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硬脂酸锌对填充母料加工及分散等性能的影响

发布时间:2016-08-02 09:21:00   来源:   
为进一步改善填充母料在塑料制品应用中的分散性能,本文进行了硬脂酸锌不同添加量对母料流动性及分散性影响的对比试验。试验采用混炼工艺制备了碳酸钙滑石粉、硫酸钡母料;用开炼机炼片工艺,评估不同母料配方分散性能;通过流变仪和熔体指仪测试不同母料配方的加工性能的差异。结果表明,硬脂酸锌的添加量为1.0-1.5%时,母料加工扭矩小、流动性好、分散最佳。

    关键词:硬脂酸锌;填充料;分散

    一、前言

    填充改性是塑料改性的重要手段之一,塑料填充改性发展到今天,已出现了更多品种和更多功能化的专用填充母粒,这些产品既起到填充、降低成本作用,也具有改善制品的加工性和某些物理机械性能的功能。[1]在无机粉体制成的填充母料中,碳酸钙填充母料占绝大部分市场。据统计,目前国内500余家碳酸钙生产企业,约500万吨产品中,有一半是销往塑料行业。此外滑石粉、硫酸钡、高岭土等无机粉体也被广泛应用于塑料制品中。

    填充母料在塑料制品中的应用时,母料的分散性能和流动性对塑料制品加工影响较大,本文针对硬脂酸锌不同的加入量对母料加工流变、分散等性能影响进行了研究。

    二、实验部分

    2.1实验原料

    滑石粉:白度:88,目数:800,1250,东莞五全粉体

    碳酸钙:白度:95,目数:800,1250,东莞五全粉体

    硫酸钡:白度:95,目数:800,1250,贵州瀚宇实业发展上海快3预测

    PE:茂名石化7144,台化8010

    1010:营口风光化工上海快3预测

    硬脂酸锌:AV320东莞市汉维新材料科技上海快3预测

    聚乙烯蜡:9316,东莞市汉维新材料科技上海快3预测

    硬脂酸:1840益海嘉里

    硬脂酸镁:CM700东莞市汉维新材料科技上海快3预测

    2.2仪器设备

    恒温数显水浴锅:北京永光明医疗仪器上海快3预测

    电热鼓风干燥箱:东莞越铧电子科技

    开放式炼胶机:宝品精密仪器上海快3预测

    熔体流动速率测定仪:承德纵驰检测仪器上海快3预测

    密炼机:利拿机械

    流变仪:Thermo Scientific HAAKE Rhromix OS

    2.3粉的表面改性

    硬脂酸:100度,高速搅拌机5min。

    2.4母料的制备

    试验配方:粉体:82%,PE:13%,聚乙烯蜡:5%,硬脂酸镁0.5%,抗氧剂1010:0.2%,硬脂酸锌。

    配方编号如下:

    表1配方表

 

  碳酸钙 滑石粉 硫酸钡
  800 1250 800 1250 800 1250
硬脂酸锌0.5% C-11 C-21 T-11 T-21 B-11 B-21
硬脂酸锌1% C-12 C-22 T-12 T-22 B-12 B-22
硬脂酸锌1.2% C-13 C-23 T-13 T-23 B-13 B-23
硬脂酸锌1.5% C-14 C-24 T-14 T-24 B-14 B-24

    取助剂改性后的粉体,按照配方称取各组分物料混合后,加入到密炼机中密炼20min,后造粒。然后在175℃的双辊炼胶机上开炼混合5min。粒子见下图:

产品粒子

    三结果与讨论

    3.1母料在PE制品中的分散性

    按母料30%与PE树脂70%比例进行混合,在开炼机制成0.3mm厚度薄片,透亮光观察分散性。发现24组配方的母料在PE树脂中分散良好,无结点、气泡等,见表5。滑石粉白度低于碳酸钙和硫酸钡,相同比例母料的加入PE中制取片,添加滑石粉母料的片颜色暗。

    3.2加工性能对比

    聚合物的加工成型就是聚合物在外界因素作用下经历软化变形、熔融流动和混合成型的过程,而流变学的研究主要集中在这个过程。通过流变学测试和研究聚合物的粘弹特性,以此来获取聚合物共混等体系的结构和性能特征,并进一步指导聚合物加工和应用[2,3]。具体配方流变数据见表2、3、4。硬脂酸锌的加入量增加,母料加工流变扭矩降低。粉体越细,分散在母料中母料熔体粘度增加,硫变的耗能上升。

    表2硫酸钡母料加工流变记录

 

  硫酸钡(800目) 硫酸钡(1250目)
流变数据 平衡扭矩 最大能量 平衡扭矩 最大能量
AV3200.5% 1.50 3.434 1.60 3.40
AV3201.0% 1.20 2.708 1.40 3.176
AV3201.2% 1.10 2.832 1.30 2.938
AV3201.5% 1.00 2.332 1.30 2.687

    表3碳酸钙母料加工流变记录

 

  碳酸钙838800目) 碳酸钙5251250目)
流变数据 平衡扭矩 平衡扭矩 平衡扭矩 最大能量
AV3200.5% 5.10 10.77 6.00 12.30
AV3201.0% 4.30 9.00 5.20 10.87
AV3201.2% 4.10 9.19 5.00 10.41
AV3201.5% 3.50 7.68 4.70 10.13

    表4滑石粉母料加工流变记录

 

  滑石粉(800目) 滑石粉(1250目)
流变数据 平衡扭矩 最大能量 平衡扭矩 最大能量
AV3200.5% 3.50 7.926 3.70 8.016
AV3201.0% 3.20 7.329 3.40 7.619
AV3201.2% 3.20 7.447 3.30 7.549
AV3201.5% 3.20 7.371 3.30 7.550

 

    3.3母料在制品中的耐水煮后析出

    按30%母料添加到聚乙烯中炼片后,100℃水煮48h,无粉体和润滑剂析出、无颜色变化,见表5。硬脂酸锌在母料配方中添加小于1.5%比例时,不会引起母料在制品中的析出。

    表5母料添加到PE制品中水煮记录

水煮记录

    3.4填充母料熔体流动性

    由于无机粉体的晶型不同,与塑料混合后对母料的熔体粘度有很大区别。相同细度的无机粉体,硫酸钡的母料的熔体粘度低于滑石粉母料,滑石粉母料低于碳酸钙母料。具体熔体流动数据见表6。

    表6填充母料的流动性

 

测试条件 C-11 C-12 C-13 C-14 C-21 C-22 C-23 C-24
MI 5kg 190度 2.16kg 4.5 4.8 4.9 5.1 4.2 4.4 4.6 4.7
  T-11 T-12 T-13 T-14 T-21 T-22 T-23 T-24
  6.0 6.2 6.5 6.7 5.4 5.6 5.9 6.1
  B-11 B-12 B-13 B-14 B-21 B-22 B-23 B-24
  6.7 7.0 7.2 7.5 6.1 6.5 6.8 7.0

 

    四、结论

    4.1相同母料配方,采用无机粉体的细度越细,母料的熔体粘度越大。

    4.2从本文对比三种无机粉体试验结果,碳酸钙母料的熔体粘度大于滑石粉母料,硫酸钡母料熔体粘度最小。

    4.3采用不同添加比例的硬脂酸锌,随着硬脂酸锌的添加比例增加,母料的流动性增加,在小于1.5%添加量时不会对无机粉体在最终制品中产生析出的影响。

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