利用原位接枝聚合製備聚乙烯/納米硫酸鋇母料的方法與流程
2024-01-21 17:03:15
本發明涉及一種利用原位接枝聚合製備聚乙烯/納米硫酸鋇母料的方法，屬於塑料改性技術領域。
背景技術：
塑料填充改性母料自二十世紀八十年代初投入市場以來，由於其價格低廉，產品性能優異，可改善塑料製品的某些物理特性，替代合成樹脂，且生產工藝簡單、投資較小、具有顯著的經濟效益和社會效益。因而，塑料填充改性母料是近年來發展最快的塑料工業中的新行業，已成為塑料加工工業的重要部分和塑料製品的主要添加材料之一。我國已成為塑料製品生產的世界大國，僅次於美國，年產量超過4000萬噸，而且還在以兩位數的增長速度持續快速地發展著。塑料製品的大量使用，在帶給人類社會方便、快捷、實用和高效的同時，也因在使用後被隨意丟棄或在回歸自然時會對生態環境帶來不良影響，特別是地膜、塑料包裝袋等一次性使用塑料製品無論是殘留在土壤中，還是作為固體垃圾一部分被填埋、焚燒都會給生態環境帶來問題，被社會稱之為「白色汙染」。隨著環保意識的增強，尋求解決白色汙染的呼聲逐漸高漲，而無機粉體改性高分子聚合物是行之有效的方法之一，如日本方便袋國標要求其中碳酸鈣含量必須30％以上，這樣不僅節約有限的石油資源，而且有利於環保。合成的納米硫酸鋇形狀為近似球型，平均半徑小於半波長，因此納米硫酸鋇填充聚乙烯母粒的透明性好，光澤度高，同時納米效應起到了增強增韌作用，近年來得到了迅猛發展。中國發明專利CN201110083111.x公開了一種亞納米增強增韌透明母料及其製備方法，所採用無機粉體為亞納米級的硫酸鋇粉體，為實現亞納米硫酸鋇粉體在聚乙烯中的有效分散，先在高速混合機中添加偶聯劑處理粉體，同時需要分散劑和潤滑劑幫助分散，但在下遊應用中易析出小分子物質，影響薄膜質量；中國發明專利CN201410741405.0公開了一種透明膜用填充母料及其製備方法，所採用沉澱硫酸鋇粉體的平均粒徑為0.2-0.25um，用矽酮為分散潤溼劑，避免了小分子的析出，但成本高昂。同時由於納米硫酸鋇為中性惰性物質，很難活化，易團聚，尤其是在填充量高達80％以上的母料上應用時，總是出現加工困難、加工設備電流大、分散性差、易黃變等缺點。在下遊薄膜應用中易出現分散不開的白點，添加量大於20％霧化現象嚴重等問題。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是，提供一種納米硫酸鋇填充量大，環保易降解且加工容易、易分散、不易黃變，在薄膜中應用時透明性好、不會出現白點及霧化現象的利用原位接枝聚合製備聚乙烯/納米硫酸鋇母料的方法。為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為：利用原位接枝聚合製備聚乙烯/納米硫酸鋇母料的方法，其特徵在於：包括以下步驟：S1，矽包覆：用水稀釋納米硫酸鋇為濃度20～50wt％的漿液，在漿液中加入按P205與納米硫酸鋇的重量比為0.1～0.5：100的六偏磷酸鈉溶液，高速分散30～60min，升溫到70～90℃，用氫氧化鈉調節溶液PH值為7～10，按重量比Si:納米硫酸鋇＝0.5～2:100加入矽酸鈉溶液和硫酸溶液，矽酸鈉溶液和硫酸溶液的摩爾比為1:1，保持PH值在7～10之間，攪拌熟化30-60min；得矽包覆的納米硫酸鋇料漿；S1的反應機理可以用化學方程式表示如下：Na2Si03+H2S04+(n-1)H20＝Si02·nH2O↓+3Na2S04S2，矽烷偶聯：將乳化後的0.5～2wt％的乙烯基矽烷有機包膜劑加入到S1得到的矽包覆的納米硫酸鋇料漿中，攪拌40min後，壓濾水洗、乾燥、粉碎後即得到矽烷處理納米硫酸鋇；S2的反應機理可以用化學方程式表示如下：S3，原位接枝聚合：將90～70wt％矽烷處理納米硫酸鋇，0.1～1wt％引發劑，1～2wt％的聚乙烯蠟和餘量的聚乙烯顆粒加入高速混合機中混合均勻，打成沙粒狀，然後加入雙螺杆擠出機原位接枝聚合，擠出後風冷造粒，即得到原位接枝聚合聚乙烯/納米硫酸鋇母料。S3的反應機理可以用化學方程式表示如下：RO-OR→2RO.-(CH2-CH2-CH2)n-+RO.→-(CH2-CH-CH2)n-+ROH-(CH2-CH-CH2)n-+CH2＝CH-Si(OR)3→-(CH2-CH-CH2)n-∣CH2-CH-Si(OR)3所述乙烯基矽烷包括乙烯基三甲氧基矽烷，乙烯基三乙氧基矽烷和乙烯基三-β-甲氧基乙氧基-矽烷中的一種或幾種。所述引發劑包括過氧化苯甲醯和/或過氧化二異丙苯。所述聚乙烯顆粒包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性聚乙烯和茂金屬聚乙烯中的一種或幾種。所述乾燥包括閃蒸乾燥。所述粉碎包括氣流粉碎。本發明提供的一種利用原位接枝聚合製備聚乙烯/納米硫酸鋇母料的方法，採用的矽烷偶聯和原位接枝聚合的工藝，使納米硫酸鋇與聚乙烯成為有機一體，解決了納米硫酸鋇在聚乙烯母料中的分散問題，避免了塑料製品在使用填充母粒後力學性能下降；此製備工藝，不需要添加小分子偶聯劑和潤滑劑，解決了膜製品透光率下降霧度上升，白化現象嚴重的問題，避免了小分子物質析出，可用於食品和醫藥包裝。具體實施方式為使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面進一步闡述本發明。實施例1：利用原位接枝聚合製備聚乙烯/納米硫酸鋇母料的方法，其特徵在於：包括以下步驟：S1，矽包覆：用水稀釋納米硫酸鋇為濃度20wt％的漿液，在漿液中加入按P205與納米硫酸鋇的重量比為0.1：100的六偏磷酸鈉溶液，高速分散30min，升溫到70℃，用氫氧化鈉調節溶液PH值為7，按重量比Si:納米硫酸鋇＝0.5:100加入矽酸鈉溶液和硫酸溶液，矽酸鈉溶液和硫酸溶液的摩爾比為1:1，保持PH值在7之間，攪拌熟化30min；得矽包覆的納米硫酸鋇料漿；S2，矽烷偶聯：將乳化後的0.5wt％的乙烯基矽烷有機包膜劑加入到S1得到的矽包覆的納米硫酸鋇料漿中，攪拌40min後，壓濾水洗、乾燥、粉碎後即得到矽烷處理納米硫酸鋇；S3，原位接枝聚合：將90wt％矽烷處理納米硫酸鋇，0.1wt％引發劑，1w...