[发明专利]一种聚烯烃基纳米级滑石粉功能母粒及其制造方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及聚烯烃材料与非金属矿物无机填料复合母粒，特别是一种聚烯烃基纳米级滑石粉功能母粒及其制造方法和设备。

背景技术

众所周知，非金属矿工业的发展呈现新的热点，在高分子材料组合物中非金属矿物填料的应用占有重要的地位，能够赋予高分子材料某些特殊的物理、化学性能。由于无机非金属矿物填料与有机高聚物基质的界面性质不同，相容性差在基料中难以均匀分散，直接应用填充往往容易导致材料某些力学性能下降，因此表面改性非金属矿物填料在高分子材料中的应用技术日趋广泛，表面改性、改性工艺设备、改性产品的应用性能的研究开发技术日趋活跃，即超细化和表面活性化以及改性工艺、设备的多种多样的非金属矿物被发掘出来得到研究并加以利用。

在所有的非金属矿填料中滑石粉的硬度最低、大量使用时对塑料加工机械设备的磨损最轻。滑石粉最大的优势是层状结构具有较大的径厚比，其复合物使填充塑料可起到增强作用，提高材料的刚度、硬度、耐热性等诸多性能。由于其片层之间只存在较弱的范德华力作用，容易在混炼时因强剪切而产生相对滑移，且由于滑石粉层片表面的氧原子处于原子价饱和状态，因而表面活性较低。尽管粉碎过程中因机械性折断可能使层片边缘产生少量破坏原子价，也不能从根本上改变其层片活性低的状况，难于同偶联剂反应形成相应的力学作用层，故对滑石粉的表面处理是个技术难题，用高速混和机进行滑石粉表面处理是十分重要。

目前的聚烯烃材料与滑石粉功能母粒的制造方法是：将聚烯烃基料（如：PP或PE或POE）同滑石粉颗粒加入混和机进行混和（也可以同时加入添加剂，如：抗热氧老化稳定剂），混和后的物料送入单螺杆挤出机以连续挤出条状物料，最后将挤出机挤出的条状物料进行切粒处理以形成功能母粒。

上述方法只能针对微米级以上的滑石粉材料进行母粒制备，而在纳米级滑石粉材料用于制造产品时又会产生新的问题。所述的纳米级滑石粉的单颗粒径为1-100nm，它与微米级的应用效果明显不同，纳米粒子分散均匀的情况下填充量越大复合材料的表现粘度越低，流动性越好，经表面处理后能改善加工成型工艺性能和物理力学性能。由于纳米粒子比表面积大、表面活性大的特点极易团聚，而纳米粒子在塑料中分散程度会直接影响纳米界面的粘接强度，也对材料的性能有很大的影响。

由于上述情况，目前尚没有聚烯烃基纳米级滑石粉功能母粒的产品出现，特别是现有微米级产品的制造方法和设备无法克服纳米级滑石粉粒子极易团聚的问题。因此，如何解决纳米级滑石粉粒子团聚问题，是纳米级滑石粉粒子在聚烯烃基体中达到均匀分布、分散就成了影响复合材料性能的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚烯烃基纳米级滑石粉功能母粒及其制造方法和设备，主要解决纳米级滑石粉粒子在制造中的团聚问题，使纳米级滑石粉粒子在聚烯烃基体中达到均匀分布、分散，有利于实现大规模工业化生产。

为实现上述目的，本发明是这样实现的。

一种聚烯烃基纳米级滑石粉功能母粒，其特征在于它是采用聚烯烃塑料作为主体原料与纳米级滑石粉组成复合体系；复合体系的具体组成是：聚烯烃塑料100重量份、纳米级滑石粉300-500重量份、抗热氧老化稳定剂0.5-2.5重量份和表面改性偶联剂0.2-1.2重量份。

所述的聚烯烃基纳米级滑石粉功能母粒，其特征在于所述的聚烯烃塑料为PP或PE或POE。

所述的聚烯烃基纳米级滑石粉功能母粒，其特征在于所述的抗热氧老化稳定剂是1010和/或DLTP。当1010和DLTP复合组成抗热氧老化稳定剂时，可分别按照0.2-1.0重量份1010和0.3-1.5重量份加入复合体系。

所述的聚烯烃基纳米级滑石粉功能母粒，其特征在于所述的表面改性偶联剂是硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂或铝钛复合偶联剂或长链硅烷偶联剂和硅硼镁复合偶联剂。

一种聚烯烃基纳米级滑石粉功能母粒的制造方法，其特征在于它包括如下步骤。

步骤一：将复合体系中原料按上述的组成比例加入高速混和机进行高速混和。

步骤二：将混合后原料输入到斗式密炼机进行密炼塑化。

步骤三：将经过密炼塑化后的物料通过双腕螺杆喂料机送入到双螺杆排气式挤出机并挤出条状物料。

步骤四：将双螺杆排气式挤出机的条状物料进行切粒处理。

所述的聚烯烃基纳米级滑石粉功能母粒的制造方法，其特征在于还包括步骤五：经磨面切粒后的物料经多极旋风冷却后振动筛整粒。

所述的聚烯烃基纳米级滑石粉功能母粒的制造方法，其特征在于所述的步骤二中密炼塑化后的物料先通过自动翻斗提升机输送到双腕螺杆喂料机。