一种低含量添加剂高填充率碳酸钙的聚丙烯母粒及其制备方法与流程

本发明涉及填充母粒，尤其涉及一种低含量添加剂高填充率碳酸钙的聚丙烯母粒及其制备方法。

背景技术：

1、在聚丙烯制品的生产过程中一般都需要添加一定量的非金属粉体进行填充改性，起到降低成本、提升性能的作用，而超细碳酸钙是应用最为广泛的一类非金属粉体。通过碳酸钙的添加，可以减少聚丙烯树脂的用量，降低成本，同时提高聚丙烯的冲击性能和尺寸的稳定性，让聚丙烯获得更好的加工性能。

2、为了获得更好的添加效果，防止添加时产生粉尘污染，需要将超细碳酸钙制备成填充母粒进行添加。由于碳酸钙颗粒表面的极性较强，聚丙烯属于非极性材料，故而在制备聚丙烯基材的碳酸钙填充母粒，特别是高填充率母粒时需要添加一定量的偶联剂、润滑剂等助剂以提高碳酸钙颗粒和聚丙烯树脂的相容性和分散性，提高母粒的加工效率。根据碳酸钙粉体的细度和填充率不同，偶联剂和润滑剂的比例在6～10％不等，而且偶联剂和润滑剂的成分品质也各不相同，高比例且成分各异的助剂不仅不利于下游应用配方的设计，而且还会导致析出、迁移、变色，同时也增加了母粒的成本，具体表现为：填充母粒制备过程中一般添加的偶联剂为铝酸脂或者钛酸酯偶联剂，偶联剂中的溶剂一般为小分子烷烃，会在应用过程中析出，影响制品的外观和性能；润滑剂一般为聚乙烯蜡、石蜡、脂肪酸盐等物质，这类物质的表面能较低，且小分子含量高，不仅会有析出、迁移等负面行为发生，同时由于其表面能过低影响最终制品的印刷和热粘结等性能。

3、因此，开发一种低含量助剂高填充率碳酸钙的聚丙烯母粒，具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于为了克服现有技术的不足而提供一种低含量添加剂高填充率碳酸钙的聚丙烯母粒及其制备方法。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种低含量添加剂高填充率碳酸钙的聚丙烯母粒的制备方法，包含如下步骤：

4、1)将碳酸钙粉体进行第一次热处理，之后和改性剂混合后进行第二次热处理，得到改性碳酸钙粉体；

5、2)将改性碳酸钙粉体、聚丙烯、铝酸酯偶联剂和聚乙烯蜡进行混合，得到混合物；

6、3)将混合物顺次进行挤出、切粒，得到低含量添加剂高填充率碳酸钙的聚丙烯母粒；

7、步骤1)所述第一次热处理和第二次热处理的温度独立的为120～130℃。

8、作为优选，步骤1)所述第一次热处理的转速为600～1000r/min，第一次热处理的时间为10～30min；所述混合的温度为120～130℃，混合的时间为8～15min，混合的转速为600～1000r/min；第二次热处理的时间为10～30min。

9、作为优选，步骤1)所述碳酸钙粉体的粒径为3～6μm；改性剂的质量为碳酸钙粉体质量的0.6～1.0％。

10、作为优选，所述改性剂为饱和脂肪酸或硬脂酸盐，所述饱和脂肪酸为硬脂酸、月桂酸或辛酸，所述硬脂酸盐为硬脂酸钙或硬脂酸锌。

11、作为优选，步骤2)所述改性碳酸钙粉体、聚丙烯、铝酸酯偶联剂和聚乙烯蜡的质量比为90～95：4～8：0.5～1：1～1.5；所述聚乙烯蜡的分子量为2000～5000。

12、作为优选，所述铝酸酯偶联剂为异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯。

13、作为优选，步骤2)所述混合的温度为115～140℃，混合的时间为10～20min。

14、作为优选，步骤3)所述挤出的过程中，加工区温度为150～170℃，出口模头的温度为165～185℃；切粒为水环切粒或水冷拉条切粒。

15、本发明还提供了所述的制备方法制备得到的低含量添加剂高填充率碳酸钙的聚丙烯母粒。

16、本发明的有益效果包括以下几点：

17、1)本发明对碳酸钙粉体进行预包覆处理，通过添加质量含量低于1％的饱和脂肪酸或硬脂酸盐使碳酸钙颗粒获得良好的包覆效果，保证了碳酸钙颗粒与聚丙烯树脂具有优异的相容性，提高碳酸钙颗粒在树脂中的分散性，不仅极大的减少加工过程中润滑剂的加入，而且还能提高碳酸钙填充率，有效控制填充母粒的水分，得到一种碳酸钙含量高、表面光滑、熔指高、水分含量低、分散性好的高填充母粒。

18、2)本发明在改性剂包覆碳酸钙粉体前后进行两次热处理，包覆前的热处理目的是增强碳酸钙颗粒表面的活性，提高碳酸钙与改性剂的相互作用，提高包覆效果，包覆后的热处理是为了进一步增强固化改性剂与碳酸钙颗粒表面的结合力，保证包覆效率。

19、3)本发明采用具有内润滑作用的饱和脂肪酸或硬脂酸盐作为包覆剂对碳酸钙粉体进行改性，使碳酸钙颗粒与聚丙烯树脂的相容性更好，实现较低的助剂添加量制备高填充母粒，本发明的填充母粒中碳酸钙的填充量达到92％以上，助剂的添加量为3％以下，且制备工艺简单，缩短聚丙烯材料的加工流程，提升加工效率，增加产量，降低生产成本。

1.一种低含量添加剂高填充率碳酸钙的聚丙烯母粒的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述第一次热处理的转速为600～1000r/min，第一次热处理的时间为10～30min；所述混合的温度为120～130℃，混合的时间为8～15min，混合的转速为600～1000r/min；第二次热处理的时间为10～30min。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述碳酸钙粉体的粒径为3～6μm；改性剂的质量为碳酸钙粉体质量的0.6～1.0％。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述改性剂为饱和脂肪酸或硬脂酸盐，所述饱和脂肪酸为硬脂酸、月桂酸或辛酸，所述硬脂酸盐为硬脂酸钙或硬脂酸锌。

5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述改性碳酸钙粉体、聚丙烯、铝酸酯偶联剂和聚乙烯蜡的质量比为90～95：4～8：0.5～1：1～1.5；所述聚乙烯蜡的分子量为2000～5000。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述铝酸酯偶联剂为异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述混合的温度为115～140℃，混合的时间为10～20min。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤3)所述挤出的过程中，加工区温度为150～170℃，出口模头的温度为165～185℃；切粒为水环切粒或水冷拉条切粒。

9.权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到的低含量添加剂高填充率碳酸钙的聚丙烯母粒。