[发明专利]纳米碳酸钙增强增韧塑料母料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及塑料技术领域，具体是一种纳米碳酸钙增强增韧塑料母料及其制备方法。

背景技术

在塑料的生产过程中，为了降低生产成本，一开始就是将碳酸钙直接以粉末形式作为填料加入到塑料中，但之后发现这对塑料的性能有明显的降低作用。后来，为了提高塑料的性能，就将碳酸钙粉与具有分散作用的助剂混合制成母粒后再添加到塑料中，这使得塑料性能降低的问题得到了一定的改进。此外上述所讲的碳酸钙粉一般都是重质、轻质和微米的，虽然降低了生产成本，但是对塑料性能的提高还不够明显。近年来，纳米级碳酸钙的应用技术已很成熟，并得到了广泛推广，它也以其特殊的“表面效应”、“体积效应”以及“量子效应”成为了塑料工业中最为重要的纳米材料之一。将纳米级碳酸钙、载体树脂及相关助剂按一定配比共混并经一次挤出加工制备成母料，然后添加到塑料中，这对塑料的性能有明显的提高。如专利号为00129696.5的中国发明专利公开了一种“纳米碳酸钙增韧母料”，该母料由纳米碳酸钙、低分子量聚苯乙烯、其它助剂和载体树脂按一定配比组成，将该母料加入到塑料中后，对塑料的性能有了一定的提高。但该专利也仅局限于对塑料韧性的提高，对强度的提高并不明显，而且原料中的碳酸钙粉末全部选用纳米级的，无形中增加了生产成本，也提高了制备难度，同时因为纳米级碳酸钙具有极大的比表面积和极高的比表面能，极易发生粒子团聚，形成二次粒子，甚至形成更大的团聚颗粒，即便添加有具有分散作用的低分子量聚苯乙烯，还是会有部分纳米碳酸钙很难充分均匀的分散在载体树脂中，最终造成纳米碳酸钙特有的性能得不到充分的发挥。此外，该专利中母料的制备采用常规的共混一次挤出加工方法，由于工艺的局限性，限制了制得的母料的性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，而提供一种纳米碳酸钙增强增韧塑料母料及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种纳米碳酸钙增强增韧塑料母料，由下列重量份数的各原料组成：

纳米碳酸钙     20-80份

微米碳酸钙     5-60份

茂金属聚乙烯   10-20份

载体树脂       5-10份

助剂           5-15份

其中，所述的载体树脂为低密度聚乙烯或者聚丙烯或者二者任意比例的混合物；所述的助剂是由双亲偶联剂、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸钙按质量比为3：1：1混合配制而成。

本发明选用纳米级碳酸钙和微米级碳酸钙的混合粉末作为制备母料的无机粉体，不仅降低了生产成本，而且纳米碳酸钙有利于提高填充体系的力学性能，能很好的发挥其增强作用。同时，纳米碳酸钙与微米碳酸钙混合使用时，微米碳酸钙和纳米碳酸钙可以交叉分散，微米碳酸钙在一定程度上阻碍纳米碳酸钙的团聚，提高了纳米碳酸钙在载体树脂中的分散效果，从而最大程度的发挥其增强增韧的作用。本发明选用的载体树脂以茂金属聚乙烯为主，并且辅助添加少量的低密度聚乙烯、聚丙烯以配合使用，助剂选用具有分散内外润滑作用的双亲偶联剂、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸钙混合配制而成。纳米碳酸钙和微米碳酸钙在助剂的作用下可以充分、均匀的分散到载体树脂中，充分发挥其增强增韧作用。加之载体树脂选用茂金属聚乙烯，其性能与一般聚乙烯有所不同，其密度范围与一般聚乙烯相同，但结构上的特点是分子量分布窄、共聚单体组成分布均匀，在性能上表现为强度高、透明性好，同时其本身也具有增韧增强作用，因此，茂金属聚乙烯的加入使母料增强增韧效果更加明显，同时加入该母料还可以增强塑料制品的表面光洁度。

进一步地，本发明中各原料的优选重量分数为：

纳米碳酸钙     30份

微米碳酸钙     50份

茂金属聚乙烯   13份

载体树脂       7份

助剂           8份

本发明中所述的纳米碳酸钙的粒径为15-40nm，所述的微米碳酸钙的粒径为5-10um。该粒径范围内的纳米碳酸钙和微米碳酸钙配合使用，一方面对于填充体系力学性能的提高最有利，另一方面能使纳米碳酸钙和微米碳酸钙很好的混合，分散更合理，提高了纳米碳酸钙的分散均匀程度。

本发明纳米碳酸钙增强增韧塑料母料的制备方法，包括如下步骤：

1）按配比分别称取纳米碳酸钙、微米碳酸钙、茂金属聚乙烯、载体树脂和助剂以备用；