[发明专利]一种多尺度复合功能母粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及塑料工业技术领域，尤其涉及一种多尺度复合功能母粒及其制备方法。

背景技术

塑料母粒是指由超出常规添加量(多为50wt％以上)的塑料助剂加入载体树脂中而制得的一种新型塑料成型加工助剂。在成型塑料制品时，可直接加入母粒，使制品达到预定的性能。使用塑料母粒可以简化生产工艺，减少粉尘飞扬，减小设备的磨损，节省原料，使原料混合方便、混炼质量均匀，从而提高生产效率及制品的性能指标。因此，塑料母粒对推动塑料工业的迅猛发展起了很大作用。

滑石粉，其结构呈片状或鳞片状，属单斜晶系，在已知矿物中滑石粉的硬度最小，对塑料加工设备使用寿命有利。滑石粉应用于塑料改性，在提高刚性的同时，耐热性能也有相应的提高，从而提高热变形温度。但是滑石粉的添加含量增大，复合材料的拉伸强度会下降，此外，复合材料的冲击韧性和光泽也有明显的下降。

晶须是一种纤维状的单晶材料，其晶体结构完整，内部缺陷较少，纯度高，直径细小，具有高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、轻量等特性，而且在电、光、磁学等方面也表现出不同的性能，广泛应用于各种高性能先进复合材料。亚微观尺寸的晶须填充聚合物，不但与聚合物能产生显著的增强效果，而且对聚合物基体的成型加工影响较小，加工流动性好，可以实现聚合物的显微增强、各向同性、高表面质量等。

近年来，由于无机超微细滑石粉及晶须状无机填料，尤其是纳米尺寸填料可以大幅改善塑料制品的性能同时降低原料成本，其使用得到了改性塑料行业的极大重视，且使用量越来越大。

然而，目前超微细无机填充改性塑料，大多都是直接添加，或者首先通过密炼-单螺杆挤出工艺制备超微细无机母粒，然后添加。这两种方式都会带来粉体飞扬对环境形成二次污染的问题，并且还存在着工艺不连续、计量不准确、产品性能不稳定等问题。

现有的双螺杆制备工艺是工业上最常用的塑料复合加工手段，可以实现产品的连续生产、精确计量等，但是在高填充母粒制备过程中，由于超微细无机粉体的松装密度极小，采用一般的双螺杆挤出机，高填充的喂料将是一个大问题，难以实现填充量大于75wt％的超微细无机功能母粒的制备。

然而，随着现代工业的发展,对生产环境及超微细无机填料综合性能提出了越来越高的要求，特别是高细度、高品质的超微细无机功能母粒，有着更加广泛的应用，在国内外市场上供不应求。

现有的产品、制备方法，均不能满足市场的需求，所以攻破高细度、高品质的超微细无机复合功能母粒的制备的关键技术已经迫在眉睫。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种以滑石粉及金属氧化物须晶为主要成分、并可提高母粒和应用树脂载体间的相容性、产品性能稳定的多尺度复合功能母粒。

本发明的目的还在于提供该多尺度复合功能母粒的制备方法，以解决高填充喂料、计量及连续生产的问题，减少粉尘飞扬，并容易产业化。

本发明的上述目的是通过如下技术方案来实现的：

一种多尺度复合功能母粒，其由如下重量份数的原料而制成：

滑石粉20～80份

晶须10～70份

载体8～40份；

所述的滑石粉粒径为50nm-3μm。

所述的晶须为Al₂O₃、CaSO₄、ZnO、MgSO₄晶须的一种或两种，晶须长度为5-100μm，平均直径为20nm-3μm。

所述的载体为塑料、热塑性弹性体的一种或两种。

所述的塑料为聚丙烯、聚乙烯、尼龙的一种或两种。

所述的热塑性弹性体为聚氨酯类弹性体TPU、烯烃类弹性体、氯乙烯类弹性体中的一种或两种。

一种上述的多尺度滑石粉/晶须功能母粒的制备方法，其包括以下步骤：

(1)按照设定比例准确称量原料，备料：

滑石粉20～80份

晶须10～70份

载体8～40份

(2)预混合、加料：将40-100％的滑石粉和全部载体通过在高速混合机中进行预混合后加入双螺杆挤出机的主喂料口喂料，之后将其余的滑石粉和0-50％的晶须在高速混合机中进行预混合后通过双螺杆挤出机第一侧喂料口喂料，之后将剩下全部的晶须通过第二侧喂料口喂料；

(3)挤出、造粒：在双螺杆挤出机中进行塑化挤出，之后风冷热切造粒，得到多尺度滑石粉/晶须功能母粒；

所述步骤(3)中双螺杆挤出机的挤出温度为175～245℃。