纳米碳酸钙复合浓缩母料及其制备方法
【专利摘要】本发明为一种纳米碳酸钙复合浓缩母料及其制备方法，该浓缩母料由载体树脂15～40份、纳米碳酸钙20～80份、偶联剂1～3份、分散剂1～3份、润滑剂1.5～3.5份制备而成，制备时将配好的各原料依次经过高速混合机混合、密炼机密炼后，经过喂料机被喂入到单（双）螺杆挤出机挤出制得。本发明的纳米碳酸钙复合浓缩母料，不仅可以大幅度降低产品成本，还可以提升产品质量，其相容性好、可改善流动性，增加制品尺寸稳定性、耐热性，具有抗老化作用，可有效的增加材料的刚性、韧性、弯曲模量、表面光洁度等。
【专利说明】纳米碳酸钙复合浓缩母料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及塑料【技术领域】，具体是一种纳米碳酸钙复合浓缩母料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]碳酸钙是塑料填充改性中使用最广泛、用量最大的一种无机填料，其应用动向由重质化、活性化、超细化、母料化方向发展过来。其纳米材料是80年代发展起来的一种应用前景十分广阔的新型材料，尤其纳米碳酸钙是塑料工业最为看重的纳米材料，但纳米碳酸钙粒径小，具有极小的比表面积和较高的比表面能，在制备和后处理过程中极易发生粒子团聚，形成二次粒子，使粒子粒径变大，在最终使用中失去超细粒径所具备的功能。因此后来采用传统的偶联剂、硬脂酸、表面活性剂等对纳米粒子进行表面改性，有效地防止纳米粒子间的相互团聚，但这种方法并未解决纳米粒子在储存和运输过程中的稳定性，若直接应用于复合材料中，就大大削减了纳米粒子在复合材料中应发挥的功效。这就要对纳米碳酸钙进行二次表面处理，专利200710017291.5中并未明确提出二次解团纳米粒子具体方法，只是通过二次表面处理降低了纳米粒子的团聚现象，并未达到完全解聚，使得纳米粒子特有的性能不能完全发挥出来，且还要对纳米粉体进行干燥处理，操作麻烦，消耗能源，增加成本。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，而提供一种纳米碳酸钙复合浓缩母料及其制备方法。
[0004]本发明是通过如下技术方案实现的:
一种纳米碳酸钙复合浓缩母料，由下列重量份数的原料制成:载体树脂15~40份，纳米碳酸钙20~80份，偶联剂I~3份，分散剂I~3份，润滑剂1.5~3.5份组成；其中，所述的载体树脂为聚乙烯、聚丙烯中的一种，所述的纳米碳酸钙为粒径15~40nm纳米粒子稳定的碳酸钙，所述的偶联剂为双亲偶联剂，所述的分散剂为硬脂酸、低分子量的聚乙烯蜡中的一种或以任意比例混合的两种，所述的润滑剂为石蜡、光亮润滑剂中的一种或以任意比例混合的两种。
[0005]本发明选用双亲偶联剂，其特点在于可直接改性高含水量粉体，无需在改性前对粉体进行苛刻的烘干处理，简化了粉体改性的生产工艺，节约能源，且使纳米粒子充分分散在塑料体网络中；所述的纳米碳酸钙为使用“重力反应器”而制得的一种粒子稳定(大小粒子偏差不大，粒子均匀)、粒径适中(15~40nm)的纳米碳酸钙，克服了大粒子体现不出“纳米效应”、而过小粒子制备困难及表面处理不好的缺点，该方法制得的纳米碳酸钙粒子的晶型为立方体，其流动性好。
[0006]进一步地，所述的聚乙烯为茂金属聚乙烯，所述的聚丙烯为T30S。该茂金属聚乙烯为美国埃克森美孚产的，其具有比传统聚乙烯更规整的分子结构，因而有更高的结晶度，更窄的分子量分布，强度高、韧性好、刚性好。本发明中利用茂金属聚乙烯规整的分子结构和更窄的分子量分布通过助剂将其与晶型为立方体的粒子稳定、粒径适中(15~40nm)的纳米碳酸钙完全熔融为一体，其相容性好、可改善流动性，增加制品尺寸稳定性、耐热性，具有抗老化作用，增加材料的刚性、韧性、表面光洁度等。
[0007]所述的茂金属聚乙烯为熔指为l_2g/10min的茂金属聚乙烯和熔指为20_50g/10min的茂金属聚乙烯中的一种或以任意比例混合的两种。不同性能的茂金属聚乙烯(熔指为l_2g/10min的茂金属聚乙烯和熔指为20-50 g/10min的茂金属聚乙烯)的特点是在力学性能上可以相互转换，转换方法简便，能够方便地满足不同客户的要求，操作工艺也简
单。
[0008]本发明纳米碳酸钙复合浓缩母料的制备方法，包括如下步骤:
1)按各原料的重量份数分别称取各原料备用；
2)先将纳米碳酸钙、偶联剂加入到高速混合机中搅拌2分钟，然后再加入分散剂继续搅拌2~3分钟，接着再加入润滑剂继续搅拌3~5分钟，最后再加入栽体树脂继续搅拌2~3分钟，最终制得混合物料；
3)将步骤2)中得到的混合物料放入已恒温好的密炼机中，恒温温度为170~230°C、密炼时间10~15分钟，最后混合物料被密炼成团；
4)通过提升机将步骤3)中得到的成团的混合物料放入喂料机中，成团的混合物料经过喂料机被喂入到单(双)螺杆挤出机中，单(双)螺杆挤出机的温度控制在160~220°C，最后经挤出、切粒、风冷、包装，即得到了所述的纳米碳酸钙复合浓缩母料。
[0009]综上所述，本发明一是使用具有特殊性能的双亲偶联剂，二是采用特殊设备制造出粒子稳定、粒径适中的纳米碳酸钙，三是利用载体树脂在性能上相互转变的特点，再加上具有高分散、高混炼的密炼机，所制得的产品不仅可以大幅度降低产品成本，还可以提升产品质量，其相容性好、可改善流动性，增加制品尺寸稳定性、耐热性，具有抗老化作用，可有效的增加材料的刚性、韧性、弯曲模量、表面光洁度等。
[0010]以下为制品的性能试验结果:
添加组:是指添加有本发明纳米碳酸钙复合浓缩母料制得的制品；
空白组:是指没有添加本发明纳米碳酸钙复合浓缩母料制得的制品；
1)低温拉伸屈服强度:
空白组:14.75MPa
添加5%纳米碳酸钙复合浓缩母料组:15.39 MPa
2)紫外老化:
紫外老化前:
【权利要求】
1.一种纳米碳酸钙复合浓缩母料，其特征在于，由下列重量份数的原料制成:载体树脂15~40份，纳米碳酸钙20~80份，偶联剂I~3份，分散剂I~3份，润滑剂1.5~3.5份；其中，所述的载体树脂为聚乙烯、聚丙烯中的一种，所述的纳米碳酸钙为粒径15~40nm纳米碳酸钙，所述的偶联剂为双亲偶联剂，所述的分散剂为低分子量的聚乙烯蜡、硬脂酸中的一种或以任意比例混合的两种，所述的润滑剂为石蜡、光亮润滑剂中的一种或以任意比例混合的两种。
2.根据权利要求1或2所述的纳米碳酸钙复合浓缩母料，其特征在于:所述的聚乙烯为茂金属聚乙纟布，所述的聚丙纟布为T30S。
3.根据权利要求2所述的纳米碳酸钙复合浓缩母料，其特征在于:所述的茂金属聚乙烯为熔指为l_2g/10min的茂金属聚乙烯和熔指为20-50 g/10min的茂金属聚乙烯中的一种或以任意比例混合的两种。
4.根据权利要求1所述的纳米碳酸钙复合浓缩母料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)按各原料的重量份数分别称取各原料备用； 2)先将纳米碳酸钙、偶联剂加入到高速混合机中搅拌2分钟，然后再加入分散剂继续搅拌2~3分钟，接着再加入润滑剂继续搅拌3~5分钟，最后再加入载体树脂继续搅拌2~3分钟，最终制得混合物料； 3)将步骤2)中得到的混合物料放入已恒温好的密炼机中，恒温温度为170~230°C、密炼时间10~15分钟，最后混合物料被密炼成团； 4)通过提升机将步骤3)中得到的成团的混合物料放入喂料机中，成团的混合物料经过喂料机被喂入到单(双)螺杆挤出机中，单(双)螺杆挤出机的温度控制在160~220°C，最后经挤出、切粒、风冷、包装，即得到`了所述的纳米碳酸钙复合浓缩母料。
【文档编号】C08L23/06GK103571019SQ201310576513
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2013年11月19日
【发明者】吕国章, 韩国芳, 杨芮平 申请人:芮城新泰纳米材料有限公司