超細重質碳酸鈣的母粒加工及在塑料中的應用
作者： 發(fā)布日期：2019-02-27
超細重質碳酸鈣的母粒加工及在塑料中的應用
1 超細重鈣母粒的加工
由于除聚氯乙烯樹脂以外的多數塑料原料都是幾毫米的顆粒料,而超細重鈣只有幾微米,兩者的體積差別大,密度相差懸殊，很難混合均勻。而且擠出機和注塑機對物料是沿軸向運動的加工設備,進入擠出機和注塑機的物料在軸向方向的混合均勻性是很有限的。加工設備的震動,樹脂顆粒上浮,造成料斗下料時組分不均勻,致使成型制品中的組分不均勻,不能得到合格產品,所以采用超細重鈣母粒的辦法,就可使成型制品中組分不均勻問題得到解決。
超細重鈣母粒主要是將超細重鈣與載體樹脂混合、混煉造粒,制成與塑料制品的基料樹脂體積相近的顆粒。這種母粒中包括有超細重鈣、載體樹脂和助劑等。在母粒加工前首先應對超細重鈣進行表面改性處理,增加其分散性,提高與樹脂的交聯性等。然后與載體樹脂混合、混煉、造粒而成。
1.1 超細重鈣的表面改性處理
由于超細重鈣粉與有機樹脂的極性不同,相互之間的親合性差,造成在載體樹脂中的分散不均勻。因此首先要對超細重鈣進行表面改性處理,降低超細重鈣顆粒的表面能,阻止顆粒相互聚集,提高在樹脂中的分散性和與樹脂的親合性。經表面改性處理后的超細重鈣粉體即可與樹脂進行混合。超細重鈣粉體的表面改性可用高速捏合機和連續(xù)改性機組進行改性。
用高速捏合機改性,是將一定量的超細重鈣加到高速捏合機中,在葉片高速轉動下,高速旋轉的料流撞擊到折流板上,改變流動的方向,強化物料混合與分散效果,當溫度升高后,加入助劑,然后加入改性劑,可達到改性的目的。用連續(xù)式改性機組改性:SLG三筒連續(xù)改性機組是將超細重鈣和復合改性劑同時按一定的比例輸送到改性腔中,在高速旋轉的轉子帶動下,呈流化狀態(tài)旋轉,進行充分混合和強制改性。
改性劑可采用偶聯劑、硬脂酸和其他改性劑。一般改性劑的用量是基料的0.5%～1.5%。
1.2 載體樹脂的選擇及混料
載體樹脂的選擇:首先應根據填充母粒應用于某種樹脂的制品,來確定采用其相同類別的樹脂做為載體樹脂。一般選擇熔體流動速率高,熔點較低的樹脂。特別是用于聚乙烯膜的母粒更應注意載體樹脂的選擇,載體樹脂的熔融粘度應盡可能與所要填充的基體樹脂接近，也可將兩種以上樹脂復合后使用。
混合:超細重鈣母粒中載體樹脂占15%～50%,超細改性重鈣50%～85%。將兩種物料按比例加入到高速捏合機中,同時加入其他助劑,進行攪拌混合,混合均勻即可加工母粒。
1.3 母粒加工
母粒加工設備:最佳設備的選擇是同向雙螺桿擠出機,其特點是:連續(xù)、密閉、質量穩(wěn)定、生產效率高。同時螺桿上轉送、混合、塑化、混煉功能的螺紋是根據需要制成組合的塊狀元件，稱之為積木組合式螺桿。
將改性超細重鈣粉體與載體樹脂等的混合料送入造粒機料倉,選擇不同的加工溫度及螺桿的轉速等。螺桿擠出機的排氣口最好使用真空泵排氣,主要考慮到物料在螺桿與筒體之間的熔融、剪切、擠壓混煉過程中,將產生許多氣體（水蒸氣、低分子物氣體),如果不及時排除這些氣體,則很容易使有用物料降解、性能變差、降低產品的內在和外觀質量,同時生產的母粒中產生小氣孔,直接影響產品質量。
2 應用效果
用400目重鈣加工的母粒,是以填充料在塑料制品中使用,達到增量降低成本的效果,難以滿足部分塑料制品的要求,特別是在塑料薄膜、降解塑料、工程塑料等方面的應用中受到限制。而超細重鈣經表面改性加工成母粒后,以中間產品的方式,很好地彌補了這些缺陷。
2.1 對PE薄膜的影響
下表是將3種粒度的重鈣母粒填加到PE樹脂中,吹膜后的試驗結果。該試驗填加的重鈣質量百分數為26%,從表中的數據可以看出,填加重鈣的粒度越小,PE薄膜的拉伸強度越高。這一現象的出現,可以說明,并非所有填充體系的拉伸強度就永遠低于基體樹脂。因為所填加的重鈣粉體細、比表面積大,通過有針對性的表面改性處理和造粒,能與基體樹脂的界面有更好的結合,在拉伸應力作用下重鈣顆?？赡芘c基體樹脂一起移動、變形、受外界負荷的有效截面就增加,所以填充體系拉伸強度是有可能高于基體拉伸強度。
重鈣母粒的粒度與PE樹脂拉伸強度的關系
1 超細重鈣母粒的加工
由于除聚氯乙烯樹脂以外的多數塑料原料都是幾毫米的顆粒料,而超細重鈣只有幾微米,兩者的體積差別大,密度相差懸殊，很難混合均勻。而且擠出機和注塑機對物料是沿軸向運動的加工設備,進入擠出機和注塑機的物料在軸向方向的混合均勻性是很有限的。加工設備的震動,樹脂顆粒上浮,造成料斗下料時組分不均勻,致使成型制品中的組分不均勻,不能得到合格產品,所以采用超細重鈣母粒的辦法,就可使成型制品中組分不均勻問題得到解決。
超細重鈣母粒主要是將超細重鈣與載體樹脂混合、混煉造粒,制成與塑料制品的基料樹脂體積相近的顆粒。這種母粒中包括有超細重鈣、載體樹脂和助劑等。在母粒加工前首先應對超細重鈣進行表面改性處理,增加其分散性,提高與樹脂的交聯性等。然后與載體樹脂混合、混煉、造粒而成。
1.1 超細重鈣的表面改性處理
由于超細重鈣粉與有機樹脂的極性不同,相互之間的親合性差,造成在載體樹脂中的分散不均勻。因此首先要對超細重鈣進行表面改性處理,降低超細重鈣顆粒的表面能,阻止顆粒相互聚集,提高在樹脂中的分散性和與樹脂的親合性。經表面改性處理后的超細重鈣粉體即可與樹脂進行混合。超細重鈣粉體的表面改性可用高速捏合機和連續(xù)改性機組進行改性。
用高速捏合機改性,是將一定量的超細重鈣加到高速捏合機中,在葉片高速轉動下,高速旋轉的料流撞擊到折流板上,改變流動的方向,強化物料混合與分散效果,當溫度升高后,加入助劑,然后加入改性劑,可達到改性的目的。用連續(xù)式改性機組改性:SLG三筒連續(xù)改性機組是將超細重鈣和復合改性劑同時按一定的比例輸送到改性腔中,在高速旋轉的轉子帶動下,呈流化狀態(tài)旋轉,進行充分混合和強制改性。
改性劑可采用偶聯劑、硬脂酸和其他改性劑。一般改性劑的用量是基料的0.5%～1.5%。
1.2 載體樹脂的選擇及混料
載體樹脂的選擇:首先應根據填充母粒應用于某種樹脂的制品,來確定采用其相同類別的樹脂做為載體樹脂。一般選擇熔體流動速率高,熔點較低的樹脂。特別是用于聚乙烯膜的母粒更應注意載體樹脂的選擇,載體樹脂的熔融粘度應盡可能與所要填充的基體樹脂接近，也可將兩種以上樹脂復合后使用。
混合:超細重鈣母粒中載體樹脂占15%～50%,超細改性重鈣50%～85%。將兩種物料按比例加入到高速捏合機中,同時加入其他助劑,進行攪拌混合,混合均勻即可加工母粒。
1.3 母粒加工
母粒加工設備:最佳設備的選擇是同向雙螺桿擠出機,其特點是:連續(xù)、密閉、質量穩(wěn)定、生產效率高。同時螺桿上轉送、混合、塑化、混煉功能的螺紋是根據需要制成組合的塊狀元件，稱之為積木組合式螺桿。
將改性超細重鈣粉體與載體樹脂等的混合料送入造粒機料倉,選擇不同的加工溫度及螺桿的轉速等。螺桿擠出機的排氣口最好使用真空泵排氣,主要考慮到物料在螺桿與筒體之間的熔融、剪切、擠壓混煉過程中,將產生許多氣體（水蒸氣、低分子物氣體),如果不及時排除這些氣體,則很容易使有用物料降解、性能變差、降低產品的內在和外觀質量,同時生產的母粒中產生小氣孔,直接影響產品質量。
2 應用效果
用400目重鈣加工的母粒,是以填充料在塑料制品中使用,達到增量降低成本的效果,難以滿足部分塑料制品的要求,特別是在塑料薄膜、降解塑料、工程塑料等方面的應用中受到限制。而超細重鈣經表面改性加工成母粒后,以中間產品的方式,很好地彌補了這些缺陷。
2.1 對PE薄膜的影響
下表是將3種粒度的重鈣母粒填加到PE樹脂中,吹膜后的試驗結果。該試驗填加的重鈣質量百分數為26%,從表中的數據可以看出,填加重鈣的粒度越小,PE薄膜的拉伸強度越高。這一現象的出現,可以說明,并非所有填充體系的拉伸強度就永遠低于基體樹脂。因為所填加的重鈣粉體細、比表面積大,通過有針對性的表面改性處理和造粒,能與基體樹脂的界面有更好的結合,在拉伸應力作用下重鈣顆?？赡芘c基體樹脂一起移動、變形、受外界負荷的有效截面就增加,所以填充體系拉伸強度是有可能高于基體拉伸強度。
重鈣母粒的粒度與PE樹脂拉伸強度的關系
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重鈣粒度
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拉伸強度（縱/橫）（M Pa）
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400目
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21.8/20.1
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1250目
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30.2/29.3
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2500目
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33.3/32.5
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2.2 缺口沖擊強度
3種粒度重鈣母粒分別按相同的量填加到PE樹脂中,壓片后的試驗結果?？梢钥闯?填加2500目、1250目重鈣的沖擊強度是填加400目重鈣沖擊強度的2～3.5倍。
2.3 其他效果
超細重鈣母粒的填加量大,塑料制品的印刷性能可得到明顯改善,可減少塑料制品的印刷工序,并可提高塑料薄膜的可降解性、可焚燒性,滿足環(huán)保要求。
(1)在塑料制品中填加重鈣的顆粒越細，其制品的拉伸強度越好。
(2)10μm以下重鈣按一定量加入塑料制品中,可大大提高制品的沖擊強度。
(3)超細重鈣母粒是重鈣粉體深加工很重要的一部分,是附加值較高的產品。
(4)要根據市場需求,開發(fā)多品種、不同載體樹脂的超細重鈣專用母粒,以滿足各種塑料制品的需要。
3種粒度重鈣母粒分別按相同的量填加到PE樹脂中,壓片后的試驗結果?？梢钥闯?填加2500目、1250目重鈣的沖擊強度是填加400目重鈣沖擊強度的2～3.5倍。
2.3 其他效果
超細重鈣母粒的填加量大,塑料制品的印刷性能可得到明顯改善,可減少塑料制品的印刷工序,并可提高塑料薄膜的可降解性、可焚燒性,滿足環(huán)保要求。
(1)在塑料制品中填加重鈣的顆粒越細，其制品的拉伸強度越好。
(2)10μm以下重鈣按一定量加入塑料制品中,可大大提高制品的沖擊強度。
(3)超細重鈣母粒是重鈣粉體深加工很重要的一部分,是附加值較高的產品。
(4)要根據市場需求,開發(fā)多品種、不同載體樹脂的超細重鈣專用母粒,以滿足各種塑料制品的需要。
