聚烯烃/CaCO 复合材料及其制备方法技术

一种聚烯烃／ＣａＣＯ↓［３］复合材料，该复合材料含有聚烯烃粉料和一次或二次包膜法处理的碳酸钙，按二者总重量计，聚烯烃粉料占４０－８８ｗｔ％，碳酸钙占１２－６０ｗｔ％，还含有基于聚烯烃粉料和碳酸钙总重量的０－６ｗｔ％的功能助剂，和基于聚烯烃粉料和碳酸钙总重量的２－８ｗｔ％的加工助剂。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚烯烃/CaCO3复合材料及其制备方法，具体说是用直接从合成塔出来未加工处理的聚烯烃粉料与特殊方法处理的活性CaCO3混合后，在功能助剂和加工助剂的作用下，一步法制取的聚烯烃/CaCO3复合材料。根据所用不同种类、不同性能的主体树脂、不同方法处理的活性CaCO3和使用不同的功能助剂，可制取具有不同性能、适合多种用途的系列聚烯烃/CaCO3复合材料，是一种工艺简单、成本低、复合材料性能好的制取聚烯烃/CaCO3复合材料方法。
技术介绍
石化部门生产聚丙烯和低压聚乙烯时，从合成塔出来的都是粉状物，出厂前需要加入某些功能助剂(PP需加抗氧剂)进行造粒，以粒料的形式供给用户。塑料行业在生产多数制品时，为了提高制品的使用性能或可加工性能或降低成本，常常需要对原料树脂进行改性处理，目前改性处理最常用的办法是将树脂与CaCO3复合制成复合材料。聚烯烃树脂是粒料而CaCO3是粉料，二者复合远没有聚烯烃粉料与CaCO3粉料复合的效果好。采用本专利技术的做法一方面可以省去石化部门造粒工序，节省能源，另一方面可以提高复合材料的综合性能，因为任何聚烯烃树脂经过熔融挤出造粒，由于螺杆的剪切作用将使树脂的力学性能降低，其中聚丙烯最多降低15％，聚乙烯降低10％左右，所以采用本专利技术方法制备聚烯烃/CaCO3复合材料，工艺简单、成本低、复合材料性能好，为制备聚烯烃/CaCO3复合材料开辟了一条新的途径，对塑料行业的发展，对塑料制品的质量改善将作出重要贡献。
技术实现思路
本专利技术涉及一种聚烯烃/CaCO3复合材料，包括聚烯烃粉料和一次或二次包膜法处理的碳酸钙，按二者的重量计，其中聚烯烃粉料占40-88wt％，碳酸钙占12-60wt％，另外还含有基于聚烯烃粉料和碳酸钙总重量的0-6wt％的功能助剂，和基于聚烯烃粉料和碳酸钙总重量的2-8wt％的加工助剂。其中一次包膜法包括用基于碳酸钙重量的0.5-3wt％的偶联剂处理碳酸钙，二次包膜法包括将一次包膜法处理的碳酸钙用含有环氧基或羟基的反应性化合物，尤其含有环氧基或羟基的脂肪酸酯处理，一次包膜法处理是在离心振动磨中进行，二次包膜法处理的各次处理可以在高速搅拌机或离心振动磨中进行，优选在离心振动磨中进行，其中聚烯烃粉料优选为由合成塔直接合成出来的未经加工处理的粉料。本专利技术的另一个目的是提供制备聚烯烃/CaCO3复合材料的方法，包括将聚烯烃粉料与一次包膜或二次包膜活性CaCO3，加工助剂和任选的功能助剂在高搅机或混料机内混合均匀后直接送双螺杆挤出机挤出造粒。可制备不同性能适合不同用途可降解或不可降解的PP/CaCO3复合材料和PE/CaCO3复合材料。其中PP是聚丙烯，而PE是聚乙烯。其中主体树脂优选为由合成塔直接合成出来的未经加工处理的粉状聚丙烯和低压聚乙烯等。聚丙烯粉料的熔体流动速率为0.5-50g/10min(230℃，2.16kg)，表观密度为0.38-0.43g/cm3，等规指数≥96％。低压聚乙烯粉料的熔体流动速率为0.1-40g/10min(190℃，2.16kg)，表观密度为0.4-0.55g/cm3。聚烯烃含量为40-88wt％，按聚烯烃+碳酸钙＝100wt％计。其中CaCO3组分优选为800目-2250目(19um-7um)重质CaCO3或325目-1250目(47um-12um)轻质CaCO3。重质CaCO3和轻质CaCO3中的CaCO3含量≥98wt％，盐酸不熔物≤0.10wt％，铁的含量≤0.10wt％。复合材料中CaCO3含量为12-60wt％，按聚烯烃+碳酸钙＝100wt％计。其中CaCO3表面活化处理方法分单包膜活化处理和双包膜活化处理两种。单包膜法使用的包膜剂为硬脂酸、硬脂酸盐、铝酸酯、钛酸酯、酸式亚磷酸酯等偶联剂中的一种或二种或二种以上复配物，其用量为CaCO3重量的0.5-3wt％。一次包膜法活化处理是在离心振动磨中进行，二次包膜法活化的各次处理是在搅拌机(优选高速搅拌机，优选100-5000转/分)或离心振动磨，优选振动磨中进行。利用振动磨中的磁球或不锈钢球强离心剪切力，CaCO3粒子表面可产生较大活化能，使包膜剂均匀地包覆在CaCO3粒子表面。双包膜法是在单包膜的基础上采用可与单包膜中的包膜剂发生化学反应的活化剂，在离心振动磨或高搅机中对CaCO3进行二次包膜处理。活化剂为具有一定反应活性并对聚烯烃树脂又有较强亲和力的物质，它们例如选自环氧硬脂酸丁酯、单硬脂酸环氧甘油酯、环氧大豆油、单月桂酸二甘醇酯、环氧乙酰蓖麻油酸甲酯中的一种或二种或二种以上复配物，其用量为CaCO3重量的0.5-5wt％。其中功能助剂为抗氧剂、光稳定剂和光敏剂。抗氧剂、光稳定剂主要用于PP/CaCO3复合材料中，防止PP氧化分解，它们是受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类、苯甲酸酯类和二苯甲酮类中的任意一种或二种或多种的复配物，用量为PP重量的0-6wt％，如不加或少加抗氧化剂和光稳定剂，制备的复合材料具有降解功能。光敏剂主要用于制备具有降解功能的PE/CaCO3复合材料，它们例如是过渡金属络合物、有机过氧化物、N-卤代酰亚胺和稠环芳烃衍生物中的一种或二种或多种复配物，用量为PE重量的0.5-2wt％。其中的加工助剂例如为润滑剂和分散剂，它们是微晶蜡、聚丙烯蜡、聚乙烯蜡、液体石蜡和硬脂酸镁中的一种或二种或二种以上混合物。用量为聚烯烃+碳酸钙总重量的2-8wt％，优选2-5wt％。其中聚烯烃/CaCO3复合材料粒料制备方法是将一次包膜或二次包膜活性CaCO3、聚烯烃粉料、功能助剂和加工助剂按一定比例配合，在混料机或高搅机内常温下混合均匀后送双螺杆挤出机挤出造粒即得聚烯烃/CaCO3复合材料粒料。根据所用树脂种类、性能、CaCO3包膜次数与含量、功能助剂不同，可制备适合不同用途的PP/CaCO3、PE/CaCO3一系列复合材料。本专利技术是在前人制备聚烯烃/CaCO3复合材料的经验基础上，在无机粒子补强增韧理论和无机粒子表面活化理论的指导下，对制备聚烯烃/CaCO3复合材料方法从根本上进行了改进。主体树脂由过去的粒料改成粉料，成本低，而且容易与CaCO3粉按任意比例混合均匀，避免树脂因造粒带来力学性能的降低。本专利技术所用的CaCO3为通用的重质CaCO3和轻质CaCO3。CaCO3表面活化处理方法是本专利技术的创新之处，是任何专利和文献所没有的。采用离心振动磨对CaCO3表面进行活化包膜。利用离心振动磨特有的功能使CaCO3在磨内磁球或不锈钢球高切剪离心力作用下，表面被激活，包膜剂以分子膜的形式均匀地包覆在CaCO3粒子表面，包覆率可达90％以上，这是目前任何处理CaCO3活化方法无法实现的。采用一次包膜方法可制得性能优良的聚烯烃/CaCO3复合材料。二次包膜主要用于制备韧性好抗冲击的聚烯烃/CaCO3复合材料，在同样CaCO3含量的情况下(CaCO3含量40-50wt％)，冲击强度二次包膜比一次包膜可提高50％。这是因为二次包膜所用的活化剂在CaCO3粒子与树脂分子链之间可形成一个具有一定弹性过渡区，可以缓冲或分散因外力作用所产生的内应力。采用双包膜技术和二次包膜所用的活化剂是目前CaCO3表面活化处理方法所没有的。一次包膜和二次包膜优选是在离心振动磨在-5℃到30℃或更高的温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王锡臣，殷俭，王广阳，
申请(专利权)人：龙德行国际投资有限公司，
类型：发明
国别省市：