专利名称：一种改性无机粉体无交联发泡聚烯烃材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种改性无机粉体无交联发泡聚烯烃材料的制备方法，涉及发泡塑料加工技术领域。
背景技术：
无机粉体在我国有着丰富的自然资源，随着技术的发展，无机粉体的应用范围越来越大。目前我国无机粉体填充母料在塑料各个领域的使用量已达到300万吨。碳酸钙、 滑石粉、高岭土等无机粉体被越来越多的且广泛的应用在塑料领域中，但由于粉体本身的相对密度大，在实际应用中有很多的局限性。如何对无机粉体进行改性，使其在添加产品的同时既降低生产成本又不增加产品的重量是塑料行业重点研究的热点之一。目前，发泡技术可以解决塑料填充无机粉体后密度增加的难题，并且已经生产出性能优异的发泡塑料产品，可以实现无机粉体既降低成本又不增加产品重量的要求。发泡聚烯烃材料柔韧、质轻， 富有弹性，回复性好，能通过弯曲来吸收和分散外来的撞击力，达到缓冲的效果。同时，具有保温、防潮、防磨擦、耐腐蚀等一系列优越的使用特性。目前正广泛适用于IT、电子电器、精密仪器、高档家私等产品的包装等领域。理论上，影响塑料发性能的关键因素是塑料本身的熔体强度，合适的熔体强度可以制备出结构优异、性能优良的发泡材料。因此，为了获得合适的熔体强度，塑料在发泡之前均采用了交联和微交联技术，使塑料拥有优良的发泡性能。 然而，这种发泡塑料存在重大缺陷，因为交联和微交联技术导致发泡塑料无法循环使用，无形中增加了企业生产成本且降解更加缓慢，这加重了石油日益匮乏的危机，将无法满足资源危机社会的需求。
发明内容
针对上述存在问题，本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种改性无机粉体无交联发泡聚烯烃材料的制备方法，为满足本发明目的的技术解决方案是一种改性无机粉体无交联发泡聚烯烃材料的制备方法，制备方法按以下步骤进行。A无机粉体的干燥将无机粉体放入高速混合机内进行旋转干燥，干燥温度为115°C，干燥3h后得到含水率低于O. 8%的无机粉体；B无机粉体的表面改性将经A步骤得到的含水率低于O. 8 %的无机粉体继续置于高速混合机中，按如下质量百分比无机粉体97-99%偶联剂1-3%添加偶联剂对含水率低于O. 8 %的无机粉体的表面进行改性，改性温度为80°C， 改性Ih后得到经表面改性后的无机粉体；
C无机粉体的涂覆和润湿将经B步骤得到的无机粉体继续置于高速混合机中，按如下质量百分比无机粉体95-98%发泡剂2-5%添加发泡剂涂覆在无机粉体的表面上，涂覆处理温度为110_120°C，涂覆处理 30min后将表面涂覆有发泡剂的无机粉体温度降低至60-80°C，并按如下质量百分比无机粉体98%多元醇 2%添加多元醇对涂覆有发泡剂的无机粉体表面进行润湿处理，润湿处理30min后得到经润湿处理后的无机粉体；D无机粉体的增容增稠处理将经C步骤得到的无机粉体继续置于高速混合机中，按如下质量百分比无机粉体95-98%二羟基丙基十八烷酸酯2-5%添加二羟基丙基十八烷酸酯进行增容增稠处理，处理温度为80°C，处理Ih后得到改性无机粉体；E无交联发泡聚烯烃材料的制备将经D步骤得到的改性无机粉体继续置于高速混合机中，按如下质量百分比改性无机粉体50-80%聚烯烃材料 20-50%添加聚烯烃材料进行高速混合，混合温度为80°C，混合30min后取出改性无机粉体与聚烯烃材料的混合物通过双螺杆挤出机进行熔融共混和造粒，共混和造粒温度为 100-120°C，然后经过挤出、注塑或吹塑等工艺制得无交联发泡聚烯烃材料。所述的无机粉体指碳酸钙或滑石粉或高岭土中的一种，无机粉体的目数为 400-3000 目。所述的偶联剂为铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种。所述的发泡剂为偶氮二异丁腈或偶氮二甲酰胺或磺酰肼化合物或N，K - 二亚硝基五亚甲基甲胺中的一种。所述的多元醇为甘油或乙二醇或聚乙二醇或木糖醇后山梨糖醇中的一种。所述的聚烯烃材料为聚乙烯或聚丙烯或高密度聚乙烯或低密度聚乙烯中的一种。所述的聚乙烯或聚丙烯或高密度聚乙烯或低密度聚乙烯的熔融指数 ^ 3.5g/10min。由于采用了以上技术方案，本发明具有如下特点本发明所选用的无机粉体、偶联剂、发泡剂、多元醇、二羟基丙基十八烷酸酯都是目前常用的发泡原材料，在不改变原有使用材料的基础上，通过控制加工顺序，制备出改性无机粉体。该改性无机粉体以无机粉体为核，在其表面先后覆盖有偶联剂、发泡剂、多元醇和二羟基丙基十八烷酸酯。偶联剂起到了改善无机粉体与聚烯烃材料之间相容性的作用。然后，采用先升温软化后降温的方法使发泡剂涂覆在无机粉体的表面使无机粉体具有发泡功能，然后再经过多元醇润湿和二羟基丙基十八烷酸酯的增容增稠作用制得改性无机粉体，并将改性无机粉体应在聚烯烃材料的发泡过程中制得无交联发泡聚烯烃材料。改性无机粉体的制备顺序方法实现了两个目的第一、解决了添加无机粉体后发泡塑料的泡孔不均匀和不完整问题，由于将发泡剂涂覆在无机粉体表面，可以形成厚度均一的壳结构，当发泡剂达到发泡条件时，发泡剂将以无机粉体为泡核，制备出泡孔均匀、结构完整的发泡塑料；第二、解决了塑料交联或微交联才能获得合适熔体强度的难题，利用了偶联剂、多元醇和二羟基丙基十八烷酸酯多层有机分子，加强了与塑料大分子之间的作用力，阻碍了熔融态下塑料大分子的自由运动能力，增加了无机粉体流动性的同时，对塑料熔体起到了增稠的作用，提高了塑料的熔体强度，可以达到不用交联或微交联的目的。无机粉体表面的特殊多分子层结构，使无机粉体在塑料中的填充量增加到80%，并拥有良好的力学性能，大幅度降低发泡塑料成本的同时，实现了发泡塑料回收利用的目的。本发明的改性无机粉体可直接用于挤出、注塑、吹塑等聚烯烃发泡产品的生产，降低成本，节约能源，聚烯烃发泡产品密度在O. 5-1. lg/cm—3范围，可广泛应用在汽车内饰、包装、建材等领域。本发明的无交联发泡聚烯烃材料的制备方法，制备工艺简单，无特殊设备要求，其制造成本低，原料易得，操作控制方便，易于实现工业化生产。
具体实施例方式一种改性无机粉体无交联发泡聚烯烃材料的制备方法，制备方法按以下步骤进行，A无机粉体的干燥将目数为400-3000目的碳酸钙或滑石粉或高岭土中的一种放入高速混合机内进行旋转干燥，干燥温度为115°C，干燥3h后得到含水率低于O. 8%的无机粉体；B无机粉体的表面改性将经A步骤得到的含水率低于O. 8 %的无机粉体继续置于高速混合机中，按如下质量百分比无机粉体97-99%偶联剂1-3%添加铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种对含水率低于O. 8%的无机粉体的表面进行改性，改性温度为80°C，改性Ih后得到经表面改性后的无机粉体；C无机粉体的涂覆和润湿将经B步骤得到的无机粉体继续置于高速混合机中，按如下质量百分比无机粉体95-98%发泡剂2-5%添加偶氮二异丁腈或偶氮二甲酰胺或磺酰肼化合物或N，K -二亚硝基五亚甲基甲胺中的一种涂覆在无机粉体的表面上，涂覆处理温度为110-120°C，涂覆处30min后将表面涂覆有发泡剂的无机粉体温度降低至60_80°C，并按如下质量百分比无机粉体98%多元醇 2%添加甘油或乙二醇或聚乙二醇或木糖醇后山梨糖醇中的一种对涂覆有发泡剂的无机粉体表面进行润湿处理，润湿处理30min后得到经润湿处理后的无机粉体；D无机粉体的增容增稠处理将经C步骤得到的无机粉体继续置于高速混合机中，按如下质量百分比无机粉体95-98%二羟基丙基十八烷酸酯2-5%添加二羟基丙基十八烷酸酯进行增容增稠处理，处理温度为80°C，处理Ih后得到改性无机粉体；E无交联发泡聚烯烃材料的制备将经D步骤得到的改性无机粉体继续置于高速混合机中，按如下质量百分比改性无机粉体50-80%聚烯烃材料 20-50%添加熔融指数彡3. 5g/10min的聚乙烯或聚丙烯或高密度聚乙烯或低密度聚乙烯中的一种进行高速混合，混合温度为80°C，混合30min后取出改性无机粉体与聚烯烃材料的混合物通过双螺杆挤出机进行熔融共混和造粒，共混和造粒温度为100-120°C，然后经过挤出、注塑或吹塑等工艺制得无交联发泡聚烯烃材料。下面结合具体实施例对本发明的无交联发泡无机粉体的制备方法做进一步详细描述实施例I一种改性无机粉体无交联发泡聚烯烃材料的制备方法，制备方法按以下步骤进行，A碳酸钙的干燥将目数为400目的碳酸钙50g放入高速混合机内进行旋转干燥，干燥温度为 115°C，干燥3h后得到含水率低于O. 8%的碳酸钙；B无机粉体的表面改性将经A步骤得到的含水率低于O. 8%的碳酸钙继续置于高速混合机中，添加铝酸酯偶联剂O. 5g对含水率低于O. 8%的碳酸钙的表面进行改性，改性温度为80°C，改性Ih后得到经表面改性后的碳酸钙；C碳酸钙的涂覆和润湿将经B步骤得到的碳酸钙继续置于高速混合机中，添加偶氮二异丁腈I. Og涂覆在碳酸钙的表面上，涂覆处理温度为110°C，涂覆处理30min后将表面涂覆有偶氮二异丁腈的碳酸钙温度降低至60°C，并添加甘油I. Og对涂覆有偶氮二异丁腈的碳酸钙表面进行润湿处理，润湿处理30min后得到经润湿处理后的碳酸钙；D碳酸钙的增容增稠处理将经C步骤得到的碳酸钙继续置于高速混合机中，添加二羟基丙基十八烷酸酯
I.Og进行增容增稠处理，处理温度为80°C，处理Ih后得到改性碳酸钙；E无交联发泡聚乙烯的制备将经D步骤得到的改性碳酸钙继续置于高速混合机中，添加熔融指数为 3. 5g/10min的聚乙烯50g进行高速混合,混合温度为80°C,混合30min后取出改性碳酸隹丐与聚乙烯的混合物通过双螺杆挤出机进行熔融共混和造粒，共混和造粒温度为100°C，然后
7经过挤出、注塑或吹塑等工艺制得无交联发泡聚乙烯。实施例2A滑石粉的干燥将目数为1000目的滑石粉60g放入高速混合机内进行旋转干燥，干燥温度为 115°C，干燥3h后得到含水率低于O. 8%的滑石粉；B滑石粉的表面改性将经A步骤得到的含水率低于O. 8%的滑石粉继续置于高速混合机中，添加钛酸酯偶联剂I. 2g对含水率低于O. 8%的滑石粉的表面进行改性，改性温度为80°C，改性Ih后得到经表面改性后的滑石粉；C滑石粉的涂覆和润湿将经B步骤得到的滑石粉继续置于高速混合机中，添加偶氮二甲酰胺I. 2g涂覆在无机粉体的表面上，涂覆处理温度为120°C，涂覆处理30min后将表面涂覆有偶氮二甲酰胺的滑石粉温度降低至80°C，并添加乙二醇I. 2g对涂覆有偶氮二甲酰胺的滑石粉表面进行润湿处理，润湿处理30min后得到经润湿处理后的滑石粉；D滑石粉的增容增稠处理将经C步骤得到的滑石粉继续置于高速混合机中，二羟基丙基十八烷酸酯I. Sg进行增容增稠处理，处理温度为80°C，处理Ih后得到改性滑石粉；E无交联发泡聚丙烯的制备将经D步骤得到的改性滑石粉继续置于高速混合机中，添加熔融指数为3g/10min 的聚丙烯40g进行高速混合，混合温度为80°C，混合30min后取出改性滑石粉与聚丙烯的混合物通过双螺杆挤出机进行熔融共混和造粒，共混和造粒温度为120°C，然后经过挤出、注塑或吹塑等工艺制得无交联发泡聚丙烯。实施例3A高岭土的干燥将目数为2000目的高岭土 70g放入高速混合机内进行旋转干燥，干燥温度为 115°C，干燥3h后得到含水率低于O. 8%的高岭土 ；B高岭土的表面改性将经A步骤得到的含水率低于O. 8%的高岭土继续置于高速混合机中，添加铝酸酯偶联剂2. Ig对含水率低于O. 8%的高岭土的表面进行改性，改性温度为80°C，改性Ih后得到经表面改性后的高岭土；C高岭土的涂覆和润湿将经B步骤得到的高岭土继续置于高速混合机中，添加磺酰肼化合物2. Sg涂覆在高岭土的表面上，涂覆处理温度为115°C，涂覆处理30min后将表面涂覆有磺酰肼化合物的高岭土温度降低至70°C，添加聚乙二醇I. 4g对涂覆有磺酰肼化合物的高岭土表面进行润湿处理，润湿处理30min后得到经润湿处理后的高岭土 ；D高岭土的增容增稠处理将经C步骤得到的高岭土继续置于高速混合机中，按如下质量百分比添加二羟基丙基十八烷酸酯I. Sg进行增容增稠处理，处理温度为80°C，处理Ih后得到改性高岭土 ；E无交联发泡高密度聚乙烯的制备
将经D步骤得到的改性高岭土继续置于高速混合机中，熔融指数为2. 5g/10min的高密度聚乙烯30g进行高速混合，混合温度为80°C，混合30min后取出改性高岭土与高密度聚乙烯的混合物通过双螺杆挤出机进行熔融共混和造粒，共混和造粒温度为110°C，然后经过挤出、注塑或吹塑等工艺制得无交联发泡高密度聚乙烯。实施例4A碳酸钙的干燥将目数为2500目的碳酸钙80g放入高速混合机内进行旋转干燥，干燥温度为 115°C，干燥3h后得到含水率低于O. 8%的碳酸钙；B碳酸钙的表面改性将经A步骤得到的含水率低于O. 8%的碳酸钙继续置于高速混合机中，添加钛酸酯偶联剂O. Sg对含水率低于O. 8%的碳酸钙的表面进行改性，改性温度为80°C，改性Ih后得到经表面改性后的碳酸钙；C碳酸钙的涂覆和润湿将经B步骤得到的碳酸钙继续置于高速混合机中，添加N，N' -二亚硝基五亚甲基甲胺4. Og涂覆在无机粉体的表面上，涂覆处理温度为120°C，涂覆处理30min后将表面涂覆有N，N' -二亚硝基五亚甲基甲胺的碳酸钙温度降低至80°C，添加木糖醇I. 6g对涂覆有 N，N, - 二亚硝基五亚甲基甲胺的碳酸钙表面进行润湿处理，润湿处理30min后得到经润湿处理后的碳酸钙；D无机粉体的增容增稠处理将经C步骤得到的碳酸钙继续置于高速混合机中，添加二羟基丙基十八烷酸酯
3.2g进行增容增稠处理，处理温度为80°C，处理Ih后得到改性碳酸钙；E无交联发泡低密度聚乙烯的制备将经D步骤得到的改性碳酸钙继续置于高速混合机中，添加熔融指数为2g/10min 的低密度聚乙烯进行高速混合，混合温度为80°C，混合30min后取出改性碳酸钙与低密度聚乙烯的混合物通过双螺杆挤出机进行熔融共混和造粒，共混和造粒温度为120°C，然后经过挤出、注塑或吹塑等工艺制得无交联发泡低密度聚乙烯。实施例5A滑石粉的干燥将目数为3000目的滑石粉60g放入高速混合机内进行旋转干燥，干燥温度为 115°C，干燥3h后得到含水率低于O. 8%的滑石粉；B滑石粉的表面改性将经A步骤得到的含水率低于O. 8 %的滑石粉继续置于高速混合机中，添加铝酸酯偶联剂I. 2g对含水率低于O. 8%的滑石粉的表面进行改性，改性温度为80°C，改性Ih后得到经表面改性后的滑石粉；C滑石粉的涂覆和润湿将经B步骤得到的滑石粉继续置于高速混合机中，添加偶氮二甲酰胺I. Sg涂覆在滑石粉的表面上，涂覆处理温度为110°C，涂覆处理30min后将表面涂覆有偶氮二甲酰胺的滑石粉温度降低至60°C，添加山梨糖醇I. 2g对涂覆有偶氮二甲酰胺的滑石粉表面进行润湿处理，润湿处理30min后得到经润湿处理后的滑石粉；
D滑石粉的增容增稠处理将经C步骤得到的滑石粉继续置于高速混合机中，添加二羟基丙基十八烷酸酯
2.4g进行增容增稠处理，处理温度为80°C，处理Ih后得到改性滑石粉；E无交联发泡聚乙烯的制备将经D步骤得到的改性滑石粉继续置于高速混合机中，添加熔融指数为
I.5g/10min的聚乙烯进行高速混合,混合温度为80°C,混合30min后取出改性滑石粉与聚乙烯的混合物通过双螺杆挤出机进行熔融共混和造粒，共混和造粒温度为110°C，然后经过挤出、注塑或吹塑等工艺制得无交联发泡聚乙烯。
权利要求
1.一种改性无机粉体无交联发泡聚烯烃材料的制备方法，其特征在于制备方法按以下步骤进行，A无机粉体的干燥将无机粉体放入高速混合机内进行旋转干燥，干燥温度为115°C，干燥3h后得到含水率低于O. 8%的无机粉体；B无机粉体的表面改性将经A步骤得到的含水率低于O. 8 %的无机粉体继续置于高速混合机中，按如下质量百分比无机粉体97-99%偶联剂 1-3%添加偶联剂对含水率低于O. 8%的无机粉体的表面进行改性，改性温度为80°C，改性 Ih后得到经表面改性后的无机粉体；C无机粉体的涂覆和润湿将经B步骤得到的无机粉体继续置于高速混合机中，按如下质量百分比无机粉体95-98%发泡剂 2-5%添加发泡剂涂覆在无机粉体的表面上，涂覆处理温度为110-120°C，涂覆处理30min后将表面涂覆有发泡剂的无机粉体温度降低至60-80°C，并按如下质量百分比无机粉体98%多元醇 2%添加多元醇对涂覆有发泡剂的无机粉体表面进行润湿处理，润湿处理30min后得到经润湿处理后的无机粉体；D无机粉体的增容增稠处理将经C步骤得到的无机粉体继续置于高速混合机中，按如下质量百分比无机粉体95-98%二羟基丙基十八烷酸酯2-5%添加二羟基丙基十八烷酸酯进行增容增稠处理，处理温度为80°C，处理Ih后得到改性无机粉体；E无交联发泡聚烯烃材料的制备将经D步骤得到的改性无机粉体继续置于高速混合机中，按如下质量百分比改性无机粉体50-80%聚烯烃材料 20-50%添加聚烯烃材料进行高速混合，混合温度为80°C，混合30min后取出改性无机粉体与聚烯烃材料的混合物通过双螺杆挤出机进行熔融共混和造粒，共混和造粒温度为 100-120°C，然后经过挤出、注塑或吹塑等工艺制得无交联发泡聚烯烃材料。
2.根据权利要求I所述的一种改性无机粉体无交联发泡聚烯烃材料的制备方法， 其特征在于所述的无机粉体指碳酸钙或滑石粉或高岭土中的一种，无机粉体的目数为 400-3000 目。
3.根据权利要求I所述的一种改性无机粉体无交联发泡聚烯烃材料的制备方法，其特征在于所述的偶联剂为铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种。
4.根据权利要求I所述的一种改性无机粉体无交联发泡聚烯烃材料的制备方法，其特征在于所述的发泡剂为偶氮二异丁腈或偶氮二甲酰胺或磺酰肼化合物或N，N' - 二亚硝基五亚甲基甲胺中的一种。
5.根据权利要求I所述的一种改性无机粉体无交联发泡聚烯烃材料的制备方法，其特征在于所述的多元醇为甘油或乙二醇或聚乙二醇或木糖醇后山梨糖醇中的一种。
6.根据权利要求I所述的一种改性无机粉体无交联发泡聚烯烃材料的制备方法，其特征在于所述的聚烯烃材料为聚乙烯或聚丙烯或高密度聚乙烯或低密度聚乙烯中的一种。
7.根据权利要求6所述的一种改性无机粉体无交联发泡聚烯烃材料的制备方法，其特征在于所述的聚乙烯或聚丙烯或高密度聚乙烯或低密度聚乙烯的熔融指数 ^ 3.5g/10min。
全文摘要
本发明涉及一种改性无机粉体无交联发泡聚烯烃材料的制备方法。该制备方法选用无机粉体为主要材料，将其经过干燥、表面改性、发泡剂的涂覆和润湿、增容增稠处理制备成改性无机粉体，然后将改性无机粉体与聚烯烃材料经过熔融共混、挤出、注塑或吹塑等工艺制备成改性无机粉体无交联发泡聚烯烃材料。由本发明所述的制备方法制备的改性无机粉体可广泛应用在聚烯烃材料的发泡，且发泡聚烯烃材料无需交联，具有密度低、泡孔均匀、结构完整等特点，实现了发泡聚烯烃材料重复回收利用、节约资源的目的。本发明所述的制备方法，原料易得，工艺简单，无特殊设备要求，制造成本低，易于实现工业化生产。
文档编号C08L23/06GK102604185SQ20121004167
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月23日 优先权日2012年2月23日
发明者刘欣, 杨象辉, 王永来, 钱芬, 陈建平 申请人:武汉凌辉高分子材料有限公司