一种热塑性塑料磨粉工艺的助磨剂及磨粉设备的制作方法

文档序号:21041280发布日期:2020-06-09 20:41阅读:685来源:国知局
本发明涉及助磨剂领域,特别是涉及一种热塑性塑料磨粉工艺的助磨剂;本发明还涉及磨粉设备领域,特别是涉及一种热塑性塑料磨粉工艺的磨粉设备。
背景技术
:热塑性塑料粉末在涂料、滚塑成型、烧结成型、3d打印、水泥、陶瓷等领域中有大量应用,使用立式磨盘磨粉机将热塑性塑料粒料研磨成粉末是常规的技术手段(如cn101823300a、cn108311194a等)。和水泥、矿石、煤等无机材料相比,热塑性塑料大都是韧性材料,磨盘制粉工艺中常在可磨性差,粉体性能不好等缺点,改进热塑性塑料的可磨性的一直是业内的研究方向,如cn101973088a采用了二次加工的方式来提高粉体质量,cn109535556a采用了低温磨粉工艺等。使用助磨剂降低物料在研磨过程中的能耗,提高可磨性、提高粉体质量在水泥、面粉、矿石等研磨工艺中应用广泛,已经是非常成熟的技术,助磨效果可用细度、颗粒组成、平均粒径和流动性等来表征或评价,在实际生产中还可以用提高粉碎机效率、降低粉碎能耗和改善粉体性能等来表示。但助磨机理目前尚不完全清楚,一般认为助磨剂可降低物质的表面能、降低物质的裂纹扩展能、减少颗粒间的粘附、增加颗粒间的润滑等作用,从而提高粉碎效率。目前,高分子物料研磨过程中的助磨剂研究不多。cn108503862a报道了研磨木质素中添加三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌、石棉、碳酸钙、石膏、三氧化二铝、滑石粉、二氧化硅等助磨剂的技术方案;cn108753253a公布了使用磷脂、纳米二氧化硅、金属氧化物混合粉末、碳酸氢钙,预处理纳米碳酸钙、巴氏芽孢杆菌菌液,尿素,硝酸钙溶液为主体的混合助磨剂应用在废旧橡胶研磨领域的技术方案;cn106827303a采用阴离子交换树脂与三乙醇胺混合做助磨剂生产橡胶粉;cn103237873a使用多元醇助磨剂研磨石油蜡。但是上述助磨剂都不是针对塑料的,用于塑料磨粉时效果不尽如人意。塑料磨粉的助磨剂的报道有:cn1341677公布了热塑性高分子磨粉中使用的助磨剂,包括二氧化硅、三氧化二铝、铁粉、铜粉、锌粉、硫酸钡、碳酸钙、硅灰石、高岭土、蒙脱土、石英、云母、石墨或阳离子、阴离子或非离子有机表面活性剂,但是上述助磨剂的成分复杂,专利中也没有提及助磨的原理、助磨剂的使用量和助磨效果。cn106391212a使用氯化钠、硫酸钠、尿素、氯化铵作为固相助磨剂进行干磨,再使用水、甲醇、乙醇作为液相助磨剂进行湿磨的两步法工艺,对聚四氟乙烯粉末、聚氯乙烯粉末、聚乙烯粉末或聚丙烯粉末进行亲水性改性。该技术方案中,使用的是球磨工艺,助磨剂比例高达50%-80%,对高聚物粉末进行二次加工,达到细化粒径,增加亲水性的目的。但是需要先使用固相助磨剂再使用液相助磨剂,步骤繁琐,提高了生产成本。据此,需要一种理想的热塑性塑料磨粉工艺的助磨剂。技术实现要素:针对现有热塑性塑料的助磨剂成分复杂的问题,本发明的目的是提供一种热塑性塑料磨粉工艺的助磨剂,由无机盐水合物粉末和无机铵盐粉末组成,成分简单,助磨效果好。为实现本发明的发明目的,发明人提供如下技术方案:一种热塑性塑料磨粉工艺的助磨剂,其材料配方按质量百分比计为:无机盐水合物粉末20%-100%,无机铵盐粉末0-80%。申请人在研究中发现,热塑性塑料的研磨机理和水泥、矿物等研磨有较大不同,限制研磨的一个重要条件是:研磨过程由于摩擦导致体系温度升高,在达到热塑性塑料的软化点甚至起融温度后,热塑性塑料变成熔体粘附磨盘、管道直至筛网,引起研磨效率下降甚至停止,热塑性塑料在高温下研磨会在很大概率上形成粉末拖尾,影响粉体的堆积密度、粉末流动性等重要指标。因此有效地降低研磨温度成为关键。研磨时直接添加水,研磨产量有所提高,但粉体质量(堆积密度、流动性)下降严重。添加少量无机盐水合物后,可提高热塑性塑料在磨盘式磨粉机中的可磨性,同时提高了粉体质量。在此基础上,再添加一定量的无机铵盐有进一步的增益效果。本技术方案的原理是,无机盐水合物在研磨过程中受到高温影响,分解出水吸收热量,水蒸发成水蒸气也会吸收热量,在无机铵盐的存在下,水溶解无机铵盐又会大量吸热。因此降低了磨粉过程的温升效应,提高了热塑性塑料的可磨性。同时无机盐水合物普遍为晶体形貌,硬度也大于塑料,研磨过程中无机水合物和塑料粉末直接摩擦会使塑料粉末表面更加圆滑,提高了塑料粉末的流动性。作为优选,助磨剂的粉末粒径d99不大于研磨出来的热塑性塑料粉末粒径d05。为了方便助磨剂与塑料粉末的分离,防止助磨剂污染塑料,对助磨剂的粉末粒径做了限定,使其在磨粉环节可以通过气流方便地分离出去。作为优选,无机盐水合物粉末为十八水合硫酸铝、六水溴化钙、六水合氯化钙、二水合磷酸氢钙、二水合亚硫酸钙、十二水合硫酸钾铁、十二水合硫酸铝钾、六水合硫酸镁钾、六水合碳酸钠钾、四水合酒石酸钠钾、八水合偏硼酸锂、二水合六氟合硅酸锂、五水合碳酸镁、二十二水合磷酸镁、七水合硫酸镁、十二水合硫酸铝铵、六水合氯化镁铵、十二水合硫酸钠铝、十水合硼酸二钠、二水合溴化钠、水合碳酸钠、二水合硫酸钙钠、水合磷酸二氢钠、水合磷酸氢二钠、水合硫酸氢钠、水合磷酸钠、十水合焦磷酸钠、十六水合七钨酸六钠、七水合硫酸锌中的一种或多种。基于助磨剂应为无色或白色的粉末,助磨剂本身应无毒,在和塑料、金属接触并高速碰撞过程中无爆炸、分解出有害、有毒物质等的安全风险等要求,筛选出了合适的无机盐水合物粉末。作为优选,无机盐水合物粉末在30-100℃分解出结晶水。作为优选,无机铵盐粉末为硫酸铵、硫酸氢铵、盐酸铵、磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或多种的无水化合物。同样基于助磨剂应为无色或白色的粉末,助磨剂本身应无毒,在和塑料、金属接触并高速碰撞过程中无爆炸、分解出有害、有毒物质等的安全风险等要求,筛选出了合适的无机铵盐粉末。作为优选,热塑性塑料是指具有加热软化、冷却硬化特性的牛顿性流体或假塑性流体的高分子材料。作为优选,热塑性塑料是指聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚苯乙烯、abs、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚酯、聚醚醚酮、聚砜、聚苯醚、氯化聚醚中的一种或多种,或者是上述一种或多种热塑性塑料的衍生物。一种磨粉设备,适用于上述助磨剂的磨粉工艺,包括一个密闭的磨盘腔体和至少一个磨盘,磨盘位于磨盘腔体内,还包括一个旋风分离器,一套连接磨盘腔体和旋风分离器的管道,一个将磨好的粉体从腔体通过管道抽送到旋风分离器的风机,一套和旋风分离器连接的粉尘收集装置。磨盘腔体密闭,仅出口与旋风分离器连接,磨盘磨粉时风机将磨好的粉体从磨盘腔体通过管道抽送到旋风分离器,在旋风分离器中助磨剂和塑料粉末完成分离,粉尘收集装置用于收集助磨剂,防止环境污染。本发明的有益效果是:(1)本发明的助磨剂,成分简单,无机盐水合物分解吸热降低磨粉过程的温升效应,无机铵盐有进一步的增益效果,提高了热塑性塑料的可磨性;同时无机盐水合物普遍为晶体形貌,硬度也大于塑料,研磨过程中无机水合物和塑料粉末直接摩擦会使塑料粉末表面更加圆滑,提高了塑料粉末的流动性。(2)本发明的助磨剂使用简单,无需复杂设备,易实现工业化操作。(3)本发明助磨剂的粉末粒径d99不大于研磨出来的热塑性塑料粉末粒径d05,使助磨剂在磨粉环节可以通过气流分离出去,适用于助磨剂的磨粉工艺磨粉设备中通过旋风分离器将助磨剂与塑料粉末分离,分离方便。具体实施方式下面结合实施例,更具体地说明本发明的内容。应当理解,本发明的实施并不局限于下面的实施例,对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。在本发明中,若非特指,所有的份、百分比均为重量单位,所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。若无特别指明,实施例采用的方法为本领域通用技术。实施例中所用的磨粉设备为磨盘式磨粉机,包括一个密闭的装有两个磨盘的磨盘腔体,其中至少一个是动磨盘,还包括一个旋风分离器、风机和粉尘收集装置,磨盘腔体上设有出口与旋风分离器通过管道连通,风机位于磨盘腔体和旋风分离器之间将磨好的粉体从磨盘腔体通过管道抽送到旋风分离器,在旋风分离器中助磨剂和塑料粉末完成分离,旋风分离器和粉尘收集装置通过管道连通,粉尘收集装置用于收集助磨剂,防止大气污染。实施例1助磨剂为十八水合硫酸铝1kg和盐酸铵1kg,与聚乙烯98kg混合均匀后投入磨盘式磨粉机磨粉。实施例2助磨剂为十八水合硫酸铝1kg,与聚乙烯99kg混合均匀后投入磨盘式磨粉机磨粉。实施例3助磨剂为二十二水合磷酸镁0.2kg和硫酸铵0.8kg,与聚酰胺99kg混合均匀后投入磨盘式磨粉机磨粉。实施例4助磨剂为水合磷酸氢二钠4kg和磷酸氢二铵1kg,与聚碳酸酯95kg混合均匀后投入磨盘式磨粉机磨粉。比较例1直接将聚乙烯100kg投入磨盘式磨粉机磨粉。比较例2直接将聚酰胺100kg投入磨盘式磨粉机磨粉。比较例3直接将聚碳酸酯100kg投入磨盘式磨粉机磨粉。结果分析:按照arm标准对粉末流动性进行测量,在旋风分离器出口处安装温度测试仪测量物料出口温度。对实施例例进行比较,结果见下表。实施例粉末流动性s/100g物料出口温度℃实施例12559实施例22663实施例33082实施例42460比较例12965比较例23285比较例32770从表中可以看出,在塑料中加入少量本发明的助磨剂,即可降低粉末的出口温度,提高粉末流动性。当前第1页12
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