一种超细粉体填充改性塑料的方法
【专利摘要】本发明提供一种超细粉体填充改性塑料的方法，首先合成一种新型的超分散剂—硅酸酯作为锚固基团的聚酯型超分散剂。其中，溶剂化链段为极性非常小的封端聚12-羟基硬脂酸，锚固基团则是结合了偶联剂对无机粉体颗粒表面的牢固吸附的特点，再将自制的超分散剂应用于CaCO3/塑料的填充改性。该方法利用合成一种新型的超分散剂，改善纳米碳酸钙粒子与塑料的相容，更好地改善塑料的性能，使其具有更好的力学性能，冲击强度和弯曲强度得到加强，断裂伸长率得到提高。
【专利说明】一种超细粉体填充改性塑料的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于塑料改性领域，涉及一种改性塑料的方法，尤其涉及一种超细粉体填 充改性塑料的方法。
【背景技术】
[0002] 塑料是20世纪才发展起来的一大类新材料，目前，它已经成为国民经济中不可缺 少的材料。塑料改性技术是塑料工业中最具有活力的领域，塑料改性技术的新发展可以带 动塑料制品的飞跃发展。20世纪80年代以来，我国已经初步形成以填充母料、各种功能 母料以及改性塑料专用料为主要产品的新兴行业，对国内塑料工业的持续快速发展意义重 大。但是，现在还有许多技术难题制约着塑料改性行业的发展，塑料改性行业的发展，
[0003] 超细粉体填充改性塑料是塑料行业发展的一大热点。一方面，超细粉体的填充改 性可以降低生产成本；另一方面，塑料填充可以提高塑料基复合材料的综合性能。因此，超 细粉体改性效果的好坏成为塑料填充改性的关键因素。目前，国内外对超细粉体改性的研 究较多，其中超分散剂作为一种新型有效的分散助剂得到了普遍关注。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种超细粉体填充改性塑料的方法，首先合成一种新型的超分散剂一 硅酸酯作为锚固基团的聚酯型超分散剂。其中，溶剂化链段为极性非常小的封端聚12-羟 基硬脂酸，锚固基团则是结合了偶联剂对无机粉体颗粒表面的牢固吸附的特点，再将自制 的超分散剂应用于CaCO 3/塑料的填充改性。其具体的实施方案如下所述：
[0005] (1)钛酸酯/磷酸酯/硅酸酯超分散剂的合成
[0006] 1)聚12 -羟基硬酯酸的合成：将12 -羟基硬酯酸、DLTP、1010、催化剂、二甲苯先 后加入到四口烧瓶中，在通入氮气的情况下，边搅拌边升温至l〇〇°C，单体完全溶解后，再逐 渐升温至170°C，保持冷凝固流，并通过分水器把生成的水分离出去，反应20h后，酸值达到 32. 5mgK0H/g左右，停止反应。
[0007] 2)醇封端：鉴于异辛醇的沸点为184°C左右且不溶于水，适合反应条件，故加入适 量的异辛醇（酸醇mol比I :1. 2,保证醇过量）于第一步产物中，通氮气，边搅拌边升温至 170°C，反应5h，酸值到达6.0mgK0H/g左右，转化率约达到80%以上。减压蒸馏除去产物中 的大部分水及溶剂后，于真空干燥箱中真空干燥，备用。
[0008] 3)钛酸酯/磷酸酯/硅酸酯超分散剂的合成：
[0009] a.钛酸酯超分散剂的合成：将封端产物与钛酸四丁酯以3 :1(摩尔比）的比例于 90°C下反应2h，抽真空Ih除去小分子，得棕黄色粘稠液体T3。将第二步产物与钛酸四丁酯 的比例为1 :1，得到不同配比的钛酸酯超分散剂T1。
[0010] b.磷酸酯超分散剂的合成：将封端产物与磷酸三丁酯以1 :1(摩尔比）的比例于 40°C下混合，升温至90°C下反应2h，抽真空Ih除去小分子，得淡黄色粘稠液体Pl。
[0011] c.硅酸酯超分散剂的合成：将第二步产物与硅酸四乙酯以2 :1(摩尔比）的比例 于90°C下反应2h，抽真空Ih除去小分子，得黄色粘稠液体S2。改变第二步产物与硅酸四乙 酯的比例为1 :1，合成不同配比的硅酸酯超分散剂S1。
[0012] (2)碳酸钙的改性
[0013] 将无机粉体碳酸钙、滑石粉、硬石膏于IKTC下烘2h以上，然后将其投入到药用搅 拌机中高速混合，分别加入不同的自制分散剂，于相同条件下改性2min。
[0014] (3)碳酸钙填充塑料的制备
[0015] 将碳酸钙于IKTC下烘2h，将其投入到高速混合机中高速混合，分三次加入自制 的分散剂，于IKTC左右改性lOmin，然后加入有机树脂熔融塑化得母料，再将母料加入到 双螺杆挤出机中熔融共混，挤出造粒得母料。将母料与适量的有机树脂混合，注射成型，制 备碳酸钙填充塑料。
[0016] 进一步，上述塑料为聚乙烯塑料、聚苯乙烯塑料、聚氯乙烯塑料或聚丙烯塑料，其 中的一种或几种。
[0017] 本方法的优势在于：利用合成一种新型的超分散剂，改善纳米碳酸钙粒子与塑料 的相容，更好地改善塑料的性能，使其具有更好的力学性能，冲击强度和弯曲强度得到加 强，断裂伸长率得到提高。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明的保护范围。
[0019] 实施例1: 一种钛酸酯超分散剂改性碳酸钙填充的聚丙烯塑料
[0020] (1)钛酸酯超分散剂的合成
[0021] 1)聚12-羟基硬酯酸的合成：将12 -羟基硬酯酸、DLTPU010、催化齐IJ、二甲苯先 后加入到四口烧瓶中，在通入氮气的情况下，边搅拌边升温至100°c，单体完全溶解后，再逐 渐升温至170°c，保持冷凝固流，并通过分水器把生成的水分离出去，反应20h后，酸值达到 32. 5mgK0H/g左右，停止反应。
[0022] 2)醇封端：鉴于异辛醇的沸点为184°C左右且不溶于水，适合反应条件，故加入适 量的异辛醇（酸醇mol比1 :1.2,保证醇过量）于第一步产物中，通氮气，边搅拌边升温至 170°C，反应5h，酸值到达6. 0mgK0H/g左右，转化率约达到80%以上。减压蒸馏除去产物中 的大部分水及溶剂后，于真空干燥箱中真空干燥，备用。
[0023] 3)钛酸酯超分散剂的合成：将封端产物与钛酸四丁酯以3 :1(摩尔比）的比例于 90°C下反应2h，抽真空Ih除去小分子，得棕黄色粘稠液体T3。改变第二步产物与钛酸四丁 酯的比例为1 :1，得到不同配比的钛酸酯超分散剂T1。
[0024] (2)碳酸钙的改性
[0025] 将无机粉体碳酸钙、滑石粉、硬石膏于IKTC下烘2h以上，然后将其投入到药用搅 拌机中高速混合，分别加入钛酸酯超分散剂，于相同条件下改性2min。
[0026] (3)碳酸钙填充聚丙烯塑料的制备
[0027] 将碳酸钙于IKTC下烘2h，将其投入到高速混合机中高速混合，分三次加入钛酸 酯超分散剂，于IKTC左右改性lOmin，然后加入有机树脂聚丙烯熔融塑化得母料，再将母 料加入到双螺杆挤出机中熔融共混，挤出造粒得母料。将母料与适量的有机树脂聚丙烯混 合，注射成型，制备碳酸钙填充聚丙烯塑料Al。
[0028] 实施例2: -种磷酸酯超分散剂改性碳酸钙填充的聚丙烯塑料
[0029] 磷酸酯超分散剂的合成：将封端产物与磷酸三丁酯以1 :1(摩尔比）的比例于 40°C下混合，升温至90°C下反应2h，抽真空Ih除去小分子，得淡黄色粘稠液体Pl。其余步 骤同实施例1，得到碳酸钙填充聚丙烯塑料A2。
[0030] 实施例3 : -种硅酸酯超分散剂改性碳酸钙填充的聚丙烯塑料
[0031] 硅酸酯超分散剂的合成：将封端产物产物与硅酸四乙酯以2 :1(摩尔比）的比例 于90°C下反应2h，抽真空Ih除去小分子，得黄色粘稠液体S2。改变第二步产物与硅酸四乙 酯的比例为1 :1，合成不同配比的硅酸酯超分散剂S1。其余步骤同实施例1，得到碳酸钙填 充聚丙烯塑料A3。
[0032] 超分散剂改性的碳酸钙填充聚丙烯塑料的力学性能总结
[0033]
【权利要求】
1. 一种超细粉体填充改性塑料的方法，其特征在于，首先合成一种新型的超分散剂一 硅酸酯作为锚固基团的聚酯型超分散剂，再将自制的超分散剂应用于CaC0 3/塑料的填充改 性，其具体的实施方案如下所述： (1) 钛酸酯/磷酸酯/硅酸酯超分散剂的合成 1) 聚12 -羟基硬酯酸的合成：将12 -羟基硬酯酸、DLTPU010、催化剂、二甲苯先后 加入到四口烧瓶中，在通入氮气的情况下，边搅拌边升温至l〇〇°C，单体完全溶解后，再逐 渐升温至170°C，保持冷凝固流，并通过分水器把生成的水分离出去，反应20h后，酸值达到 32. 5mgK0H/g左右，停止反应； 2) 醇封端：鉴于异辛醇的沸点为184°C左右且不溶于水，适合反应条件，故加入适量的 异辛醇（酸醇m〇l比1 :1. 2,保证醇过量）于第一步产物中，通氮气，边搅拌边升温至170°C， 反应5h，酸值到达6. OmgKOH/g左右，转化率约达到80 %以上，减压蒸馏除去产物中的大部 分水及溶剂后，于真空干燥箱中真空干燥，备用； 3) 钛酸酯/磷酸酯/硅酸酯超分散剂的合成： a. 钛酸酯超分散剂的合成：将封端产物与钛酸四丁酯以3:1 (摩尔比）的比例于90°C 下反应2h，抽真空lh除去小分子，得棕黄色粘稠液体T3,将第二步产物与钛酸四丁酯的比 例为1 :1，得到不同配比的钛酸酯超分散剂T1 ; b. 磷酸酯超分散剂的合成：将封端产物与磷酸三丁酯以1 :1(摩尔比）的比例于40°C 下混合，升温至90°C下反应2h，抽真空lh除去小分子，得淡黄色粘稠液体P1 ; c. 硅酸酯超分散剂的合成：将第二步产物与硅酸四乙酯以2:1(摩尔比）的比例于 90°C下反应2h，抽真空lh除去小分子，得黄色粘稠液体S2,改变第二步产物与硅酸四乙酯 的比例为1 :1，合成不同配比的硅酸酯超分散剂S1 ; (2) 碳酸钙的改性 将无机粉体碳酸钙、滑石粉、硬石膏于ll〇°C下烘2h以上，然后将其投入到药用搅拌机 中高速混合，分别加入不同的自制分散剂，于相同条件下改性2min ; (3) 碳酸钙填充塑料的制备 将碳酸钙于ll〇°C下烘2h，将其投入到高速混合机中高速混合，分三次加入自制的分 散剂，于11(TC左右改性lOmin，然后加入有机树脂熔融塑化得母料，再将母料加入到双螺 杆挤出机中熔融共混，挤出造粒得母料，将母料与适量的有机树脂混合，注射成型，制备碳 酸钙填充塑料。
2. 根据权利要求1所述的一种超细粉体填充改性塑料的方法，其特征在于，步骤（3)所 述塑料为聚乙烯塑料、聚苯乙烯塑料、聚氯乙烯塑料或聚丙烯塑料，其中的一种或几种。
【文档编号】C08L27/06GK104262754SQ201410545342
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】窦华利 申请人:天津市利顺塑料制品有限公司