本发明涉及一种对无机粉体材料进行有机包覆的工艺方法，具体地说，是一种对于氢氧化镁粉体、钛白粉、高纯工业品硫化锌粉、重轻质钙粉及各种无机颜料粉体等添加到有机复合材料中，为了增强无机材料跟有机材料的界面结合力，而对无机粉体表面进行有机包覆的制备工艺，属于化工
技术领域：
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背景技术：
：塑料工业已成为国家的三大支柱产业之一，在塑料树脂中添加各种无机填料赋予塑料具备不同的特殊功能，例如添加钙粉能增强塑料的硬度和阻燃效果，并赋予产品外观颜色；添加氢氧化镁、氢氧化铝等无机材料能增强塑料产品的阻燃效果；长玻纤增强复合材料中添加硫化锌粉既能使长玻纤复合材料的显示白色，还能增强长玻纤复合材料的强度；还有各种无机颜料在添加到PE、PP、PET等各种有机树脂过程中赋予相应产品丰富多彩的颜色。但是高分子有机材料与无机材料在复合过程中，两者之间会出现界面，这个界面结合力的大小会对复合材料产生较大影响。典型实施例：长玻纤增强热融聚丙烯（PP）材料是广泛使用的轻质、高强材料，是汽车工业替代钢铁、实现轻量化、节能的最适合材料，但是长玻璃纤维与PP材料之间存在结合界面，如果不对长玻璃纤维进行表面处理，长玻纤热融聚丙烯材料的强度就达不到技术要求，进而影响产品的使用和销售。同样未经有机包覆处理的无机粉体材料在大分子有机材料中以团聚体的形式存在，但由于颗粒表面与基体不相容，颗粒团聚体与基体之间存在明显的界限甚至产生微小空洞，材料脆断时无机粉体的颗粒逃逸易形成空洞，且未进行有机包覆的无机粉体在基体中的填充不均匀，影响产品质量和外观。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种对无机粉体材料进行有机包覆的工艺方法，基于该种工艺制备的无机粉体与有机基料具有良好的结合界面，与有机基材结合牢固，在加工过程中分散性好，无团聚和结块现象。本发明具有流程明晰、可控性强的优点。为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种对无机粉体材料进行有机包覆的工艺方法，其特征在于：所述工艺方法包括以下步骤：（1）将高密度聚乙烯粉料、固体氧化剂粉末、茂金属催化剂、阻聚剂、表面活性剂同时装入油加热反应釜中，并搅拌混合均匀。（2）旋转油加热反应釜，逐渐升温，升温速度为1.0℃-2.5℃/min，升温至120℃-145℃时保温72-96小时，保温期间不断旋转搅拌混料。（3）保温结束后，冷却至室温得到氧化聚乙烯蜡粉料。（4）将步骤（3）得到氧化聚乙烯蜡粉料，加入高温反应釜中，同时加入去离子水、乳化剂、助乳化剂、引发剂、醇醚类溶剂、稳定剂等助剂，搅拌。（5）将反应釜密封，加压升温，压力达到5.06×105～1.013×106Pa时，停止加压，升温至110-140℃，保温时间12-36小时，保温期间进行高速搅拌；（6）保温结束，停止搅拌，减压降温冷却至室温，得氧化聚乙烯蜡乳液。（7）将（6）制得的氧化聚乙烯蜡乳液加去离子水调节浓度为25-45%，加入三乙醇胺来调节乳液的pH在7.5-9.0之间，过滤后装入喷淋反应釜液体箱内。（8）将无机粉体材料装入密封喷淋反应釜下层容器内，然后将氧化聚乙烯蜡乳液雾化喷淋在无机粉体粉料表面，并不断快速搅拌，使喷淋乳液均匀包覆粉体颗粒，喷淋时间约为10-30分钟。（9）喷淋结束后，继续搅拌持续6-12小时，待粉体表面干燥后取出，再加热烘干3-5小时，期间持续搅拌以防止加热结块。（10）烘干结束，冷却，筛检，装桶。一种优化方案，步骤（1）中固体氧化剂粉末为KMnO4KClO4,Na2O2或K2O2，纯度为分析纯，加入量为聚乙烯粉料质量的5-15%；进一步地，步骤（1）中茂金属催化剂加入量为无机粉体质量的5-10%，阻聚剂、表面活性剂加入量为聚乙烯粉质量的1.2-3.0%。进一步地，步骤（4）中去离子水质量为聚乙烯粉料质量的1-3倍；乳化剂为硬质酸钠、脂肪醇聚乙烯醚系列、阿拉伯胶、异构十三聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸钠中的一种或几种复配，加入量为聚乙烯粉料质量的15-30%；助乳化剂为松节油、三乙醇胺、乙二醇丁醚、聚甘油酯丙二醇、正丁醇中的一种或几种复配，加入量为聚乙烯粉料质量的10-25%。引发剂为为过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵等，加入量为聚乙烯质量的0.5-1.0%；醇醚类溶剂的质量百分比浓度为45%-60%，加入量50-200L。稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌或钙锌复合稳定剂，加入量为聚乙烯质量的3-5%。进一步地，（7）中加入调节乳液pH值的三乙醇胺浓度为10%。进一步地，步骤（8）中雾化氧化聚乙烯蜡乳液喷淋流速为10-60ml/s。进一步地，步骤（9）中喷淋结束后加热烘干温度为60-80℃。本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：（1）本发明工艺流程明晰，对设备要求较低，节能环保，产品粒径分散性好，与有机材料的相容性好，不产生团聚和结块细现象，且添加到材料中不降低其力学性能。（2）以低分子量高密度聚乙烯为原料，以固体氧化剂粉末为氧化剂，制备的氧化聚乙烯蜡材料，无挥发性气体，安全环保。（3）反应过程中，加入乳化助剂是为了促进氧化聚乙烯蜡熔融，提高乳液的浊点。（4）对无机粉体的有机包覆采用密封雾化喷淋方式，减少了有机包覆乳液的消耗，提高了效率，降低了成本。（5）调节乳液的pH在7.8-9.2之间，有利于乳液均匀、稳定，不发生破乳、分层和结块现象，利于实际使用和长期保存。（6）产品的表面水分为0.05%；比表面积为8.76-14.64m2/g；粒度（D50）为15-45μm；堆积密度为0.85g/m3。（7）包覆的无机粉体材料添加到有机基材后：密度1.50g/cm3；拉伸强度29.2Mpa；断裂伸长率54%；冲击轻度8.31KJ/m2；硬度81维卡软化点89。具体实施方式下面结合实施例对本发明做进一步说明。但本发明不限于以下列举的特定例子。实施例中所用无机粉体为高纯工业品硫化锌粉末，纯度为97.0%,粒径为（D50）2-6μm，白色粉末；但不限于高纯工业品硫化锌粉末。实施例1，一种对无机粉体材料进行有机包覆的工艺方法，该工艺方法包括以下步骤：（1）将高密度聚乙烯粉料100kg、固体氧化剂粉末5kg、茂金属催化剂5kg、阻聚剂1.2kg、表面活性剂1.2kg同时装入油加热反应釜中，并搅拌混合均匀。（2）旋转油加热反应釜，逐渐升温，升温速度为1.0℃/min，升温至110℃时保温72小时，保温期间不断旋转搅拌混料。（3）保温结束后，冷却至室温得到氧化聚乙烯蜡粉料。（4）将步骤（3）得到氧化聚乙烯蜡粉料，加入高温反应釜中，同时加入去离子水100L，乳化剂15kg、助乳化剂10kg、引发剂0.5kg、醇醚类溶剂50L，稳定剂3kg助剂，搅拌。（5）将反应釜密封，加压升温，压力达到5.06×105Pa时，停止加压，升温至110℃，保温时间12小时，保温期间进行高速搅拌；（6）保温结束，停止搅拌，减压降温冷却至室温，得氧化聚乙烯蜡乳液。（7）将（6）制得的氧化聚乙烯蜡乳液加去离子水调节浓度为25%，加入三乙醇胺来调节乳液的pH在7.5，过滤后装入喷淋反应釜液体箱内。（8）将无机粉体材料装入喷淋反应釜下层容器内，然后将氧化聚乙烯蜡乳液雾化喷淋在无机粉体粉料表面，并不断快速搅拌，使喷淋乳液均匀包覆粉体颗粒，喷淋时间约为10-30分钟。（9）喷淋结束后，继续搅拌持续6-12小时，待粉体表面干燥后取出，再加热烘干3-5小时至烘干，期间持续搅拌以防止加热结块。（10）烘干结束，冷却，筛检，装桶。技术指标如下：物理和化学性能标准外观白色粉末表面水分，%0.05比表面积，m2/g16.52粒度（D50），μm35-50堆积密度，g/m30.88施例2，一种对无机粉体材料进行有机包覆的工艺方法，该工艺方法包括以下步骤：（1）将高密度聚乙烯粉料100kg、固体氧化剂粉末8kg、茂金属催化剂8kg、阻聚剂1.5kg、表面活性剂1.5kg同时装入油加热反应釜中，并搅拌混合均匀。（2）旋转油加热反应釜，逐渐升温，升温速度为1.5℃/min，升温至115℃时保温76小时，保温期间不断旋转搅拌混料。（3）保温结束后，冷却至室温得到氧化聚乙烯蜡粉料。（4）将步骤（3）得到氧化聚乙烯蜡粉料，加入高温反应釜中，同时加入去离子水100L，乳化剂18kg、助乳化剂15kg、引发剂0.6kg、醇醚类溶剂80L，稳定剂3.5kg助剂，搅拌。（5）将反应釜密封，加压升温，压力达到7.12×105Pa时，停止加压，升温至110℃，保温时间15小时，保温期间进行高速搅拌；（6）保温结束，停止搅拌，减压降温冷却至室温，得氧化聚乙烯蜡乳液。（7）将（6）制得的氧化聚乙烯蜡乳液加去离子水调节浓度为29%，加入三乙醇胺来调节乳液的pH在7.9，过滤后装入喷淋反应釜液体箱内。（8）将无机粉体材料装入喷淋反应釜下层容器内，然后将氧化聚乙烯蜡乳液雾化喷淋在无机粉体粉料表面，并不断快速搅拌，使喷淋乳液均匀包覆粉体颗粒，喷淋时间约为10-30分钟。（9）喷淋结束后，继续搅拌持续6-12小时，待粉体表面干燥后取出，再加热烘干3-5小时至烘干，期间持续搅拌以防止加热结块。（10）烘干结束，冷却，筛检，装桶。技术指标如下：物理和化学性能标准外观白色粉末表面水分，%0.05比表面积，m2/g14.64粒度（D50），μm30-45堆积密度，g/m30.85实施例3，一种对无机粉体材料进行有机包覆的工艺方法，该工艺方法包括以下步骤：（1）将高密度聚乙烯粉料100kg、固体氧化剂粉末10kg、茂金属催化剂9kg、阻聚剂1.8kg、表面活性剂1.8kg同时装入油加热反应釜中，并搅拌混合均匀。（2）旋转油加热反应釜，逐渐升温，升温速度为1.8℃/min，升温至120℃时保温82小时，保温期间不断旋转搅拌混料。（3）保温结束后，冷却至室温得到氧化聚乙烯蜡粉料。（4）将步骤（3）得到氧化聚乙烯蜡粉料，加入高温反应釜中，同时加入去离子水100L，乳化剂20kg、助乳化剂18kg、引发剂0.7kg、醇醚类溶剂100L，稳定剂4.0kg助剂，搅拌。（5）将反应釜密封，加压升温，压力达到7.58×105Pa时，停止加压，升温至110℃，保温时间18小时，保温期间进行高速搅拌；（6）保温结束，停止搅拌，减压降温冷却至室温，得氧化聚乙烯蜡乳液。（7）将（6）制得的氧化聚乙烯蜡乳液加去离子水调节浓度为25-45%，加入三乙醇胺来调节乳液的pH在8.4，过滤后装入喷淋反应釜液体箱内。（8）将无机粉体材料装入喷淋反应釜下层容器内，然后将氧化聚乙烯蜡乳液雾化喷淋在无机粉体粉料表面，并不断快速搅拌，使喷淋乳液均匀包覆粉体颗粒，喷淋时间约为10-30分钟。（9）喷淋结束后，继续搅拌持续6-12小时，待粉体表面干燥后取出，再加热烘干3-5小时至烘干，期间持续搅拌以防止加热结块。（10）烘干结束，冷却，筛检，装桶。技术指标如下：物理和化学性能标准外观白色粉末表面水分，%0.05比表面积，m2/g11.33粒度（D50），μm20-30堆积密度，g/m30.85实施例4，一种对无机粉体材料进行有机包覆的工艺方法，该工艺方法包括以下步骤：（1）将高密度聚乙烯粉料100kg、固体氧化剂粉末15kg、茂金属催化剂10kg、阻聚剂2.0kg、表面活性剂2.0kg同时装入油加热反应釜中，并搅拌混合均匀。（2）旋转油加热反应釜，逐渐升温，升温速度为2.0℃/min，升温至125℃时保温89小时，保温期间不断旋转搅拌混料。（3）保温结束后，冷却至室温得到氧化聚乙烯蜡粉料。（4）将步骤（3）得到氧化聚乙烯蜡粉料，加入高温反应釜中，同时加入去离子水100L，乳化剂25kg、助乳化剂20kg、引发剂0.8kg、醇醚类溶剂150L，稳定剂4.5kg助剂，搅拌。（5）将反应釜密封，加压升温，压力达到8.78×105Pa时，停止加压，升温至110℃，保温时间18小时，保温期间进行高速搅拌；（6）保温结束，停止搅拌，减压降温冷却至室温，得氧化聚乙烯蜡乳液。（7）将（6）制得的氧化聚乙烯蜡乳液加去离子水调节浓度为25-45%，加入三乙醇胺来调节乳液的pH在8.7，过滤后装入喷淋反应釜液体箱内。（8）将无机粉体材料装入喷淋反应釜下层容器内，然后将氧化聚乙烯蜡乳液雾化喷淋在无机粉体粉料表面，并不断快速搅拌，使喷淋乳液均匀包覆粉体颗粒，喷淋时间约为10-30分钟。（9）喷淋结束后，继续搅拌持续6-12小时，待粉体表面干燥后取出，再加热烘干3-5小时至烘干，期间持续搅拌以防止加热结块。（10）烘干结束，冷却，筛检，装桶。技术指标如下：物理和化学性能标准外观白色粉末表面水分，%0.05比表面积，m2/g8.76粒度（D50），μm15-25堆积密度，g/m30.85实施例5，一种对无机粉体材料进行有机包覆的工艺方法，该工艺方法包括以下步骤：（1）将高密度聚乙烯粉料100kg、固体氧化剂粉末15kg、茂金属催化剂10kg、阻聚剂3.0kg、表面活性剂3.0kg同时装入油加热反应釜中，并搅拌混合均匀。（2）旋转油加热反应釜，逐渐升温，升温速度为2.5℃/min，升温至130℃时保温96小时，保温期间不断旋转搅拌混料。（3）保温结束后，冷却至室温得到氧化聚乙烯蜡粉料。（4）将步骤（3）得到氧化聚乙烯蜡粉料，加入高温反应釜中，同时加入去离子水100L，乳化剂30kg、助乳化剂25kg、引发剂1.0kg、醇醚类溶剂150L，稳定剂5.0kg，搅拌。（5）将反应釜密封，加压升温，压力达到5.06×105～1.013×106Pa时，停止加压，升温至110℃，保温时间18小时，保温期间进行高速搅拌；（6）保温结束，停止搅拌，减压降温冷却至室温，得氧化聚乙烯蜡乳液。（7）将（6）制得的氧化聚乙烯蜡乳液加去离子水调节浓度为25-45%，加入三乙醇胺来调节乳液的pH在7.5-9.0之间，过滤后装入喷淋反应釜液体箱内。（8）将无机粉体材料装入喷淋反应釜下层容器内，然后将氧化聚乙烯蜡乳液雾化喷淋在无机粉体粉料表面，并不断快速搅拌，使喷淋乳液均匀包覆粉体颗粒，喷淋时间约为10-30分钟。（9）喷淋结束后，继续搅拌持续6-12小时，待粉体表面干燥后取出，再加热烘干3-5小时至烘干，期间持续搅拌以防止加热结块。（10）烘干结束，冷却，筛检，装桶。技术指标如下：物理和化学性能标准外观白色粉末表面水分，%0.05比表面积，m2/g8.76粒度（D50），μm18-25堆积密度，g/m30.85以上实施例中涉及到的原材料均为目前市场上的市售产品，除非特别指明，所涉及到的百分比为质量百分比。以上所述为本发明具体实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。以上实施实施例中对催化剂、阻聚剂及表面活性剂的生产厂家及产品无任何特殊要求，国内较多生产厂家生产。茂金属催化剂提供厂家有：福斯曼科技（北京）有限公司、杭州海成化工有限公司、上海茂基化学试剂有限公司、北京国方鼎盛科技有限公司、廊坊豪科科技发展有限公司、兰州腾华化工科技有限公司等均有提供。阻聚剂提供厂家：上海光易化工有限公司、常州市宇荣化工有限公司、河南恒协化工制品销售有限公司、珠海市锐剀贸易有限公司、杭州卓劲化工有限公司、常州乐邦复合材料有限公司、青岛杰得佳新材料科技有限公司、东莞市隆海新材料科技有限公司等。表面活性剂提供厂家：上海雪捷化工有限公司、上海金山经纬化工有限公司、上海苏科化工有限公司、淄博海杰化工有限公司等国内较多生产企业。试验：1、主要原材料：⑴未包覆高纯工业品硫化锌粉（97%）：由本公司市售产品；⑵包覆后高纯工业品硫化锌粉，实施例5制备的产品，⑶PVC原材料（粉料），由潍坊华光电子塑胶有限公司提供。2、验证流程⑴无任何添加PVC熔融注塑成件，编号为1#样品；⑵添加未包覆高纯工业品硫化锌粉PVC粉料熔融注塑成件，编号为2#样品；⑶添加有机包覆高纯工业品硫化锌粉PVC熔融注塑成件，编号为3#样品；将无机粉体与PVC粉料、适量稳定剂混合均匀后，装入塑料注塑机内，注塑成机动车配件，进行相关检测试验。3、结果与讨论技术指标检测如下表：注：未包覆高纯工业品硫化锌粉、包覆高纯工业品硫化锌粉添加量皆为PVC质量的10%。由以上技术指标可以看出，经包覆的无机粉体材料添加到有机基材后拉伸强度下降变化不大，断裂伸长率有了明显的增长，产品粒径分散性好，与有机材料的相容性好，不产生团聚和结块细现象，相对于未包覆无机粉料添加到有机材料中的力学机械性能有了明显的改善和提高。经分析：加入乳化助剂促进了氧化聚乙烯蜡熔融，提高了乳液的浊点。采用密封雾化喷淋方式，减少了有机包覆乳液的消耗，提高了效率，降低了成本。乳液的pH在7.8-9.2之间，乳液均匀、稳定，不发生破乳、分层和结块现象，利于实际使用和长期保存。说明通过对无机粉体材料进行有机包覆处理能明显改善无机粉体材料与有机材料的融合连接，提高复合材料的综合应用性能。上述的具体实施方式只是示例性的，是为了使本领域技术人员能够更好的理解本
发明内容，不应理解为是对本发明保护范围的限制，只要是根据本发明技术方案所作的改进，均落入本发明的保护范围，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。当前第1页1 2 3