一种生态塑料的制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种生态塑料的制备方法。
【背景技术】
[0002]采用无机物作为塑料制品的填料，可以提高塑料制品的物理性能，还能降低成本，是目前塑料制品生产常用的改性方法。随着无机填料的用量的增加，树脂的用量也随之降低，一方面可以节约成本，减少对石油资源的消耗量，另一方面也可以提高塑料制品的降解性能，缓解对环境的污染。因此无机物作为主要原料的塑料制品也可以成为一种生态塑料。
[0003]传统的工艺主要是将无机粉体与树脂经过熔融挤出后达到充分的混合，使无机粉体能均匀地分散在树脂。普遍的方法是通过改进无机粉体的性能来提高在树脂中的填充量。但是随着无机物的增加，熔融挤出会变得非常困难，进一步的加工也难以进行。
[0004]中国专利CN104109343A公布了一种高流动性塑料复合粉体材料及其制备方法。该方法通过将无机纤维增强组分与偶联剂在溶剂的作用下混合均匀后再与塑料基体材料混合，从而改善了塑料复合材料的流动性差的问题。但是该方法并不能解决在成型过程中熔融状态下由于无机纤维造成的难以吹膜、挤出的问题，而且可以难以进一步增加无机填料的使用量。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的缺点，本发明提供了一种生态塑料的制备方法，所述方法包括以下步骤:
a.将矿物纤维、热塑性树脂粉和助剂在高速混合机中充分混合得到混合料；
b.将混合料转移至传送带上，在传送至压延机的同时加热混合料至树脂变成熔融状态；
c.将熔融状态的混合料通过压延成型制成片材或薄膜；
其中，所述原料的重量份组成为:
矿物纤维:50-70份热塑性树脂粉:20-30份助剂:5_ 1份
其中所述热塑性树脂粉的平均粒径为10-300微米，所述传送带的宽度与所述压延机辊筒的宽度比为0.5-0.8，所述传送带面层有一层离型纸，混合料在传送带上均匀铺撒。
[0006]根据一个优选的实施方式，所述混合料在100°C-300°C的传送带上加热，并输送至压延机出。
[0007]考虑到传送过程中混合料的热传递及树脂的熔融吸热，混合料在传送过程中需经过一定的时间才能达到预定的温度。因此设定高温传送带的温度比混合料中树脂的熔融温度高10_20°C。可根据需要对所述传送带的传送速度进行调节，使所述混合料在输送至压延机处时树脂处于熔融状态。
[0008]根据一个优选的实施方式，所述传送带的宽度与所述压延机辊筒的宽度比为0.5-
1.5。优选的，所述传送带的宽度与压延机的辊筒宽度大致相等。
[0009]所述混合料均匀铺撒在传送带上运送至压延机，以使物料受热均匀。由于混合料中含有大量的矿物纤维，流动性较差，物料均匀铺撒在传送带上可使物料在进入压延机时对辊筒的反作用力较为分散，防止由于辊筒受力不均而变形。另外也使压延成型的制品厚度均匀，防止生成的制品由于各部分经历的压延过程差异较大使性能不均而降低综合性。
[0010]根据一个优选的实施方式，所述经过一次或多次压延成型后制成片材或薄膜。
[0011]优选的，所述混合料在两组串联的压延机设备中经过两次连续压延。物料在第一压延机中主要经历的是由辊筒的挤压、剪切造成的熔融共混过程，在第二压延机中主要经历拉伸取向过程。
[0012]根据一个优选的实施方式，所述混合料在两组串联的压延机设备中经过两次连续压延，其中第二压延机的辊筒宽度比第一压延机的辊筒长度大，所述第二压延机的辊间距比第一压延机的辊间距小。以使物料在第二次压延时经过一定程度的横向拉伸。
[0013]根据一个优选的实施方式，所述压延机的温度比传送带的温度低10_50°C。
[0014]根据一个优选的实施方式，所述矿物纤维、热塑性树脂和助剂在50_100°C下，在高速混合机中混合5-30分钟。
[0015]优选的，为使纤维组分能与树脂粉体形成良好的分散，先将矿物纤维与偶联剂在高速混合机中混合5-10分钟，随后加入热塑性树脂及其他助剂混合5-25分钟。
[0016]更优选的，先将矿物纤维与偶联剂在高速混合机中混合5-10分钟，随后加入热塑性树脂组分混合5-10分钟，最后加入其他助剂组分混合5-20分钟。
[0017]根据一个优选的实施方式，所述矿物纤维的平均直径为1-30微米，平均长度为1-5_。优选的，所述矿物纤维优选为玄武岩纤维和/或硅灰石纤维。
[0018]根据一个优选的实施方式，所述助剂包括增塑剂、热稳定剂、抗氧剂、偶联剂和润滑剂中的一种或几种。
[0019]由于混合料经过了熔融和压延等长时间的高温过程，其中的树脂容易在热的作用下发生分解，因此需要添加一定量的热稳定剂或抗氧剂来改善混合料的加工性能。而稳定剂通常润滑性较差，难以较好地分散。因此需要配合使用润滑剂。另外混合料料中含有大量的矿物纤维，流动性较差，因此也同样需要使用润滑剂进行改善。通过使用偶联剂可增强树脂与矿物纤维材料的界面性能，改善分散度，另外还可降低树脂的粘度，改善混合料的流动性能。
[0020]根据一个优选的实施方式，所述热塑性树脂为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯中的一种或几种。
[0021]根据一个优选的实施方式，所述稳定剂为有机锡稳定剂、有机锑稳定剂、金属皂稳定剂、稀土稳定剂中的一种或者几种。
[0022]优选的，所述稳定剂为金属阜稳定剂。更优选的所述稳定剂为有机铺稳定剂和硬脂酸钙的混合物。
[0023]根据一个优选的实施方式，所述抗氧剂为:四〔β-(3，5_三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、亚磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯、对苯二胺和二氢喹啉、双十二碳醇酯、硫代二丙酸双月桂酯、双十四碳醇酯和双十八碳醇酯中的一种或几种。
[0024]根据一个优选的实施方式，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类，己二酸酯类、柠檬酸酯类、磷酸酯类和环氧大豆油中的一种或几种。
[0025]
根据一个优选的实施方式，所润滑剂为石蜡类、硬脂酸、多元醇酯、脂肪酰胺、低分子量聚丙烯、丙烯酸共聚物和油酰胺中的一种或几种。
[0026]优选的，所述润滑剂为低分子量聚丙烯。
[0027]根据一个优选的实施方式，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铬络合物偶联剂及锆偶联剂中的一种或几种。
[0028]优选的，所述偶联剂为γ—氖丙基三甲氮基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ —(2，3—环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、异丙其三(异硬脂酰基)钛酸酯、异丙基三(焦磷酸二辛酯)钛酸酯、二 (二辛基焦磷酰基)含氧乙酸酯钛、异丙基二(甲基丙烯酰基)异硬脂酰基钛酸酯、四异丙基二 (亚磷酸二月桂酯)钛酸酯中的一种或几种。
[0029]本发明通过采用粉体状的热塑性树脂与矿物纤维、助剂等进行混合，使矿物纤维在树脂粉中能够达到较好的分散。在通过将原料粉加热熔融后直接通过压延机的高温挤压作用，制得树脂与矿物纤维良好共混的压延制品，省去了熔融挤出步骤，一方面简化生产步骤，节约成本;另一方面避免了由于矿物纤维过多造成的挤出和吹膜困难等问题。
【具体实施方式】
[0030]下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0031]实施例1
将70份矿物纤维先与4份有机硅烷偶联剂(K H 一55Q)在高速混合机中混合8分钟，再加入0.1份的四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯、2份环氧大豆油、I份硬脂酸和20份聚丙烯树脂粉，升温至50°C混合15分钟。其中聚丙烯树脂粉的粒径为200-300微米，矿物纤维的平均直径为1-25微米，平均长度为l-5mm。
[0032]通过斜毯式加料器将混合好的物料转移到传送带上。传送带的温度为220°C，传送带宽I米，长4米。调节加料速度和运送速度，使混合料在传送带上均匀铺撒为厚度为0.5-2cm的粉料层，混合料输送到压延机的过程中经过加热，树脂变以熔融状态进入压延机。
[0033]采用的两个四辊压延机串联运行，使物料经过两次压延成型。其中第一压延机的辊径和辊长为Φ 360 X 1120mm，第二压延机的辊径和辊长为Φ 450 X 1200mm。
[0034]将第一的压延机采用斜Z型辊，第一辊温度为170-175°C，线速度为5-7m/min;第二辊温度为175-180°C，线速度为7-9m/min ；第三辊温度为180_185°C，线速度为9_1 lm/min ；第四辊温度为180-190°C，线速度为ll_13m/min，四辊的温度依次增大，以使物料能依次贴附于温度较高的辊上。
[0035]第二压延机采用倒I型辊，第一辊温度为170-175°C，线速度为15-17m/min;第二辊温度为175-180°C，线速度为17-19m/min;第三辊温度为180-185°C，线速度为19-21m/min;第四辊温度为180-190°C，线速度为21-23m/min。最后经由引离、冷却卷取、切割获得制品。
[0036]实施例2 将50份玄武岩纤维先与2份的钛酸酯偶联剂在高速混合机中混合10分钟，再加入3份的己二酸酯增塑剂、2份的有机锑稳定剂和硬脂酸钙混合物、I份的石蜡和25份的聚氯乙烯树脂粉在高速混合机中50°C下混合20分钟。其中聚氯乙烯树脂粉的粒径为50-250微米，矿物纤维的平均直径为5-30微米，平均长度为l-5mm。
[0037]通过斜毯式加料器将混合好的物料转移到传送带上。传送带的温度为210°C，传送带宽I米，长4米。调节加料速度和运送速度，使混合料在传送带上均匀铺撒为厚度为0.5-2cm的粉料层，混合料输送到压延机的过程中经过加热，树脂变以熔融状态进入压延机。
[0038]采用的两个四辊压延机串联运行，使物料经过两次压延成型。其中第一压延机的辊径和辊长为Φ 360 X 1120mm，第二压延机的辊径和辊长为Φ 450 X 1200mm。
[0039]将第一的压延机采用正Z型辊，第一辊温度为170-175°C，线速度为15-17m/min;第二辊温度为175-180°C，线速度为17-19m/min;第三辊温度为180-185°C，线速度为19-21m/min;第四辊温度为180-190°C，线速度为21-23m/min。
[0040]第二压延机采用倒L型辊，第一辊温度为170-175°C，线速度为25_27m/min;第二辊温度为175-180°C，线速度为27-29m/min ；第三辊温度为180_185°C，线速度为29_31m/min ；第四辊温度为180-190°