一种超细研磨改性天然硫酸钡的制备的制作方法

本发明涉及一种超细研磨改性天然硫酸钡的制备。

背景技术：

硫酸钡具有耐候、透明、稳定等特性故在很多领域(涂料、橡胶、造纸、塑料、水泥、医学等)得到了广泛的应用。目前硫酸钡的生产方法以湿法为主，专利CN10388148和专利CN101948636分别介绍了改性纳米硫酸钡的制备及应用，改性纳米硫酸钡的制备方法。这两个专利都是用湿法生产，解决的主要是硫酸钡不易分散的问题。但是用上述方法生产硫酸钡，存在明显的不足：生产工艺流程极其复杂；生产过程中需要用到浓硫酸、氢氧化钠等强酸强碱物质，容易对环境造成污染；在母料制备环节发明人采用自然冷却加机械破碎的方式，生产周期长，不利于产量的提高；用该方法制备出的硫酸钡粉体成本高昂，在节省成本方面优势不是特别明显。专利CN103396681A介绍了一种干法生产复合精细硫酸钡及其制造方法，虽流程简单，但制备出的硫酸钡粉体也存在缺陷：发明人采用在硫酸钡中加入高岭土的方法，影响了其透明度，限制了该粉体在透明制品中的应用；发明人只对粉体进行简单的初步改性，没有对其耐高温稳定性处理，粉体的分散性不是很好，高温容易泛黄。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种易分散、耐热性、透明性好且价格合理的超细研磨改性天然硫酸钡的制备，同时提供以此方法制备的硫酸钡为主体制备母粒的方法。

为实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：一种超细研磨改性天然硫酸钡的制备，其特征在于，包含以下步骤：A.第一次改性：A1.将天然硫酸钡清洗过后，自然风干，然后破碎成2-3cm大小的颗粒，A2.将破碎后的颗粒经比重选矿机和色选机选出高纯度高白度的硫酸钡，指标为：纯度大于97％，白度大于95％；A3.将选出的硫酸钡输入带有机器余热利用回风装置超细分级磨机中，研磨成3-6um的超细粉体，在研磨过程中加入表面改性剂以及稳定剂和抗氧剂，完成粉体的第一次改性；

B.配料及母粒制备：B1.将上一步骤制得的粉体的母粒按重量百分比备料：75％-85％的超细改性天然硫酸钡粉体、1.5％-4％的分散剂，2％-5％的润滑剂，1.5％-2.5％的光亮剂，10％-20％的载体树脂；B2.将第一次改性的超细硫酸钡粉体和载体树脂一起投入到高混机内，高速搅拌并加热至105-110℃；B3.加入分散剂处理5分钟，待温度达到120℃时加入润滑剂和光亮剂，高速搅拌混合；B4.当高速混合机的电流表上电流突然增大时，最大值达到250A，启动冷却水开关，水直接进入高混机内与物料直接接触，物料瞬间冷却变硬，被高速旋转的高混机扇叶破碎，产生的水蒸汽通过除尘管道排出；B5.待高速混合机的电流表上电流平稳时，停止搅拌，放料；B6.再将混合物加入带有机头雾化冷却装置的造粒设备内，在130-150℃下挤出，磨面热切得到母粒成品。

本发明一种超细研磨改性天然硫酸钡的制备，其特征在于所述的表面改性剂为：钛酸酯偶联剂、二辛氧基焦磷酸酯基、硅烷偶联剂KH560、复合偶联剂中的一种或几种，上述操作方法是将上述偶联剂中的一种或几种与水以1：500稀释后使用。

本发明一种超细研磨改性天然硫酸钡的制备，其特征在于所述的稳定剂为：硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钡中的一种或几种。

本发明一种超细研磨改性天然硫酸钡的制备，其特征在于所述的抗氧剂为：抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂264、抗氧剂300中的一种或几种。

本发明一种超细研磨改性天然硫酸钡的制备，其特征在于所述的分散剂为：硬脂酸、脂肪酸、单甘脂、钛酸酯、磷酸酯中的一种或几种。

本发明一种超细研磨改性天然硫酸钡的制备，其特征在于所述的润滑剂为：聚乙烯蜡、石蜡、氧化聚乙烯蜡、精蜡、蒙旦酸蜡、EVA蜡中的一种或几种。

本发明一种超细研磨改性天然硫酸钡的制备，其特征在于所述的光亮为：EBS、改性EBS、油酸酰胺中的一种或几种。

本发明一种超细研磨改性天然硫酸钡的制备，其特征在于所述的载体树脂为：低压高密度聚乙烯、高压低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、聚丙烯、EVA中的一种或几种。

本发明一种超细研磨改性天然硫酸钡的制备，其特征在于所述的高混机为：带除尘冷却装置的高混机，造粒设备为：带有机头雾化冷却装置的造粒设备。

本发明的有益之处在于：本发明制的超细天然改性硫酸钡粉体具有易分散、光泽度高、白度高、耐热性能优良、成本低廉等优点，用该粉体按照所述方法制的母粒产量大，成本优势明显，各项性能优良，广泛应用于注塑、吹膜、片材、管材等塑料制品领域。

附图说明

附图1是一种超细研磨改性天然硫酸钡的制备工艺方框示意图；

附图2是一种带冷却破碎功能的高速混合机结构示意图；

附图3是一种机头带冷却水装置的螺杆挤出机的内部结构示意图；

附图中：1-为混合机本体；2-为进料口；3-为出料口；4-为夹层；5-为搅拌杆；6-为转轴；7-为电机；8-为卸抖门；9-为气动泵；10-为吸尘管；11-为风扇；12-为喷淋水管；51-为挤出头；52-为切刀；53-为上罩盖；54-为下料斗；55-为进水口；56-为出水口；57-为下进水口；58-为下出水口；59-为喷淋水管。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步的说明。

实施例1：一种超细研磨改性天然硫酸钡的制备，包含以下步骤：

A.第一次改性：A1.将天然硫酸钡清洗过后，自然风干，然后破碎成2-3cm大小的颗粒，A2.将破碎后的颗粒经比重选矿机和色选机选出高纯度高白度的硫酸钡，指标为：纯度大于97％，白度大于95％；A3.将选出的硫酸钡输入带有机器余热利用回风装置超细分级磨机中，研磨成3-6um的超细粉体，在研磨过程中加入表面改性剂以及稳定剂和抗氧剂，完成粉体的第一次改性；

B.配料及母粒制备：B1.将上一步骤制得的粉体的母粒按重量百分比备料：75％-85％的超细改性天然硫酸钡粉体、1.5％-4％的分散剂，2％-5％的润滑剂，1.5％-2.5％的光亮剂，10％-20％的载体树脂；B2.将第一次改性的超细硫酸钡粉体和载体树脂一起投入到高混机内，高速搅拌并加热至105-110℃；B3.加入分散剂处理5分钟，待温度达到120℃时加入润滑剂和光亮剂，高速搅拌混合；B4.当高速混合机的电流表突然增大时(当温度达到了载体树脂的熔点时，此时物料全部融化成膏状，高混机扇叶阻力增大，电流值会增大)，最大值达到250A，启动冷却水开关，水直接进入高混机内与物料直接接触，物料瞬间冷却变硬，被高速旋转的高混机扇叶破碎，产生的水蒸汽通过除尘管道排出；B5.待高速混合机的电流表上电流平稳时，停止搅拌，放料；B6.再将混合物加入带有机头雾化冷却装置的造粒设备内，在130-150℃下挤出，磨面热切得到母粒成品。所述的表面改性剂为：钛酸酯偶联剂、二辛氧基焦磷酸酯基、硅烷偶联剂KH560、复合偶联剂中的一种或几种，上述操作方法是将上述偶联剂中的一种或几种与水以1：500稀释后使用。所述的稳定剂为：硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钡中的一种或几种。所述的抗氧剂为：抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂264、抗氧剂300中的一种或几种。所述的分散剂为：硬脂酸、脂肪酸、单甘脂、钛酸酯、磷酸酯中的一种或几种。所述的润滑剂为：聚乙烯蜡、石蜡、氧化聚乙烯蜡、精蜡、蒙旦酸蜡、EVA蜡中的一种或几种。所述的光亮为：EBS、改性EBS、油酸酰胺中的一种或几种。所述的载体树脂为：低压高密度聚乙烯、高压低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、聚丙烯、EVA中的一种或几种。所述的高混机为：带除尘冷却装置的高混机，造粒设备为：带有机头雾化冷却装置的造粒设备。

实施例2：一种超细研磨改性天然硫酸钡的制备，包含以下步骤：

A1.将天然硫酸钡清洗过后，自然风干，然后破碎成2-3cm左右大小的颗粒；

A2.经比重选矿机和色选机选出高纯度高白度的硫酸钡(纯度大于97％，白度大于95％)；

A3.将选出的硫酸钡输入超细分级磨(带有机器余热利用回风装置)研磨成3-6um的超细粉体，在研磨过程中加入表面改性剂(粉体重量的0.02％)以及稳定剂和抗氧剂(粉体重量的0.2％)，完成粉体的第一次改性；

A4.把合格品包装为25kg/袋并入库。

按质量取料：称取按上述方法制备的硫酸钡粉体75kg，线性低密度聚乙烯(LLDPE7042)5kg，高压低密度聚乙烯(LDPE2426)15kg，硬脂酸1.5kg，PE蜡2kg，EBS2.5kg。

制备前述的母粒的方法，采用如下步骤：

a.将第一次改性的超细硫酸钡粉体和载体树脂(增大物料之间的摩擦，有利于升温)一起投入到高混机内，高速搅拌(800r/min)并加热至105－110℃；

b.加入分散剂硬脂酸处理5分钟，待温度达到120℃时加入润滑剂(PE蜡)和光亮剂(EBS)，继续高速搅拌混合；

c.当高速混合机电流突然增大时(最大值达到250A)，启动冷却水开关，水进入高混机内与物料直接接触，物料瞬间冷却变硬，被高速旋转的高混机扇叶破碎，产生的水蒸汽通过除尘管道排出；

d.待电流平稳时，停止搅拌，放料；

e.将混合物加入造粒设备(带有机头雾化冷却装置)内，在130-150℃下挤出，磨面热切得到母粒成品。

实施例3

按质量取料：称取按上述方法制备的硫酸钡粉体80kg，线性低密度聚乙烯(HDPE8920)10kg，高压低密度聚乙烯(LLDPE7042)4.5kg，硬脂酸2.0kg，PE蜡1.5kg，EBS2.0kg。

制备前述的母粒的方法，采用如下步骤：

a.将第一次改性的超细硫酸钡粉体和载体树脂(增大物料之间的摩擦，有利于升温)一起投入到高混机内，高速搅拌(800r/min)并加热至105－110℃；

b.加入分散剂硬脂酸处理5分钟，待温度达到120℃时加入润滑剂(PE蜡)和光亮剂(EBS)，继续高速搅拌混合；

c.当高速混合机电流突然增大时(最大值达到250A)，启动冷却水开关，水进入高混机内与物料直接接触，物料瞬间冷却变硬，被高速旋转的高混机扇叶破碎，产生的水蒸汽通过除尘管道排出；

d.待电流平稳时，停止搅拌，放料；

e.将混合物加入造粒设备(带有机头雾化冷却装置)内，在130-150℃下挤出，磨面热切得到母粒成品。

实施例4

按质量取料：称取按上述方法制备的硫酸钡粉体85kg，线性低密度聚乙烯(LLDPE7042)7kg，高压低密度聚乙烯(EVA)3kg，硬脂酸1.5kg，PE蜡2.0kg，EBS1.5kg。

制备前述的母粒的方法，采用如下步骤：

a.将第一次改性的超细硫酸钡粉体和载体树脂(增大物料之间的摩擦，有利于升温)一起投入到高混机内，高速搅拌(800r/min)并加热至105－110℃；

b.加入分散剂硬脂酸处理5分钟，待温度达到120℃时加入润滑剂(PE蜡)和光亮剂(EBS)，继续高速搅拌混合；

c.当高速混合机电流突然增大时(最大值达到250A)，启动冷却水开关，水进入高混机内与物料直接接触，物料瞬间冷却变硬，被高速旋转的高混机扇叶破碎，产生的水蒸汽通过除尘管道排出；

d.待电流平稳时，停止搅拌，放料；

e.将混合物加入造粒设备(带有机头雾化冷却装置)内，在130-150℃下挤出，磨面热切得到母粒成品。

将实施例2、3、4、制备的母料与聚乙烯(LDPE242和LDPE7042质量比4.5：1)在不同的添加量下吹成三种不同厚度(5um、10um、50um)的薄膜。

表1添加母料后的薄膜透光率比较

表2添加母料后的薄膜力学性能比较

表3添加母料后的薄膜的成本比较