一种用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒及制备方法与流程

1.本发明涉及化工技术领域，特别涉及用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒及制备方法。


背景技术：

2.目前，国内在聚烯烃发泡材料领域，如珍珠绵聚乙烯发泡材料、eva鞋底发泡材料等，因设备工艺与配方等多重因素的影响，广泛存在泡孔发泡不均匀、回软速度快，泡孔挺度不够等问题，而晶须是一种几乎达到理想状态的微细结晶纤维，其力学性能远远超过目前大量使用的一般粒状填料，如硅灰石，白炭黑，碳酸钙粉，硫酸钙粉、滑石粉等。它集聚了增强纤维和超细无机填料二者的优势为一体，是一种新型的具有很高综合性能的无机化工新材料。
3.晶须作为一种柱状短纤维状态的无机粉体材料，应用于聚烯烃的挤出发泡时，除了对聚烯烃材料有增强效果外，还可以起到搅拌子(成核剂)的作用，使泡孔在挤出混炼过程，气体在晶须的作用下被搅拌得更加均匀、细致，从而有效解决聚烯烃发泡材料存在的泡孔发泡不均匀、回软速度快，泡孔挺度不够等问题。
4.然而，一般的晶须粉体或者现有的晶须母粒在作为聚烯烃发泡材料时，和聚烯烃塑料颗粒的混合不均匀且极不方便，易产生粉尘，并且混合过程中易使晶须团聚，产生堵网问题，而且和聚烯烃材料的相容性问题很难解决，进一步产生堵网问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的是解决现有技术中晶须母粒在应用于聚烯烃发泡中解决泡孔发泡不均匀、回软速度快，泡孔挺度不够的问题，同时晶须母粒应用于聚烯烃发泡材料时容易产生堵网的问题。
6.本发明实施例是这样实现的：
7.一种用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法，所述方法包括：
8.将晶须、润滑助剂、分散剂、偶联剂按设定配比加入气炫式粉体活化机当中，在设定条件下进行活化处理到完全活化处理的晶须半成品；
9.将所述晶须半成品和聚乙烯树脂按设定比例导入带磨面热切的双螺杆连续密炼挤出机当中密炼后挤出，并通过磨面热切的方式切成粒子；
10.将所述双螺杆连续密炼挤出机当中挤出的粒子经三级风冷，并经振动筛分选后，最终得到用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒。
11.进一步的，上述用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法，其中，挤出温度为160℃-180℃、挤出速度为60hz-80hz。
12.进一步的，上述用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法，其中，活化转速为30hz-50hz、活化温度为120℃-160℃。
13.进一步的，上述用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法，其中，所述聚乙烯树
脂为高熔指线性低密度聚乙烯或高压低密度聚乙烯中的一种或两种共混物。
14.进一步的，上述用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法，其中，所述晶须为硫酸钙晶须、碳酸钙晶须、镁盐晶须中的一种或多种混合物。
15.进一步的，上述用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法，其中，所述硫酸钙晶须、碳酸钙晶须、镁盐晶须均为直径为1μm-5μm、长度为5μm-10μm、长度直径比为5-10的无机短纤维状粉体。
16.进一步的，上述用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法，其中，所述润滑助剂为pe蜡、石蜡、单甘油脂肪酸脂的一种或多种混合物。
17.进一步的，上述用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法，其中，所述分散剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、ebs、烷基硅油中的一种或多种的混合物。
18.进一步的，上述用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法，其中，所述偶联剂为钛酸脂、铝酸脂、硼酸脂偶联剂的一种或多种的混合物。
19.本发明的另一个目的在于提供一种用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒，由上述任一项所述的用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法制备得到，所述用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒按质量百分比计包括如下组份：
20.聚乙烯树脂8-16％、晶须70-85％、润滑助剂5-10％、分散剂0.5-1％、偶联剂1-3％。
21.本发明采用特殊细度和长度的晶须，通过适宜的偶联和分散润滑配方，在气炫式粉体活化机中进行浸润、混炼和分散的活化处理，活化处理后的晶须，表面得到充分的活化处理，避免晶须在搅拌和挤出加工过程中的团聚和架桥问题，进而使做出来的晶须母粒在应用时极易和塑料相容，不易产生堵网问题，并且采用双螺杆连续密炼挤出机进行挤出造粒，晶须结构没有被打断，晶须团聚现象得到根本改变，同时，把高熔指聚乙烯和活化处理后的晶须经过双螺杆连续密炼挤出机进行混炼处理得到的晶须母粒，具有熔化速度快、分散性好，进一步的避免晶须母粒作为聚烯烃发泡材料时容易产生堵网及晶须在挤出加过程中极易被打断的问题。
附图说明
22.图1为本发明一实施例当中提出的用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法的流程图。
23.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
24.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
25.此外，本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的一者”连接的项目的列表可意味着所列项目中的任一者。例如，如果列出项目a及b，那么短语“a及b中的一者”意味着仅a或仅b。在另一实例中，如果列出项目a、b及c，那么短语“a、b及c中的一者”意味着仅a；仅b；或
仅c。项目a可包含单个元件或多个元件。项目b可包含单个元件或多个元件。项目c可包含单个元件或多个元件。在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的至少一者”、“中的至少一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如，如果列出项目a及b，那么短语“a及b中的至少一者”或“a或b中的至少一者”意味着仅a；仅b；或a及b。在另一实例中，如果列出项目a、b及c，那么短语“a、b及c中的至少一者”或“a、b或c中的至少一者”意味着仅a；或仅b；仅c；a及b(排除c)；a及c(排除b)；b及c(排除a)；或a、b及c的全部。项目a可包含单个元件或多个元件。项目b可包含单个元件或多个元件。项目c可包含单个元件或多个元件。
26.本发明针对目前晶须母粒在作为聚烯烃发泡材料时容易堵网及晶须在挤出加过程中极易被打断的问题，提出了一种用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法，其中，该方法包括：
27.步骤s10，将晶须、润滑助剂、分散剂、偶联剂按设定配比加入气炫式粉体活化机当中，在设定条件下进行活化处理到完全活化处理的晶须半成品。
28.其中，晶须可以为硫酸钙晶须、碳酸钙晶须、镁盐晶须的一种或多种混合物，在具体实施时，采用特殊细度和长度的晶须，具体的，硫酸钙晶须、碳酸钙晶须、镁盐晶须可以均为直径为1-5μm、长度均为5-10μm、以及长度与直径比均为5-10的无机短纤维状粉体物质；在本发明实施例当中，润滑助剂可以为pe蜡、石蜡、单甘油脂肪酸脂的一种或多种混合物；分散剂可以为硬脂酸锌、硬脂酸钙、ebs、烷基硅油中的一种或多种的混合物；偶联剂可以为钛酸脂、铝酸脂、硼酸脂偶联剂的一种或多种的混合物；设定配比可以为晶须70-85％：润滑助剂5-10％：分散剂0.5-1％：偶联剂1-3％，可以理解的，活化处理后的晶须，表面得到充分的活化处理，而一般的晶须母粒没有根本性解决纤维状无机材料表面充分的活化处理问题，这会直接导致晶须在搅拌和挤出加工过程中的团聚和架桥问题，使做出来的晶须母粒在应用时不易和塑料相容，极易产生堵网问题。其中，活化转速为30hz-50hz，活化温度为120℃-160℃。在本发明一些较佳的实施例当中，可以先将晶须和分散剂加入气炫式粉体活化机中，在转速为30hz-50hz，温度为140℃-160℃条件下将晶须做充分的分散处理，处理时间为3min-5min，再将偶联剂在120℃-160℃条件下熔化后，通过喷雾装置喷进正在处理的气炫式粉体活化机中进行晶须的偶联处理，最后再将润滑助剂在120℃-160℃条件下熔化后，通过喷雾装置喷进正在处理的气炫式粉体活化机中，得完全活化处理的晶须半成品。
29.步骤s11，将所述晶须半成品和聚乙烯树脂按设定比例导入带磨面热切的双螺杆连续密炼挤出机当中密炼后挤出，并通过磨面热切的方式切成粒子。
30.其中，聚乙烯树脂为高熔指线性低密度聚乙烯或高压低密度聚乙烯中的一种或两种共混物。聚乙烯树脂的质量百分比为8-16％，密炼机采用双螺杆连续密炼挤出机，挤出温度为160℃-180℃、挤出速度为60hz-80hz。
31.步骤s12，将所述双螺杆连续密炼挤出机当中挤出的粒子经三级风冷，并经振动筛分选后，最终得到用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒。
32.其中，对挤出的晶须母粒的粒子进行分选得到最终的用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒。
33.另一方面，本发明实施例提出的用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒，由上述任一项所述的用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法制备得到，所述用于聚烯烃发泡材料的
晶须母粒按质量百分比计包括如下组份：聚乙烯树脂8-16％、晶须70-85％、润滑助剂5-10％、分散剂0.5-1％、偶联剂1-3％。
34.为了便于理解本发明，下面将给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
35.实施例1
36.将晶须、润滑助剂、分散剂、偶联剂按设定配比加入气炫式粉体活化机当中，在转速为30hz-50hz、温度为120℃-160℃条件下进行活化处理到完全活化处理的晶须半成品；
37.将所述晶须半成品和聚乙烯树脂按设定比例导入带磨面热切的双螺杆连续密炼挤出机当中，在温度为150℃-170℃、挤出速度为60hz-80hz密炼后挤出，并通过磨面热切的方式切成粒子；
38.将所述双螺杆连续密炼挤出机当中挤出的粒子经三级风冷，并经振动筛分选后，最终得到用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒。
39.其中，聚乙烯树脂的质量百分比为13％，该聚乙烯树脂为熔指为50g/10min(2.16kg)高熔指线性低密度聚乙烯和高压低密度聚乙烯的两种共混物，其中，熔指为50g/10min(2.16kg)高熔指线性低密度聚乙烯的质量百分比为8％，高压低密度聚乙烯质量百分比为5％；
40.晶须的质量百分比为80％，晶须为硫酸钙晶须和镁盐晶须的混合物，硫酸钙晶须的质量百分比为75％，镁盐晶须的质量百分比为5％，两种晶须的直径均为1-5μm，长度均为5-10μm，长度直径比均为5-10；
41.润滑助剂的质量百分比为6％，润滑助剂为单甘油脂肪酸脂和pe蜡的混合物，单甘油脂肪酸脂质量百分比为5％，pe蜡质量百分比为1％；
42.分散剂的质量百分比为1％，分散剂为硬脂酸锌和硬脂酸钙的混合物，硬脂酸锌质量百分比为0.5％，硬脂酸钙量百分比为0.5％；
43.偶联剂的质量百分比为2％，偶联剂为铝酸脂偶联剂。
44.实施例2
45.本实施例也提出一种用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒及其制备方法，本实施例提出的用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒及其制备方法与实施例1中提出的用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒及其制备方法大体相同，不同之处在于；
46.聚乙烯树脂的质量百分比为16％，该聚乙烯树脂为熔指为50g/10min(2.16kg)高熔指线性低密度聚乙烯和高压低密度聚乙烯的两种共混物，熔指为50g/10min(2.16kg)高熔指线性低密度聚乙烯的质量百分比为10％，高压低密度聚乙烯质量百分比为6％；
47.晶须的质量百分比为70％，晶须为硫酸钙晶须和镁盐晶须的混合物，其中，硫酸钙晶须的质量百分比为65％，镁盐晶须的质量百分比为5％，两种晶须的直径均为1-5μm，长度均为5-10μm，长度直径比均为5-10；
48.润滑助剂的质量百分比为10％，润滑助剂为单甘油脂肪酸脂和pe蜡的混合物，其中，单甘油脂肪酸脂质量百分比为5％，pe蜡质量百分比为5％；
49.分散剂的质量百分比为1％，分散剂为硬脂酸锌和硬脂酸钙的混合物，其中，硬脂酸锌质量百分比为0.5％，硬脂酸钙量百分比为0.5％；
50.偶联剂的质量百分比为3％，该偶联剂为钛酸脂偶联剂。
51.实施例3
52.本实施例也提出一种用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒及其制备方法，本实施例提出的用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒及其制备方法与实施例1中提出的用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒及其制备方法大体相同，不同之处在于：
53.聚乙烯树脂的质量百分比为8％，该聚乙烯树脂为熔指为50g/10min(2.16kg)高熔指线性低密度聚乙烯和高压低密度聚乙烯的两种共混物，其中，熔指为50g/10min(2.16kg)高熔指线性低密度聚乙烯的质量百分比为5％，高压低密度聚乙烯质量百分比为3％；
54.晶须的质量百分比为85％，该短晶须为硫酸钙晶须和镁盐晶须的混合物，其中，硫酸钙晶须的质量百分比为70％，镁盐晶须的质量百分比为15％，两种晶须的直径均为1-5μm，长度均为5-10μm，长径比均为5-10；
55.润滑助剂的质量百分比为5％，该润滑助剂为单甘油脂肪酸脂和pe蜡的混合物，其中，单甘油脂肪酸脂质量百分比为3％，pe蜡质量百分比为2％；
56.分散剂的质量百分比为0.8％，该分散剂为硬脂酸锌和硬脂酸钙的混合物，其中，硬脂酸锌质量百分比为0.5％，硬脂酸钙量百分比为0.3％；
57.偶联剂的质量百分比为1.2％，该偶联剂为钛酸脂偶联剂。
58.实施例4
59.聚乙烯树脂的质量百分比为12％，该聚乙烯树脂为熔指为50g/10min(2.16kg)高熔指线性低密度聚乙烯和高压低密度聚乙烯的两种共混物，其中，熔指为50g/10min(2.16kg)高熔指线性低密度聚乙烯的质量百分比为8％，高压低密度聚乙烯质量百分比为4％
60.晶须的质量百分比为78％。该短晶须为硫酸钙晶须和钙酸钙晶须的混合物，其中，硫酸钙晶须的质量百分比为70％，镁盐晶须的质量百分比为8％，两种晶须的直径均为1-5μm，长度均为5-10μm，长径比均为5-10。
61.润滑助剂的质量百分比为8％，该润滑助剂为单甘油脂肪酸脂和pe蜡的混合物，其中，单甘油脂肪酸脂质量百分比为5％，pe蜡质量百分比为3％。
62.分散剂的质量百分比为0.8％，该分散剂为硬脂酸锌和硬脂酸钙的混合物，其中，硬脂酸锌质量百分比为0.5％，硬脂酸钙量百分比为0.3％。
63.偶联剂的质量百分比为1.2％，该偶联剂为硼酸脂偶联剂。
64.实施例5
65.聚乙烯树脂的质量百分比为10％，该聚乙烯树脂为熔指为50g/10min(2.16kg)高熔指线性低密度聚乙烯和高压低密度聚乙烯的两种共混物。其中，熔指为50g/10min(2.16kg)高熔指线性低密度聚乙烯的质量百分比为6％，高压低密度聚乙烯质量百分比为4％；
66.晶须的质量百分比为80％。该短晶须为硫酸钙晶须和钙酸钙晶须的混合物，其中，硫酸钙晶须的质量百分比为70％，镁盐晶须的质量百分比为10％，两种晶须的直径均为1-5μm，长度均为5-10μm，长径比均为5-10。
67.润滑助剂的质量百分比为8％，该润滑助剂为单甘油脂肪酸脂和pe蜡的混合物，其中，单甘油脂肪酸脂质量百分比为5％，石蜡质量百分比为3％。
68.分散剂的质量百分比为0.5％，该分散剂为硬脂酸锌和硬脂酸钙的混合物，其中，硬脂酸锌质量百分比为0.3％，ebs质量百分比为0.2％。
69.偶联剂的质量百分比为1.5％，该偶联剂为硼酸脂偶联剂。
70.对照例1
71.(1)将硫酸钙晶须加入高搅机中，搅拌并加入偶联剂，在1500转/分钟速度下搅拌4～10分钟；
72.(2)将聚烯烃、蜡加入高搅机中，在低速条件下搅拌混合1～4分钟，即得混合料；
73.(3)将混合料置于单螺杆挤出机中熔融挤出并造粒，得到硫酸钙晶须母粒。
74.其中，聚烯烃质量百分比为10～30％，聚烯烃的质量百分比10～30％，蜡的质量百分比为5～20％，偶联剂的质量百分比为0.2～1.5％
75.请参阅下表1，所示为本发明上述实施例1-5及对照例1对应的参数，如下表所示：
76.表1
[0077][0078]
在实际应用当中，分别利用本发明上述实施例1-5、对照例1对堵网情况和不同方法造的晶须母粒在350℃条件下烧失后的晶须长径比分布状态进行了数据测试，测试数据如下表2所示
[0079]
表2
[0080][0081]
综上，结合上述表1和表2的数据可以明显看出，本发明采用特殊细度和长度的晶须，通过适宜的偶联和分散润滑配方，在气炫式粉体活化机中进行浸润、混炼和分散处理，活化处理后的晶须，表面得到充分的活化处理，避免晶须在搅拌和挤出加工过程中的团聚
和架桥问题，进而使做出来的晶须母粒在应用时极易和塑料相容，不易产生堵网问题，并且采用双螺杆连续密炼挤出机进行挤出造粒，晶须结构没有被打断，晶须团聚现象得到根本改变，同时，把高熔指聚乙烯和活化处理后的晶须经过双螺杆连续密炼挤出机进行混炼处理得到的晶须母粒，具有熔化速度快、分散性好，进一步的避免晶须母粒与聚烯烃发泡材料产生堵网的问题。
[0082]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将晶须、润滑助剂、分散剂、偶联剂按设定配比加入气炫式粉体活化机当中，在设定条件下进行活化处理到完全活化处理的晶须半成品；将所述晶须半成品和聚乙烯树脂按设定比例导入带磨面热切的双螺杆连续密炼挤出机当中密炼后挤出，并通过磨面热切的方式切成粒子；将所述双螺杆连续密炼挤出机当中挤出的粒子经三级风冷，并经振动筛分选后，最终得到用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒。2.根据权利要求1所述的用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法，其特征在于，挤出温度为160℃-180℃、挤出速度为60hz-80hz。3.根据权利要求1所述的用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法，其特征在于，活化转速为30hz-50hz、活化温度为120℃-160℃。4.根据权利要求1所述的用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯树脂为高熔指线性低密度聚乙烯或高压低密度聚乙烯中的一种或两种共混物。5.根据权利要求1所述的用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法，其特征在于，所述晶须为硫酸钙晶须、碳酸钙晶须、镁盐晶须中的一种或多种混合物。6.根据权利要求5所述的用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法，其特征在于，所述硫酸钙晶须、碳酸钙晶须、镁盐晶须均为直径为1μm-5μm、长度为5μm-10μm、长径比为5-10的无机短纤维状粉体。7.根据权利要求1所述的用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法，其特征在于，所述润滑助剂为pe蜡、石蜡、单甘油脂肪酸脂的一种或多种混合物。8.根据权利要求1所述的用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法，其特征在于，所述分散剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、ebs、烷基硅油中的一种或多种的混合物。9.根据权利要求1所述的用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法，其特征在于，所述偶联剂为钛酸脂、铝酸脂、硼酸脂偶联剂的一种或多种的混合物。10.一种用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒，其特征在于，由权利要求1至9中任一项所述的用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法制备得到，所述用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒按质量百分比计包括如下组份：聚乙烯树脂8-16％、晶须70-85％、润滑助剂5-10％、分散剂0.5-1％、偶联剂1-3％。

技术总结
本发明公开了一种用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒的制备方法及晶须母粒，该方法包括：将晶须、润滑助剂、分散剂、偶联剂按设定配比加入气炫式粉体活化机当中，在设定条件下进行活化处理到完全活化处理的晶须半成品；将所述晶须半成品和聚乙烯树脂按设定比例导入带磨面热切的双螺杆连续密炼挤出机当中密炼后挤出，并通过磨面热切的方式切成粒子；将所述双螺杆连续密炼挤出机当中挤出的粒子经三级风冷，并经振动筛分选后，最终得到用于聚烯烃发泡材料的晶须母粒。本发明解决了现有技术中的晶须母粒作为聚烯烃发泡材料时容易堵网的问题和聚烯烃发泡材料泡孔发泡不均匀、回软速度快，泡孔挺度不够的问题。孔挺度不够的问题。孔挺度不够的问题。


技术研发人员：罗新峰 雷文君 漆鸿飞
受保护的技术使用者：上海峰竺复合新材料科技有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/21