七區160-180℃、八區170-190℃、九區170-210℃，機頭165-200℃，轉速為10-300rpm，擠出造粒，即為螺杆清洗劑。具體地說，本發明採用如下技術方案：一種螺杆清洗劑，其特徵在於，按重量百分比配方如下：聚烯烴類基材30~70摩擦劑20~60表面活性劑2~10潤滑劑1~7抗氧劑0.5~2發泡劑1~10發泡助劑0.5~5。所述摩擦劑為改性的碳酸鈣，其是將輕鈣包覆在重鈣表面，再用改性劑對其表面進行改性，製備步驟如下：(1)在反應釜中按配比加入晶型控制劑、ph調節劑、ca2+溶液和重鈣(gcc)，開動攪拌器，轉速600~1200rpm，控制溫度在20~60℃，通入co2，當反應漿液ph＝7.5~8.0時，通入co2流量減半，直至反應漿液ph＝6.5~7.0時，停止通氣，結束反應，得到包覆gcc漿液，經板框壓濾、濾餅烘乾、粉碎過篩，獲得複合型碳酸鈣微粒，備用。(2)在反應釜中加入乙撐雙硬脂醯胺(ebs)，升溫至150~160℃熔解，然後加入聚乙二醇，攪拌2~6min後將反應釜降溫至60~70℃，再加入硬酯酸，最後將甲基乙烯基矽油、吐溫、乙酸乙酯一次性加入反應釜中，並攪拌6~12min，即得改性劑。(3)按配比將步驟(1)製備的複合型碳酸鈣微粒與步驟(2)製備的改性劑加到高混機中，轉速600~2000rpm，10~60min得到改性後的摩擦劑。所述步驟(1)晶形控制劑至少有一種選自茶多糖、大豆多糖或竹葉多糖的水溶性植物多糖及其衍生物，添加量為重鈣(gcc)質量的1~2%。所述步驟(1)ph調節劑濃度為20wt％的氨水，其添加量為步驟(1)的反應漿液總體積1~2%；所述步驟(1)重鈣(gcc)粒徑為2~40μm。所述ca2+溶液是將氯化鈣、硝酸鈣中的一種或者兩種溶於水配置成ca2+濃度為0.05~0.50mol/l的溶液。所述m(gcc):m(cax2)=(2~10):1，x=cl，no3。所述步驟(1)co2流量為1.0~5.0l/min。所述步驟(2)改性劑組分按質量比為：硬酯酸60~75、乙撐雙硬脂醯胺(ebs)5~9、甲基乙烯基矽油4~10、吐溫4~7、聚乙二醇10~15、乙酸乙酯0.5~2，改性劑添加量為步驟(1)的複合型碳酸鈣微粒的0.5~3wt％。一種螺杆清洗劑的製備方法，包括以下步驟：(1)按照配方，稱取聚烯烴樹脂、摩擦劑、表面活性劑、潤滑劑、抗氧劑、發泡劑、發泡助劑，並加入高混機中，在80-120℃條件下，保持轉速600-2000rpm，高速攪拌5-30min。(2)將步驟（1）獲得的高混均勻的聚烯烴樹脂、摩擦劑、表面活性劑、潤滑劑、抗氧劑、發泡劑、發泡助劑加入到雙螺杆擠出機中進行加工，螺杆擠出機參數為：一區90-110℃，二區100-130℃，三區120-140℃，四區130-150℃，五區140-160℃，六區150-170℃，七區160-180℃、八區170-190℃、九區170-210℃，機頭165-200℃，轉速為10-300rpm，擠出造粒，即為螺杆清洗劑。所述聚烯烴類基材為聚乙烯類的材料或者聚丙烯類的材料。所述表面活性劑為失水山梨醇脂肪酸酯(司盤)、月桂醇醚磷酸酯、二乙二醇丁醚中的一種或多種。所述潤滑劑為氧化聚乙烯蠟、硬酯酸、硬酯酸鎂、白油中的一種或多種。所述抗氧劑為三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯(168)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)、雙季戊四醇二亞磷酸酯(626)中的一種或多種。所述發泡劑為碳酸氫鈉、偶氮二甲醯胺(ac)、異氰酸酯中的一種或多種；所述發泡助劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、氧化鋅、氧化鋇中的一種或多種。所述螺杆清洗劑用摩擦劑的磨耗值為12.0~21.0mg。採用上述技術方案後，本發明具有如下特點和優點：該螺杆清洗劑以聚烯烴材料為基材，加入自製摩擦係數適中的摩擦劑，復配一定量表面活性劑、潤滑劑、抗氧化劑、發泡劑、發泡助劑而成。其中含有的摩擦係數適中的摩擦劑，能夠與在機筒產生強烈的摩擦從而清洗機筒內腹腔表面和螺杆上的粘著物，同時還可以避免過多地磨損設備；表面活性劑可快速滲透附著在螺杆料筒的死角、縫隙上的積料或者積碳，將其清洗乾淨，提高了螺杆清洗劑的清洗效果；潤滑劑用於防止螺杆清洗劑過多殘留在螺杆料筒內，減少二次汙染；抗氧劑用於降低螺杆清洗劑在生產與儲存過程中的老化、失效；該清洗劑中的發泡劑在加熱的料筒中，由於受熱而發泡膨脹，增大清洗劑的體積，提高了清洗劑與料筒的接觸摩擦，同時還可以減少螺杆清洗劑的用量。具體實施方式下述實施例中的ca2+溶液採用氯化鈣或硝酸鈣溶液均可。實施例1在反應釜中加入150g竹葉多糖、3l20wt％的氨水、200l0.1mol/l的ca2+溶液和10kg重鈣(gcc)，開動攪拌器，轉速1000rpm，控制溫度在20℃，以1.0l/min通入co2，當反應漿液ph＝8.0時，通入co2流量減半，當反應漿液ph＝7.0時，停止通氣，結束反應，得到包覆gcc漿液，板框壓濾、濾餅烘乾，粉碎過篩，獲得複合型碳酸鈣微粒，備用。在反應釜中加入10g乙撐雙硬脂醯胺(ebs)，升溫至150℃熔解，然後加入20g聚乙二醇，攪拌3min後將反應釜降溫至70℃，再加入250g硬酯酸，最後將10ml甲基乙烯基矽油、9ml吐溫、1ml乙酸乙酯一次性加入反應釜中，並攪拌8min，即是改性劑。按配比將2kg上述製得的複合型碳酸鈣微粒與40g改性劑加到高混機中，轉速1600rpm，高混10min即是摩擦劑。按照配方：60份高密度聚乙烯、30份摩擦劑、4份失水山梨醇脂肪酸酯(司盤)、2份氧化聚乙烯蠟、1份三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯(168)、2份偶氮二甲醯胺(ac)、1份硬脂酸鋅，共稱取5kg，並加入高混機中，在100℃條件下，保持轉速2000rpm，高速攪拌15min。將高混均勻的各種原料加入到螺杆擠出機中進行加工，螺杆擠出機參數為：一區100℃，二區110℃，三區130℃，四區145℃，五區160℃，六區170℃，七區180℃、八區190℃、九區190℃，機頭185℃，轉速為150rpm，擠出造粒，即為螺杆清洗劑。實施例2在反應釜中加入150g茶多糖、3l20wt％的氨水、200l0.3mol/l的ca2+溶液和10kg重鈣(gcc)，開動攪拌器，轉速1200rpm，控制溫度在50℃，以4.0l/min通入co2，當反應漿液ph＝8.0時，通入co2流量減半，當反應漿液ph＝7.0時，停止通氣，結束反應，得到包覆gcc漿液，板框壓濾、濾餅烘乾，粉碎過篩，獲得複合型碳酸鈣微粒，備用。在反應釜中加入10g乙撐雙硬脂醯胺(ebs)，升溫至150℃熔解，然後加入20g聚乙二醇，攪拌2min後將反應釜降溫至70℃，再加入250g硬酯酸，最後將10ml甲基乙烯基矽油、9ml吐溫、1ml乙酸乙酯一次性加入反應釜中，並攪拌6min，即是改性劑。按配比將2kg上述製得的複合型碳酸鈣微粒與20g改性劑加到高混機中，轉速1100rpm，高混20min即是摩擦劑。按照配方：40份線性低密度聚乙烯、44份摩擦劑、6份二乙二醇丁醚、3份硬酯酸、1.5份四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)、4份碳酸氫鈉、1.5份氧化鋅，共稱取5kg，並加入高混機中，在110℃條件下，保持轉速1500rpm，高速攪拌20min。將高混均勻的各種原料加入到螺杆擠出機中進行加工，螺杆擠出機參數為：一區105℃，二區120℃，三區130℃，四區140℃，五區150℃，六區165℃，七區175℃、八區180℃、九區180℃，機頭175℃，轉速為120rpm，擠出造粒，即為螺杆清洗劑。實施例3在反應釜中加入200g竹葉多糖、3l20wt％的氨水、200l0.25mol/l的ca2+溶液和10kg重鈣(gcc)，開動攪拌器，轉速1000rpm，控制溫度在25℃，以2.0l/min通入co2，當反應漿液ph＝8.0時，通入co2流量減半，當反應漿液ph＝6.5時，停止通氣，結束反應，得到包覆gcc漿液，板框壓濾、濾餅烘乾，粉碎過篩，獲得複合型碳酸鈣微粒，備用。在反應釜中加入10g乙撐雙硬脂醯胺(ebs)，升溫至150℃熔解，然後加入20g聚乙二醇，攪拌4min後將反應釜降溫至70℃，再加入130g硬酯酸，最後將10ml甲基乙烯基矽油、9ml吐溫、1ml乙酸乙酯一次性加入反應釜中，並攪拌7min，即是改性劑。按配比將2kg上述製得的複合型碳酸鈣微粒與50g改性劑加到高混機中，轉速1600rpm，高混10min即是摩擦劑。按照配方：38份低密度聚乙烯、45份摩擦劑、6份失水山梨醇脂肪酸酯(司盤)、5份硬酯酸鎂、0.8份三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯(168)、4份碳酸氫鈉、1.2份氧化鋇，共稱取5kg，並加入高混機中，在100℃條件下，保持轉速2000rpm，高速攪拌20min。將高混均勻的各種原料加入到螺杆擠出機中進行加工，螺杆擠出機參數為：一區100℃，二區120℃，三區130℃，四區140℃，五區150℃，六區165℃，七區175℃、八區180℃、九區180℃，機頭175℃，轉速為130rpm，擠出造粒，即為螺杆清洗劑；實施例4在反應釜中加入150g茶多糖、3l20wt％的氨水、200l0.1mol/l的ca2+溶液和10kg重鈣(gcc)，開動攪拌器，轉速1000rpm，控制溫度在20℃，以1.0l/min通入co2，當反應漿液ph＝8.0時，通入co2流量減半，當反應漿液ph＝7.0時，停止通氣，結束反應，得到包覆gcc漿液，板框壓濾、濾餅烘乾，粉碎過篩，獲得複合型碳酸鈣微粒，備用。在反應釜中加入18g乙撐雙硬脂醯胺(ebs)，升溫至150℃熔解，然後加入30g聚乙二醇，攪拌4min後將反應釜降溫至65℃，再加入130g硬酯酸，最後將14ml甲基乙烯基矽油、6.8ml吐溫、1.2ml乙酸乙酯一次性加入反應釜中，並攪拌8min，即是改性劑。按配比將2kg上述製得的複合型碳酸鈣微粒與30g改性劑加到高混機中，轉速1600rpm，高混15min即是摩擦劑。按照配方：36份聚丙烯、50份摩擦劑、4.5份月桂醇醚磷酸酯、2份白油、1.2份雙季戊四醇二亞磷酸酯(626)、4.5份異氰酸酯、1.8份硬脂酸鈣，共稱取5kg，並加入高混機中，在105℃條件下，保持轉速1800rpm，高速攪拌15min。將高混均勻的各種原料加入到螺杆擠出機中進行加工，螺杆擠出機參數為：一區110℃，二區125℃，三區145℃，四區165℃，五區180℃，六區190℃，七區195℃、八區200℃、九區200℃，機頭190℃，轉速為180rpm，擠出造粒，即為螺杆清洗劑；對比實例1在反應釜中150g竹葉多糖、3l20wt％的氨水、200l0.1mol/l的ca2+溶液，開動攪拌器，轉速1000rpm，控制溫度在20℃，以1.0l/min通入co2，當反應漿液ph＝8.0時，通入co2流量減半，當反應漿液ph＝7.0時，停止通氣，結束反應，得到碳酸鈣漿液，板框壓濾、濾餅烘乾，粉碎過篩製得輕鈣粉末。在反應釜中加入18g乙撐雙硬脂醯胺(ebs)，升溫至150℃熔解，然後加入30g聚乙二醇，攪拌4min後將反應釜降溫至65℃，再加入130g硬酯酸，最後將14ml甲基乙烯基矽油、6.8ml吐溫、1.2ml乙酸乙酯一次性加入反應釜中，並攪拌8min，即是改性劑。按配比將2kg上述製得的輕鈣粉末與30g改性劑加到高混機中，轉速1600rpm，高混15min即是摩擦劑。按照配方：36份聚丙烯、50份摩擦劑、4.5份月桂醇醚磷酸酯、2份白油、1.2份雙季戊四醇二亞磷酸酯(626)、4.5份異氰酸酯、1.8份硬脂酸鈣，共稱取5kg，並加入高混機中，在105℃條件下，保持轉速1800rpm，高速攪拌15min。將高混均勻的各種原料加入到螺杆擠出機中進行加工，螺杆擠出機參數為：一區110℃，二區125℃，三區145℃，四區165℃，五區180℃，六區190℃，七區195℃、八區200℃、九區200℃，機頭190℃，轉速為180rpm，擠出造粒，即為螺杆清洗劑。對比實例2在反應釜中加入18g乙撐雙硬脂醯胺(ebs)，升溫至150℃熔解，然後加入30g聚乙二醇，攪拌4min後將反應釜降溫至65℃，再加入130g硬酯酸，最後將14ml甲基乙烯基矽油、6.8ml吐溫、1.2ml乙酸乙酯一次性加入反應釜中，並攪拌8min，即是改性劑。按配比將2kg重鈣與上述製得的30g改性劑加到高混機中，轉速1600rpm，高混15min即是摩擦劑。按照配方：36份聚丙烯、50份摩擦劑、4.5份月桂醇醚磷酸酯、2份白油、1.2份雙季戊四醇二亞磷酸酯(626)、4.5份異氰酸酯、1.8份硬脂酸鈣，共稱取5kg，並加入高混機中，在105℃條件下，保持轉速1800rpm，高速攪拌15min。將高混均勻的各種原料加入到螺杆擠出機中進行加工，螺杆擠出機參數為：一區110℃，二區125℃，三區145℃，四區165℃，五區180℃，六區190℃，七區195℃、八區200℃、九區200℃，機頭190℃，轉速為180rpm，擠出造粒，即為螺杆清洗劑。表1實施例和對比實例各組分用量一覽表(單位：重量份)將上述各實施例製得的螺杆清洗劑對雙螺杆擠出機進行清洗：該擠出機進行紅色母料的生產，生產結束後，向擠出機中加入上述螺杆清洗劑，不斷進行清洗，直到擠出物不含有紅色為止，記錄清洗劑的用量。表2實施例與對比實例各項性能指標與純樹脂清洗相比，節省清洗用料實施例1≥50%實施例2≥70%實施例3≥65%實施例4≥80%對比實例1≥30%對比實例2≥55%當前第1頁12