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超细重质碳酸钙的母粒加工及在塑料中的应用
作者: 发布日期:2019-02-27
超细重质碳酸钙的母粒加工及在塑料中的应用
1 超细重钙母粒的加工
由于除聚氯乙烯树脂以外的多数塑料原料都是几毫米的颗粒料,而超细重钙只有几微米,两者的体积差别大,密度相差悬殊,很难混合平均。而且挤出机和注塑机对物料是沿轴向运动的加工装备,进入挤出机和注塑机的物料在轴向方向的混合平均性是很有限的。加工装备的震动,树脂颗粒上浮,造成料斗下料时组分不平均,致使成型制品中的组分不平均,不能得到合格产品,所以采用超细重钙母粒的办法,就可使成型制品中组分不平均问题得到解决。
超细重钙母粒主要是将超细重钙与载体树脂混合、混炼造粒,制成与塑料制品的基料树脂体积相近的颗粒。这种母粒中包括有超细重钙、载体树脂和助剂等。在母粒加工前起首应对超细重钙进行表面改性处理,增加其分散性,提高与树脂的交联性等。然后与载体树脂混合、混炼、造粒而成。
1.1 超细重钙的表面改性处理
由于超细重钙粉与有机树脂的极性不同,相互之间的亲合性差,造成在载体树脂中的分散不平均。因此起首要对超细重钙进行表面改性处理,降低超细重钙颗粒的表面能,阻止颗粒相互聚集,提高在树脂中的分散性和与树脂的亲合性。经表面改性处理后的超细重钙粉体即可与树脂进行混合。超细重钙粉体的表面改性可用高速捏合机和连续改性机组进行改性。
用高速捏合机改性,是将一定量的超细重钙加到高速捏合机中,在叶片高速转动下,高速旋转的料流撞击到折流板上,改变流动的方向,强化物料混合与分散效果,当温度降低后,加入助剂,然后加入改性剂,可达到改性的目标。用连续式改性机组改性:SLG三筒连续改性机组是将超细重钙和复合改性剂同时按一定的比例输送到改性腔中,在高速旋转的转子带动下,呈流化状态旋转,进行充分混合和强制改性。
改性剂可采用偶联剂、硬脂酸和其他改性剂。一般改性剂的用量是基料的0.5%~1.5%。
1.2 载体树脂的选择及混料
载体树脂的选择:起首应按照填充母粒应用于某种树脂的制品,来确定采用其相同类别的树脂做为载体树脂。一般选择熔体流动速度高,熔点较低的树脂。特别是用于聚乙烯膜的母粒更应注意载体树脂的选择,载体树脂的熔融粘度应尽能够与所要填充的基体树脂接近,也可将两种以上树脂复合后利用。
混合:超细重钙母粒中载体树脂占15%~50%,超细改性重钙50%~85%。将两种物料按比例加入到高速捏合机中,同时加入其他助剂,进行搅拌混合,混合平均即可加工母粒。
1.3 母粒加工
母粒加工装备:最佳装备的选择是同向双螺杆挤出机,其特点是:连续、密闭、质量稳定、生产效率高。同时螺杆上转送、混合、塑化、混炼功能的螺纹是按照需要制成组合的块状元件,称之为积木组合式螺杆。
将改性超细重钙粉体与载体树脂等的混合料送入造粒机料仓,选择不同的加工温度及螺杆的转速等。螺杆挤出机的排气口最好利用真空泵排气,主要思索到物料在螺杆与筒体之间的熔融、剪切、挤压混炼过程中,将产生许多气体(水蒸气、低份子物气体),如果不实时排除这些气体,则很简单使有用物料降解、性能变差、降低产品的内涵和外观质量,同时生产的母粒中产生小气孔,直接影响产品质量。
2 应用效果
用400目重钙加工的母粒,是以填充料在塑料制品中利用,达到增量降低成本的效果,难以满意部分塑料制品的要求,特别是在塑料薄膜、降解塑料、工程塑料等方面的应用中受到限制。而超细重钙经表面改性加工成母粒后,以中间产品的方法,很好地弥补了这些缺陷。
2.1 对PE薄膜的影响
下表是将3种粒度的重钙母粒填加到PE树脂中,吹膜后的试验结果。该试验填加的重钙质量百分数为26%,从表中的数据可以看出,填加重钙的粒度越小,PE薄膜的拉伸强度越高。这一现象的出现,可以说明,并非一切填充体系的拉伸强度就永远低于基体树脂。因为所填加的重钙粉体细、比表面积大,通过有针对性的表面改性处理和造粒,能与基体树脂的界面有更好的结合,在拉伸应力作用下重钙颗粒能够与基体树脂一起移动、变形、受外界负荷的有效截面就增加,所以填充体系拉伸强度是有能够高于基体拉伸强度。
重钙母粒的粒度与PE树脂拉伸强度的关系

 
重钙粒度
拉伸强度(纵/横)(M Pa)
400目
21.8/20.1
1250目
30.2/29.3
2500目
33.3/32.5
 
2.2 缺口冲击强度
3种粒度重钙母粒分别按相同的量填加到PE树脂中,压片后的试验结果。可以看出,填加2500目、1250目重钙的冲击强度是填加400目重钙冲击强度的2~3.5倍。
2.3 其他效果
超细重钙母粒的填加量大,塑料制品的印刷性能可得到明显改进,可减少塑料制品的印刷工序,并可提高塑料薄膜的可降解性、可焚烧性,满意环保要求。
(1)在塑料制品中填加重钙的颗粒越细,其制品的拉伸强度越好。
(2)10μm以下重钙按一定量加入塑料制品中,可大大提高制品的冲击强度。
(3)超细重钙母粒是重钙粉体深加工很重要的一部分,是附加值较高的产品。
(4)要按照市场需求,开发多种类、不同载体树脂的超细重钙专用母粒,以满意各种塑料制品的需要。
 

 

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