一种塑料用煤矸石功能填充母粒及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子技术领域，具体涉及一种塑料用煤矸石功能填充母粒及其制备方法。本发明专利技术填充母粒按重量份计，包括以下组分：载体树脂20

【技术实现步骤摘要】
一种塑料用煤矸石功能填充母粒及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子
，具体涉及一种塑料用煤矸石功能填充母粒及其制备方法。

技术介绍

[0002]塑料填充母粒作为塑料加工过程中的添加料，主要以无机粉体、载体树脂以及改性助剂通过挤出造粒成型所得到的能满足塑料制品成型工艺要求的高填充母粒。塑料填充母粒的作用一是增加塑料的相应性能首要目，二是降低塑料的生产成本。
[0003]煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石，数量大、价格低，其主要成分是Al2O3、SiO2。煤矸石的灰熔点(在规定条件下测得的引起煤矸石变形、软化和流动的温度)相当高，最低为1050℃，最高可达1800℃左右，因此可用作耐火材料；同时煤矸石还有一定的膨胀性、可塑性、收缩性，具有一定的硬度和强度。综合煤矸石的这些特性，将其应用于塑料的加工，无疑是个很好的选择，同时可以减轻煤矸石带来的环境污染问题。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种塑料用煤矸石功能填充母粒及其制备方法。该填充母粒以改性的煤矸石为填充料，用于制备薄膜、管材、片材、注塑等塑料制品，能提高塑料产品的绝缘性能、阻燃性能和力学性能，同时煤矸石得到资源化利用，可减少环境的污染，降低塑料生产成本。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种塑料用煤矸石功能填充母粒，按重量份计，包括以下组分：载体树脂15
‑
40份、煤矸石50
‑
80份、偶联剂0.5
‑
2份、分散剂0.3
‑
0.8份、相容剂4
‑
6份；
[0006]所述煤矸石包括煅烧煤矸石和表面改性煤矸石；
[0007]所述煅烧煤矸石占煤矸石总量的30
‑
50％；所表面改性煤矸石占煤矸石总量的50
‑
70％。
[0008]本技术方案中经过煅烧的煤矸石，其绝缘电阻较好，比表面积大，吸附活性高；经过表面改性的煤矸石，粒径变小，表面活性增加，电阻率高，力学性能得到提高，作为填充料能与载体树脂充分混合，用于塑料制品能明显改善其绝缘性能和力学性能。
[0009]进一步地，上述技术方案中所述煅烧煤矸石的煅烧温度为550
‑
800℃，煅烧时间为30
‑
40min，粉碎粒径为200
‑
250目。本技术方案中煤矸石经550
‑
800℃短暂煅烧，会生成一些活性矿物，如硅酸一钙(CaO
·
Si02)和硅酸二钙(2CaO
·
Si02)等，具有较高的活性；同时通过煅烧可去除煤矸石中的碳，颜色变浅，可提高其适用范围和阻燃性能。
[0010]进一步地，上述技术方案中所述表面改性煤矸石的改性方法为：将煤矸石粉碎至150
‑
180目，加入到搅拌机内，加入酸以500
‑
1000r/min的转速为搅拌20
‑
30min后，用水洗涤
2
‑
3次、105℃干燥；然后将干燥后的煤矸石再次加入到搅拌机内，加入煤矸石量1
‑
3％的改性剂，以1500
‑
2000r/min的转速搅拌20
‑
40min，得到表面改性煤矸石。本技术方案中通过粉碎后加入酸浸泡，可去除煤矸石中的部分铁，颜色变浅，可提高其适用范围，经过洗涤后用改性剂进行表面处理，进一步提高煤矸石的力学性能。
[0011]进一步地，上述技术方案中所述酸为盐酸或磷酸，所述酸与煤矸石的质量比为0.5
‑
0.7：1。本技术方案中利用强酸去除煤矸石中的铁，可改善煤矸石的颜色和绝缘性能。
[0012]进一步地，上述技术方案中所述改性剂为铝酸酯和双(二辛基磷酸酯)含氧乙酸钛酸酯中的任一种。本技术方案中铝酸酯是一种偶联剂，其可以活化改性处理无机粉体，不仅起稳定质量的作用，还可以降低无机粉体的颜色和毒性，同时提高其热稳定性的作用，使用方便，价格低廉；双(二辛基磷酸酯)含氧乙酸钛酸酯也是一种偶联剂，含有烷氧基可与煤矸石表面的羟基产生化学结合，可改善煤矸石的弹性和拉伸强度，提高其力学性能。
[0013]进一步地，上述技术方案中所述载体树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯中的至少一种。
[0014]进一步地，上述技术方案中所述偶联剂为KH550、KH560和KH792中的任一种。KH550为氨基官能团硅烷，应用于矿物填充料可提高抗弯强度和剪切强度，改善填料在聚合物中的分散性；KH560是一种含环氧基的偶联剂，用于无机物填充可提高其强度性能和分散性能；KH792作为一种偶联剂，用来偶联有机高聚物和无机物，使二者化学键合成为整体，以改善聚合体的各种物理机械性能。
[0015]进一步地，上述技术方案中所分散剂为聚乙烯蜡或硬脂酸锌的任一种。本技术方案中聚乙烯蜡的长链分子上带有一定量的酯基或皂基，对PVC、PE、PP、ABS的内外润滑作用比较平衡，分散效果较好，且其透明性也好；硬脂酸锌为一种金属皂类，适用于聚烯烃、ABS等的分散。
[0016]进一步地，上述技术方案中所述相容剂为马来酸酐接枝聚烯烃。具体地，马来酸酐接枝聚烯烃可以是马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝POE等。
[0017]本专利技术还提供一种一种塑料用煤矸石功能填充母粒的制备方法，包括以下步骤：
[0018]S1.按配比称取各原料组分；
[0019]S2.将载体树脂与煅烧煤矸石混合均匀，得到混合料；
[0020]S3.将S2中混合料与分散剂加入到密炼机内，进行首次密炼，密炼时间为20
‑
30min；
[0021]S4.在S3中首次密炼后加入表面改性煤矸石、偶联剂、相容剂，混合，进行二次密炼，密炼30
‑
40min后，得到密炼产物；
[0022]S5.将S4中所述密炼产物输入到双螺杆挤出机中，在130
‑
150℃下挤出造粒，得到煤矸石功能填充母粒。
[0023]本技术方案中，先将煅烧煤矸石与载体树脂混合，并在分散剂的作用下进行密炼，煅烧煤矸石与载体树脂充分混合反应，提高树脂的阻燃性能和力学性能，然后加入表面改性煤矸石、偶联剂、相容剂进行二次密炼反应，使树脂与煤矸石偶联、相容于一体，得到的母粒兼具树脂和煤矸石的特性，综合性能得到提高。
[0024]本专利技术具有的有益效果是：
[0025]1.本专利技术所用煤矸石分为煅烧煤矸石和表面改性煤矸石，通过煅烧可提高煤矸石
的吸附活性和阻燃性，通过表面改性煤矸石可改善其表面活性、绝缘性和力学性能。
[0026本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种塑料用煤矸石功能填充母粒，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：载体树脂15
‑
40份、煤矸石50
‑
80份、偶联剂0.5
‑
2份、分散剂0.3
‑
0.8份、相容剂4
‑
6份；所述煤矸石包括煅烧煤矸石和表面改性煤矸石；所述煅烧煤矸石占煤矸石总量的30
‑
50％；所表面改性煤矸石占煤矸石总量的50
‑
70％。2.根据权利要求1所述的一种塑料用煤矸石功能填充母粒，其特征在于，所述煅烧煤矸石的煅烧温度为550
‑
800℃，煅烧时间为30
‑
40min，粉碎粒径为200
‑
250目。3.根据权利要求1所述的一种塑料用煤矸石功能填充母粒，其特征在于，所述表面改性煤矸石的改性方法为：将煤矸石粉碎至150
‑
180目，加入到搅拌机内，加入酸以500
‑
1000r/min的转速为搅拌20
‑
30min后，用水洗涤2
‑
3次、105℃干燥；然后将干燥后的煤矸石再次加入到搅拌机内，加入煤矸石量1
‑
3％的改性剂，以1500
‑
2000r/min的转速搅拌20
‑
40min，得到表面改性煤矸石。4.根据权利要求3所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成，王鹏，熊松阳，陈楠楠，周海，
申请(专利权)人：江西省萍乡市轩品塑胶制品有限公司，
类型：发明
国别省市：