一種熱塑性滑石粉的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無機粉體的熱塑化處理，具體涉及一種熱塑性滑石粉的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]滑石粉的主要成分是含水的矽酸鎂，分子式為Mg3[Si401(]]( 0H)2，屬單斜晶系?；劬w呈假六方或菱形的片狀，通常成致密的塊狀、葉片狀、放射狀、纖維狀集合體。由于解理面上呈珍珠光澤，因而具有潤滑性、耐火性、抗酸性、絕緣性、化學(xué)性不活潑、柔軟、光澤好、吸附力強等優(yōu)良的物理、化學(xué)特性。在塑料、橡膠、涂料、化妝品等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。特別是滑石的結(jié)晶構(gòu)造是呈層狀的，具有易分裂成鱗片的趨向和特殊的滑潤性，折射率與聚烯烴接近，在塑料中應(yīng)用表現(xiàn)出良好的加工流動性、透明性、高光澤性，可賦予塑料制品表面光亮度、剛性、熱變形溫度、抗蠕變性能，同時改善及縮短制品生產(chǎn)周期，節(jié)省樹脂用量，降低生產(chǎn)成本。
[0003]為了實現(xiàn)滑石粉在塑料中良好的分散應(yīng)用，通常需要對滑石粉進(jìn)行表面有機化處理。如通過表面活性劑或偶聯(lián)劑使滑石粉粒子表面由親水變?yōu)槭杷?，使粒子與聚合物的相容性得以改善。這種研究的機理基本成熟，其主要機理是針對滑石粉與聚合物親和力不高的缺點，將帶有兩性基團(tuán)的表面活性劑覆蓋粒子上，親水基團(tuán)朝向粒子表面，親油基團(tuán)朝向外面，這樣與聚合物結(jié)合時就有好的相容性，達(dá)到改性目的，如中國發(fā)明專利CN102134405A公開了一種填充聚丙烯用超細(xì)滑石粉的制備方法，通過對滑石粉加水，配制成分散液，加入偶聯(lián)劑進(jìn)行濕法研磨，烘干制得填充聚丙烯用超細(xì)滑石粉；中國發(fā)明專利CN103146074A公開了一種高強度滑石粉改性聚丙烯塑料，將20-40份的滑石粉偶聯(lián)處理后用于聚丙烯的增強，可提高力學(xué)性能；中國發(fā)明專利申請?zhí)?01110007064.0公開了一種核殼型滑石粉-聚丙烯復(fù)合材料制備方法，該方法先將滑石粉與偶聯(lián)劑進(jìn)行混合活化，然后加入甲苯和催化劑，通丙烯氣進(jìn)行聚合反應(yīng)，使滑石粉材料表面被聚丙烯均勻覆蓋。
[0004]鑒于上述，將滑石粉通過偶聯(lián)、包覆可顯著提升滑石粉在塑料中的應(yīng)用。但由于滑石粉顆粒的層狀結(jié)構(gòu)極易在外力作用下剝離，不斷出現(xiàn)新鮮表面，給表面有機化處理帶來難度，特別是在塑料加工中，由于存在加熱、剪切，在高于200°C加熱條件下，滑石粉表面的活性劑、偶聯(lián)劑極易揮發(fā)、脫落，從而導(dǎo)致包覆在滑石粉表面的樹脂脫落失效。這種缺陷直接導(dǎo)致滑石粉以高添加量用于塑料時對塑料制品的力學(xué)性能造成影響。
在塑料領(lǐng)域滑石粉的熱塑加工性主要是依靠滑石粉表面裹覆的潤滑劑、偶聯(lián)劑、樹脂等來獲得。但隨著塑料加工中高溫高剪切，裹覆在滑石粉表面的材料因極性、連接性等變化而脫落，直接導(dǎo)致滑石粉與塑料的連接性和相容性降低，力學(xué)性能急速下滑，這也是目前滑石粉不能以高添加量用于塑料的主要原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]滑石的良好的層狀結(jié)構(gòu)，使其具有特殊的滑潤性和與聚烯烴接近的折射率，在塑料中應(yīng)用表現(xiàn)出良好的加工流動性、透明性、高光澤性，可賦予塑料制品表面光亮度、剛性，從而使滑石粉成為替代塑料的最佳選擇。但目前滑石粉不具備熱塑加工性，其在塑料中的應(yīng)用主要是依靠潤滑助劑和樹脂實現(xiàn)加工。當(dāng)滑石粉在塑料中使用量增加時，其加工性、力學(xué)性能急劇下降。為了推進(jìn)了滑石粉替代塑料的應(yīng)用，本發(fā)明提出一種熱塑性滑石粉的制備方法，該方法是在微細(xì)滑石粉的層間和表面通過蒸汽爆破剝層、鹽酸浸蝕，在滑石粉層內(nèi)、層間、層外牢固裹覆一層熱塑性樹脂，并進(jìn)一步與粉末狀樹脂進(jìn)行研磨，通過往復(fù)式螺桿機的回流剪切，使聚合物牢固包覆在滑石粉顆粒表面。用于塑料加工時，由于裹覆層不脫落，其加工特性表現(xiàn)為裹覆的熱塑性樹脂，具有良好的熱塑加工特性，進(jìn)而該熱塑性滑石粉可以以高添加量與樹脂混合使用不會降低樹脂的力學(xué)性能和加工性能，從而提推進(jìn)滑石粉替換樹脂的發(fā)展。
[0006]—種熱塑性滑石粉的制備方法，是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種熱塑性滑石粉的制備方法，其特征是制備方法按照如下方式進(jìn)行:
1)將滑石粉與稀鹽酸以質(zhì)量比100:10-15調(diào)制均勻，放置時間控制在1-2小時，滑石粉部分氧化鎂溶解，使滑石粉發(fā)生溶脹；
2)將I)得到的溶脹滑石粉送入蒸汽爆破機，爆破壓力為2.5-4.0MPa，溫度為120-130Γ，維壓時間為1-3分鐘，通過快速泄壓對滑石粉進(jìn)行剝層，同時使進(jìn)入層間的稀鹽酸在層面形成浸蝕點；
3)將2)得到的剝層滑石粉100重量份與2重量份的對苯二甲胺、3-5重量份的脂肪族二羧酸加入密閉反應(yīng)混合器，溫度升至80-100°C，設(shè)定負(fù)壓為0.8-1.5MPa，以400_900rpm的高速攪拌分散15-20分鐘，苯二甲胺與脂肪族二羧酸被吸附在滑石粉層間，然后溫度升至180-200°C，設(shè)定壓力為2-3.5MPa，苯二甲胺與脂肪族二羧酸在滑石粉層間的浸蝕點駐留并縮聚，在滑石粉的層內(nèi)、層間、層外形成多重包覆膜；
4)將3)得到的多重包膜的滑石粉與粉末狀聚酰胺、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚己內(nèi)酯、聚乳酸、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物中的至少一種以質(zhì)量比100:5-8混合后進(jìn)行研磨10-15分鐘，然后送入往復(fù)式螺桿機，通過螺桿不斷回流剪切，使聚合物牢固包覆在滑石粉顆粒表面，得到一種熱塑性滑石粉。
[0007]上述制備方法步驟I)所述的滑石粉優(yōu)選粒徑< 2 μ m0
[0008]上述制備方法步驟I)所述的稀鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15-25%。
[0009]上述制備方法步驟2)所述的蒸汽爆破機選用釜式間歇蒸爆處理機或造壓連續(xù)蒸汽爆破機。
[0010]上述制備方法步驟3)所述的脂肪族二羧酸優(yōu)選辛二酸、壬二酸、癸二酸中的至少一種。
[0011]上述制備方法步驟4)所述的往復(fù)式螺桿機在軸向設(shè)置五排混煉銷釘，在徑向設(shè)置三排齒形螺塊，使物料不但在混煉銷釘和混煉塊之間被剪切，而且被往復(fù)徑向輸送，通過螺桿不斷回流剪切，使聚合物牢固包覆在滑石粉顆粒表面。
[0012]本發(fā)明一種熱塑性滑石粉的制備方法，為了實現(xiàn)滑石粉與包裹層牢固地連接，將滑石粉與稀鹽酸進(jìn)行溶脹，利用蒸汽爆破剝層使滑石粉發(fā)生層剝裂，是層間距離拉大，在內(nèi)層表面形成鹽酸浸蝕點，進(jìn)一步利用負(fù)壓使反應(yīng)物被吸附在滑石粉層間，然后高溫升壓使反應(yīng)物在滑石粉層間的浸蝕點駐留并縮聚，從而使滑石粉的層內(nèi)、層間、層外形成多重包覆膜，有效克服了滑石粉包覆層易脫落的缺陷。特別是將已多重包覆的滑石粉進(jìn)一步與聚合物研磨、剪切，使聚合物牢固包覆在滑石粉顆粒表面。不同于傳統(tǒng)的偶聯(lián)處理和樹脂直接包覆，這種牢固的包覆連接使滑石粉在用于塑料加工時包覆層在高溫、剪切條件下不脫落，因而該滑石粉的加工特性表現(xiàn)為外層包覆的聚合物，使其加工表現(xiàn)為良好的熱塑性，進(jìn)而解決了熱塑加工性、相容性、分散性，而且與聚合物進(jìn)行混合加工時可以以高添加量使用而不影響相容性、力學(xué)性能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，其突出的特點和有益的效果在于:
1、本發(fā)明一種熱塑性滑石粉的制備方法，將滑石粉溶脹、剝層后，在滑石粉的層內(nèi)、層間、層外進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)式多重包覆，這種包覆使包覆膜與滑石粉牢固連接，在高溫、高剪切條件下包覆層不脫落。
[0013]2、本發(fā)明一種熱塑性滑石粉的制備方法，采用先負(fù)壓后高溫高壓，使反應(yīng)物被吸附在滑石粉層間，然后在層間的浸蝕點駐留并縮聚，實現(xiàn)了滑石粉層內(nèi)、層間、層外的多重包覆。
[0014]3、本發(fā)明一種熱塑性滑石粉的制備方法，采用輔助研磨、往復(fù)螺桿擠出機剪切，使聚合物牢固包覆在滑石粉顆粒表面。
[0015]4、本發(fā)明一種熱塑性滑石粉的制備方法，賦予滑石粉熱塑加工特性，不同于傳統(tǒng)使用潤滑劑、樹脂共混的熱塑化處理，而是其顆粒牢固包膜不脫落，該滑石粉添加于塑料時在高溫高剪切加工時的加工特性表現(xiàn)為表面的熱塑性材料。且與樹脂具有良好的相容性，因而該熱塑性滑石粉與聚合物進(jìn)行混合加工時可以以高添加量使用而不影響相容性、力學(xué)性能。
【具體實施方式】
[0016]以下【具體實施方式】，對本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0017]實施例1
1)將納米滑石粉與稀鹽酸以質(zhì)量比100:15調(diào)制均勻，放置時間控制在2小時，滑石粉部分氧化鎂溶解，使滑石粉發(fā)生溶脹；
2)將I)得到的漿料送入釜式間歇蒸爆處理機，爆破壓力為2.5MPa，溫度為120_130°C，維壓時間為3分鐘，通過快速泄壓