利用原位接枝聚合制備聚乙烯/納米硫酸鋇母料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用原位接枝聚合制備聚乙烯/納米硫酸鋇母料的方法，屬于塑 料改性技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 塑料填充改性母料自二十世紀(jì)八十年代初投入市場以來，由于其價(jià)格低廉，產(chǎn)品 性能優(yōu)異，可改善塑料制品的某些物理特性，替代合成樹脂，且生產(chǎn)工藝簡單、投資較小、具 有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。因而，塑料填充改性母料是近年來發(fā)展最快的塑料工業(yè)中 的新行業(yè)，已成為塑料加工工業(yè)的重要部分和塑料制品的主要添加材料之一。
[0003] 我國已成為塑料制品生產(chǎn)的世界大國，僅次于美國，年產(chǎn)量超過4000萬噸，而且 還在以兩位數(shù)的增長速度持續(xù)快速地發(fā)展著。塑料制品的大量使用，在帶給人類社會方便、 快捷、實(shí)用和高效的同時，也因在使用后被隨意丟棄或在回歸自然時會對生態(tài)環(huán)境帶來不 良影響，特別是地膜、塑料包裝袋等一次性使用塑料制品無論是殘留在土壤中，還是作為固 體垃圾一部分被填埋、焚燒都會給生態(tài)環(huán)境帶來問題，被社會稱之為"白色污染"。隨著環(huán)保 意識的增強(qiáng)，尋求解決白色污染的呼聲逐漸高漲，而無機(jī)粉體改性高分子聚合物是行之有 效的方法之一，如日本方便袋國標(biāo)要求其中碳酸鈣含量必須30%以上，這樣不僅節(jié)約有限 的石油資源，而且有利于環(huán)保。
[0004] 合成的納米硫酸鋇形狀為近似球型，平均半徑小于半波長，因此納米硫酸鋇填充 聚乙烯母粒的透明性好，光澤度高，同時納米效應(yīng)起到了增強(qiáng)增韌作用，近年來得到了迅猛 發(fā)展。中國發(fā)明專利CN201110083111. X公開了一種亞納米增強(qiáng)增韌透明母料及其制備方 法，所采用無機(jī)粉體為亞納米級的硫酸鋇粉體，為實(shí)現(xiàn)亞納米硫酸鋇粉體在聚乙烯中的有 效分散，先在高速混合機(jī)中添加偶聯(lián)劑處理粉體，同時需要分散劑和潤滑劑幫助分散，但在 下游應(yīng)用中易析出小分子物質(zhì)，影響薄膜質(zhì)量；中國發(fā)明專利CN201410741405. 0公開了一 種透明膜用填充母料及其制備方法，所采用沉淀硫酸鋇粉體的平均粒徑為〇. 2-0. 25um，用 硅酮為分散潤濕劑，避免了小分子的析出，但成本高昂。同時由于納米硫酸鋇為中性惰性物 質(zhì)，很難活化，易團(tuán)聚，尤其是在填充量高達(dá)80%以上的母料上應(yīng)用時，總是出現(xiàn)加工困難、 加工設(shè)備電流大、分散性差、易黃變等缺點(diǎn)。在下游薄膜應(yīng)用中易出現(xiàn)分散不開的白點(diǎn)，添 加量大于20%霧化現(xiàn)象嚴(yán)重等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種納米硫酸鋇填充量大，環(huán)保易降解且加 工容易、易分散、不易黃變，在薄膜中應(yīng)用時透明性好、不會出現(xiàn)白點(diǎn)及霧化現(xiàn)象的利用原 位接枝聚合制備聚乙稀/納米硫酸鋇母料的方法。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0007] 利用原位接枝聚合制備聚乙烯/納米硫酸鋇母料的方法，其特征在于：包括以下 步驟：
[0008] S1，硅包覆：用水稀釋納米硫酸鋇為濃度20~50wt%的漿液，在漿液中加入按P2O5 與納米硫酸鋇的重量比為0. 1~0. 5:100的六偏磷酸鈉溶液，高速分散30~60min，升溫到 70~90°C，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液PH值為7~10,按重量比Si:納米硫酸鋇=0.5~2:100 加入硅酸鈉溶液和硫酸溶液，硅酸鈉溶液和硫酸溶液的摩爾比為1: 1，保持PH值在7~10 之間，攪拌熟化30-60min;得娃包覆的納米硫酸鋇料衆(zhòng)；
[0009]Sl的反應(yīng)機(jī)理可以用化學(xué)方程式表示如下：
[0010] Na2Si03+H 2S04+(n-l)H20 = SiO2 ? nH20 I +3Na2S04
[0011] S2,硅烷偶聯(lián)：將乳化后的0. 5~2wt %的乙烯基硅烷有機(jī)包膜劑加入到SI得到 的硅包覆的納米硫酸鋇料漿中，攪拌40min后，壓濾水洗、干燥、粉碎后即得到硅烷處理納 米硫酸鋇；
[0012] S2的反應(yīng)機(jī)理可以用化學(xué)方程式表示如下：
[0013]
[0014] S3,原位接枝聚合：將90~70wt%硅烷處理納米硫酸鋇，0. 1~lwt%引發(fā)劑，1~ 2wt %的聚乙稀錯和余量的聚乙稀顆粒加入高速混合機(jī)中混合均勾，打成沙粒狀，然后加入 雙螺桿擠出機(jī)原位接枝聚合，擠出后風(fēng)冷造粒，即得到原位接枝聚合聚乙烯/納米硫酸鋇 母料。
[0015] S3的反應(yīng)機(jī)理可以用化學(xué)方程式表示如下：
[0016] RO-OR ^ 2R0-
[0017] - (CH2-CH2-CH2) n-+R0. - - (CH 2-CH-CH2) n-+R0H
[0018] - (CH2-CH-CH2) n-+CH2 = CH-Si (OR) 3- - (CH 2-CH-CH2) n-
[0019] I CH2-CH-Si(OR)3
[0020] 所述乙烯基硅烷包括乙烯基二甲氧基硅烷，乙烯基二乙氧基硅烷和乙烯基 三-P _甲氧基乙氧基-硅烷中的一種或幾種。
[0021] 所述引發(fā)劑包括過氧化苯甲酰和/或過氧化二異丙苯。
[0022] 所述聚乙稀顆粒包括高密度聚乙稀、低密度聚乙稀、線性聚乙稀和茂金屬聚乙稀 中的一種或幾種。
[0023] 所述干燥包括閃蒸干燥。
[0024] 所述粉碎包括氣流粉碎。
[0025] 本發(fā)明提供的一種利用原位接枝聚合制備聚乙烯/納米硫酸鋇母料的方法，采用 的硅烷偶聯(lián)和原位接枝聚合的工藝，使納米硫酸鋇與聚乙烯成為有機(jī)一體，解決了納米硫 酸鋇在聚乙烯母料中的分散問題，避免了塑料制品在使用填充母粒后力學(xué)性能下降；此制 備工藝，不需要添加小分子偶聯(lián)劑和潤滑劑，解決了膜制品透光率下降霧度上升，白化現(xiàn)象 嚴(yán)重的問題，避免了小分子物質(zhì)析出，可用于食品和醫(yī)藥包裝。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面進(jìn)一 步闡述本發(fā)明。
[0027] 實(shí)施例1:
[0028] 利用原位接枝聚合制備聚乙烯/納米硫酸鋇母料的方法，其特征在于：包括以下 步驟：
[0029] S1，硅包覆：用水稀釋納米硫酸鋇為濃度20wt%的漿液，在漿液中加入按P2O5與納 米硫酸鋇的重量比為〇. 1 :100的六偏磷酸鈉溶液，高速分散30min，升溫到70°C，用氫氧化 鈉調(diào)節(jié)溶液PH值為7,按重量比Si :納米硫酸鋇=0. 5:100加入硅酸鈉溶液和硫酸溶液，硅 酸鈉溶液和硫酸溶液的摩爾比為1:1，保持PH值在7之間，攪拌熟化30min ;得硅包覆的納 米硫酸鋇料漿；
[0030] S2,硅烷偶聯(lián)：將乳化后的0. 5wt %的乙烯基硅烷有機(jī)包I旲劑加入到Sl得到的娃 包覆的納米硫酸鋇料漿中，攪拌40min后，壓濾水洗、干燥、粉碎后即得到硅烷處理納米硫 酸鋇；
[0031] S3,原位接枝聚合：將90wt%硅烷處理納米硫酸鋇，0. lwt%引發(fā)劑，lwt%的聚乙 烯蠟和8. 9wt%聚乙烯顆粒加入高速混合機(jī)中混合均勻，打成沙粒狀，然后加入雙螺桿擠出 機(jī)反應(yīng)，擠出后風(fēng)冷造粒，即得到原位接枝聚合聚乙烯/納米硫酸鋇母料。
[0032] 所述乙烯基硅烷為乙烯基三甲氧基硅烷。
[0033] 所述引發(fā)劑為過氧化苯甲酰（BPO)。
[0034] 所述聚乙稀顆粒包括高密度聚乙稀、低密度聚乙稀、線性聚乙稀和茂金屬聚乙稀 中的一種或幾種。
[0035] 所述干燥包括閃蒸干燥。
[0036] 所述粉碎包括氣流粉碎。
[0037] 實(shí)施例2 :
[0038] 利用原位接枝聚合制備聚乙烯/納米硫酸鋇母料的方法，其特征在于：包括以下 步驟：
[0039] S1，硅包覆：用水稀釋納米硫酸鋇為濃度50wt%的漿液，在漿液中加入按P2O5與納 米硫酸鋇的重量比為〇. 5 :100的六偏磷酸鈉溶液，高速分散60min，升溫到90°C，用氫氧化 鈉調(diào)節(jié)溶液PH值為10,按重量比Si :納米硫酸鋇=2:100加入硅酸鈉溶液和硫酸溶液，硅 酸鈉溶液和硫酸溶液的摩爾比為1:1，保持PH值在10之間，攪拌熟化60min ;得硅包覆的納 米硫酸鋇料漿；
[0040] S2,硅烷偶聯(lián)：將乳化后的2wt%的乙烯基硅烷有機(jī)包膜劑加入到Sl得到的硅包 覆的納米硫酸鋇料漿中，攪拌40min后，壓濾水洗、干燥、粉碎后即得到硅烷處理納米硫酸 鋇；
[0041] S3,原位接枝聚合：將70wt%硅烷處理納米硫酸鋇，lwt%引發(fā)劑，2wt%的聚乙稀 蠟和27wt%聚乙烯顆粒加入高速混合機(jī)中混合均勻，打成沙粒狀，然后