【硬脂酸鋅】硬鋅在填充母料中的應(yīng)用
摘要：為進(jìn)一步改善填充母料在塑料制品應(yīng)用中的分散性能，本文進(jìn)行了硬脂酸鋅不同添加量對(duì)母料流動(dòng)性及分散性影響的對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)采用混煉工藝制備了碳酸鈣、滑石粉、硫酸鋇母料；用開煉機(jī)煉片工藝，評(píng)估不同母料配方分散性能；通過流變儀和熔體指儀測(cè)試不同母料配方的加工性能的差異。結(jié)果表明，硬脂酸鋅的添加量為1.0-1.5%時(shí)，母料加工扭矩小、流動(dòng)性好、分散性佳。
關(guān)鍵詞：硬脂酸鋅；填充料；分散
一、前言
填充改性是塑料改性的重要手段之一，塑料填充改性發(fā)展到今天，已出現(xiàn)了更多品種和更多功能化的專用填充母粒，這些產(chǎn)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機(jī)械性能的功能。[1]在無機(jī)粉體制成的填充母料中，碳酸鈣填充母料占絕大部分市場(chǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)500余家碳酸鈣生產(chǎn)企業(yè)，約500萬噸產(chǎn)品中，有一半是銷往塑料行業(yè)。此外滑石粉、硫酸鋇、高嶺土等無機(jī)粉體也被廣泛應(yīng)用于塑料制品中。
填充母料在塑料制品中的應(yīng)用時(shí)，母料的分散性能和流動(dòng)性對(duì)塑料制品加工影響較大，本文針對(duì)硬脂酸鋅不同的加入量對(duì)母料加工流變、分散等性能影響進(jìn)行了研究。
二、實(shí)驗(yàn)部分
2.1實(shí)驗(yàn)助劑
硬脂酸鋅：青島賽諾新材料有限公司
聚乙烯蠟：青島賽諾新材料有限公司
硬脂酸：青島賽諾新材料有限公司
硬脂酸鎂：青島賽諾新材料有限公司
2.2粉的表面改性
硬脂酸：100度，高速攪拌機(jī)5min。
2.3母料的制備
試驗(yàn)配方：粉體：82%，PE：13%，聚乙烯蠟：5%，硬脂酸鎂0.5%，抗氧劑1010:0.2%，硬脂酸鋅。
配方編號(hào)如下：
表1配方表
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碳酸鈣 |
滑石粉 |
硫酸鋇 |
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800 |
1250 |
800 |
1250 |
800 |
1250 |
|
硬脂酸鋅0.5% |
C-11 |
C-21 |
T-11 |
T-21 |
B-11 |
B-21 |
|
硬脂酸鋅1% |
C-12 |
C-22 |
T-12 |
T-22 |
B-12 |
B-22 |
|
硬脂酸鋅1.2% |
C-13 |
C-23 |
T-13 |
T-23 |
B-13 |
B-23 |
|
硬脂酸鋅1.5% |
C-14 |
C-24 |
T-14 |
T-24 |
B-14 |
B-24 |
取助劑改性后的粉體，按照配方稱取各組分物料混合后，加入到密煉機(jī)中密煉20min，后造粒。然后在175℃的雙輥煉膠機(jī)上開煉混合5min。
三結(jié)果與討論
3.1母料在PE制品中的分散性
按母料30%與PE樹脂70%比例進(jìn)行混合，在開煉機(jī)制成0.3mm厚度薄片，透亮光觀察分散性。發(fā)現(xiàn)24組配方的母料在PE樹脂中分散良好，無結(jié)點(diǎn)、氣泡等，見表5。滑石粉白度低于碳酸鈣和硫酸鋇，相同比例母料的加入PE中制取片，添加滑石粉母料的片顏色暗。
3.2加工性能對(duì)比
聚合物的加工成型就是聚合物在外界因素作用下經(jīng)歷軟化變形、熔融流動(dòng)和混合成型的過程，而流變學(xué)的研究主要集中在這個(gè)過程。通過流變學(xué)測(cè)試和研究聚合物的粘彈特性，以此來獲取聚合物共混等體系的結(jié)構(gòu)和性能特征，并進(jìn)一步指導(dǎo)聚合物加工和應(yīng)用[2,3]。具體配方流變數(shù)據(jù)見表2、3、4。硬脂酸鋅的加入量增加，母料加工流變扭矩降低。粉體越細(xì)，分散在母料中母料熔體粘度增加，硫變的耗能上升。
表2硫酸鋇母料加工流變記錄
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硫酸鋇（800目） |
硫酸鋇（1250目） |
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流變數(shù)據(jù) |
平衡扭矩 |
能量max |
平衡扭矩 |
能量max |
|
AV320：0.5% |
1.50 |
3.434 |
1.60 |
3.40 |
|
AV320：1.0% |
1.20 |
2.708 |
1.40 |
3.176 |
|
AV320：1.2% |
1.10 |
2.832 |
1.30 |
2.938 |
|
AV320：1.5% |
1.00 |
2.332 |
1.30 |
2.687 |
表3碳酸鈣母料加工流變記錄
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碳酸鈣838（800目） |
碳酸鈣525（1250目） |
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流變數(shù)據(jù) |
平衡扭矩 |
平衡扭矩 |
平衡扭矩 |
能量max |
|
AV320：0.5% |
5.10 |
10.77 |
6.00 |
12.30 |
|
AV320：1.0% |
4.30 |
9.00 |
5.20 |
10.87 |
|
AV320：1.2% |
4.10 |
9.19 |
5.00 |
10.41 |
|
AV320：1.5% |
3.50 |
7.68 |
4.70 |
10.13 |
表4滑石粉母料加工流變記錄
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滑石粉（800目） |
滑石粉（1250目） |
||
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流變數(shù)據(jù) |
平衡扭矩 |
能量max |
平衡扭矩 |
能量max |
|
AV320：0.5% |
3.50 |
7.926 |
3.70 |
8.016 |
|
AV320：1.0% |
3.20 |
7.329 |
3.40 |
7.619 |
|
AV320：1.2% |
3.20 |
7.447 |
3.30 |
7.549 |
|
AV320：1.5% |
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煉片后，100℃水煮48h，無粉體和潤滑劑析出、無顏色變化，硬脂酸鋅在母料配方中添加小于1.5%比例時(shí)，不會(huì)引起母料在制品中的析出。
3.4填充母料熔體流動(dòng)性
由于無機(jī)粉體的晶型不同，與塑料混合后對(duì)母料的熔體粘度有很大區(qū)別。相同細(xì)度的無機(jī)粉體，硫酸鋇的母料的熔體粘度低于滑石粉母料，滑石粉母料低于碳酸鈣母料。具體熔體流動(dòng)數(shù)據(jù)見表6。
表5填充母料的流動(dòng)性
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測(cè)試條件 |
C-11 |
C-12 |
C-13 |
C-14 |
C-21 |
C-22 |
C-23 |
C-24 |
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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 |
|
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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、結(jié)論
4.1相同母料配方，采用無機(jī)粉體的細(xì)度越細(xì)，母料的熔體粘度越大。
4.2從本文對(duì)比三種無機(jī)粉體試驗(yàn)結(jié)果，碳酸鈣母料的熔體粘度大于滑石粉母料，硫酸鋇母料熔體粘度小。
4.3采用不同添加比例的硬脂酸鋅，隨著硬脂酸鋅的添加比例增加，母料的流動(dòng)性增加，在小于1.5%添加量時(shí)不會(huì)對(duì)無機(jī)粉體在制品中產(chǎn)生析出的影響。
青島賽諾專注聚乙烯蠟等助劑的研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用工作，為您提供抗析出、高潤滑、超分散的產(chǎn)品體系。公司擁有成熟的技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，擁有完善的實(shí)驗(yàn)室對(duì)外開放，為有需求的客戶提供配方優(yōu)化、降本增效等技術(shù)支持，同時(shí)為順應(yīng)環(huán)保要求，我們還為企業(yè)提供助劑一包化、助劑無塵化服務(wù)。
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