一種滑石粉基生態塑料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及生態塑料，具體涉及以滑石粉為主要原料制備塑料，從而減少對石油塑料的依賴，進一步涉及一種滑石粉基生態塑料的制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國的塑料加工業的快速發展，我國塑料年產量超過5000萬t，巨大的塑料制造量和廢棄量不僅對生態環境造成了不可逆轉的污染與破壞，而且對石油資源的需求急劇加大。為了減少塑料對石油資源的依賴，降低成本，塑料填充料在近30年成為了塑料工業發展的關鍵。碳酸鈣、滑石粉、硅灰石粉、云母粉等無機粉體材料加入塑料可有效降低成本。加入塑料的填料不但可以降低成本，而且能夠提高材料的剛性，尺寸穩定性，并賦予材料某些特殊的物理化學性能，如抗壓、抗沖擊、耐腐蝕、絕緣性等。但由于無機非金屬礦物填料與有機高聚物的界面性質不同，相容性較差，在基料中難以均勻分散和鏈接。盡管采用偶聯技術對無機粉體進行改性，但填充量一般在10-30%，最高達到40%。如果進一步提高填充，制品的力學性能、透明性等會出現嚴重缺陷，最終影響使用。目前在塑料工業對無機粉體的應用均是通過偶聯或者簡單包覆填充使用，如:
中國發明專利CN103146074A公開了一種高強度滑石粉改性聚丙烯塑料，將20-40份的滑石粉偶聯處理后用于聚丙烯的增強，可提高力學性能。
[0003]中國發明專利CN102134405A公開了一種填充聚丙烯用超細滑石粉的制備方法，通過對滑石粉加水，配制成分散液，加入偶聯劑進行濕法研磨，烘干制得填充聚丙烯用超細滑石粉。
[0004]中國發明專利CN87102663公開一種高分散型的塑料填充母粒，該填充母粒由碳酸鈣作為基體，經螯合型酞酸酯等助劑表面處理，并以石油樹脂、乙丙橡膠、低分子樹脂、分散劑、廢舊回收聚烯烴共混體為載體，經混煉、成片、切粒而成。
[0005]中國發明專利CN102153806A公開了一種塑料填充母粒，含有載體樹脂、對苯二甲酸金屬鹽、硅烷偶聯劑、潤滑劑。
[0006]鑒于上述，傳統的將無機粉體偶聯預制成填充母料，用于塑料的填充盡管可以達到增量和降低成本的目的，但由于無機粉體的顆粒阻斷性和不相容性，導致力學性能降低，添加量難以提高，阻礙了無機粉體在塑料中的廣泛應用。為了大幅減少塑料對石油資源的依賴，我們提出以滑石粉為主要原料的滑石粉基生態塑料，其可以直接作為塑料樹脂使用，因此具有積極的環保意義和巨大的經濟意義。
【發明內容】
[0007]針對目前無機粉體偶聯后用于塑料添加量少、替代樹脂有限的缺陷，為進一步減少塑料制品對石油的依賴，本發明提出一種滑石粉基生態塑料的制備方法。該方法制備的滑石粉基生態塑料主要成分為滑石粉，可作為樹脂直接用于加工塑料薄膜、片材、注塑件，極大地推進了滑石粉替代塑料的應用，具有積極的環保意義和巨大的經濟意義。 本發明在動態過程中通過插層和微波輻射聚合解決滑石粉層界面的分散和表面性質，使滑石粉分散過程中產生的新的層界面被不斷聚合包覆。通過對滑石粉層界面特性的完全改性，從而解決了滑石粉體的分散問題，特別是層界面由不飽和羧酸銨鹽預處理后與聚合物牢固連接，致使滑石粉顆粒不裸露，進而得到的滑石粉基生態塑料在滑石粉占主要組成時，仍然具有樹脂的強度和加工性，可直接用于加工各種塑料制品。
[0008]本發明一種滑石粉基生態塑料的制備方法，其特征是制備方法按照如下方式進行:
1)滑石粉溶膠化:將滑石粉分散在水中，并加入凝膠材料和不飽和羧酸銨鹽分散1-2小時，通過離心機進行離心排水處理得到溶膠化的滑石粉顆粒；
2)聚合物單體乳液化:將5-10重量份表面活性劑、80-90重量份聚合物單體、100-150重量份水加入反應鍋，強力拌勻，使單體充分乳化，然后加入0.5-1重量份過硫酸銨，在常溫下混均；
3)將溶膠化的滑石粉分散在過量的聚合物單體乳液中，反應鍋升溫至80-90°C，并以1200-1500rpm的高速進行攪拌，具有層狀結構的滑石粉層間不斷吸附聚合物單體，并在分散過程中經過微波輻射使單體發生插層聚合，控制反應時間10-15min，然后濾除乳液、烘干得到聚合滑石粉；
4)將步驟3)得到的聚合滑石粉與高分子聚合物以質量比3-5:1混均后在擠出機中造粒得到滑石粉基生態塑料。
[0009]上述制備方法步驟I)所述的滑石粉粒徑< 2 μ m，優選粒徑為< lOOnm。
[0010]上述制備方法步驟I)所述的凝膠材料為聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺中的一種，加入量以確保滑石粉完全懸浮在水中為準。
[0011]上述制備方法步驟I)所述的不飽和羧酸銨鹽為丙烯酸銨、甲基丙烯酸銨、衣康酸銨、馬來酸銨、富馬酸銨中的至少一種。
[0012]上述制備方法步驟I)優選滑石粉、水、凝膠材料、不飽和羧酸銨鹽按質量比例為:5-10:50-80:3-5:1 進行分散。
[0013]上述制備方法步驟2)所述的單體為丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯中的至少一種。
[0014]上述制備方法步驟2)所述的表面活性劑為十二烷基磺酸鈉、六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉中的至少一種。
[0015]上述制備方法步驟3)優選頻率2450MHz的微波進行輻射反應。
[0016]上述制備方法步驟4)所述的高分子聚合物選用聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯中的至少一種。
[0017]上述制備方法步驟4)所述的高分子聚合物選用聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯中的至少一種。
[0018]上述制備方法步驟4)所述的擠出機優選在多螺桿擠出機，特別優選在同向行星齒輪雙螺桿擠出機中進行。
[0019]本發明一種滑石粉基生態塑料的制備方法，通過對對滑石粉溶膠化，在動態過程中通過插層和微波輻射聚合解決滑石粉層界面的分散和表面性質，通過微波輻射，使滑石粉分散過程中產生的新的層界面被快速聚合包覆，從而解決了滑石粉體的分散問題，特別是層界面由不飽和羧酸銨鹽預處理與聚合物牢固連接，致使滑石粉顆粒不裸露，進而得到的滑石粉基生態塑料在滑石粉占主要組成時，在滑石粉含量達80%以上時，仍然具有樹脂的強度和加工性，可直接用于加工各種塑料制品。
[0020]本發明一種滑石粉基生態塑料的制備方法與現有技術相比，其突出的特點在于:
1、本發明提出一種滑石粉基生態塑料的制備方法，利用滑石粉為主要原料，通過動態過程中使滑石粉產生的層界面因微波輻射使單體發生插層聚合被不斷聚合包覆，致使滑石粉顆粒不裸露，進而得到的滑石粉生態塑料在滑石粉占主要組成時，仍然具有樹脂的強度和加工性，可直接用于加工各種塑料制品。其可作為樹脂直接用于加工塑料薄膜、片材、注塑件，極大地推進了滑石粉替代塑料的應用，具有積極的環保意義和巨大的經濟意義。
[0021]2、本發明提出一種滑石粉基生態塑料的制備方法，層界面由不飽和羧酸銨鹽預處理與聚合物牢固連接，致使滑石粉顆粒不裸露，使其具有塑料加工的特性。
[0022]3、本發明提出一種滑石粉基生態塑料的制備方法，其生產效率高、無污染排放，可連續化操作、易于實施與控制、利于工業化生產，為滑石粉替換石油塑料提供了可靠地技術保證。
【具體實施方式】
[0023]以下【具體實施方式】，對本發明的上述內容再作進一步的詳細說明。但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本發明上述技術思想情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應包括在本發明的范圍內。
[0024]實施例1
1)滑石粉溶膠化:將粒徑小于100納米的滑石粉、水、聚丙烯酸、丙烯酸銨、按質量比例為5:50:3:1進行分散I小時，通過離心機進行離心排水處理得到溶膠化的滑石粉顆粒；
2)聚合物單體乳液化:將5重量份十二烷基磺酸鈉、80重量份丙烯酸酯、100重量份水加入反應鍋，強力拌勻，使單體充分乳化，然后加入0.5重量份過硫酸銨，在常溫下混均；
3)將溶膠化的滑石粉分散在過量的聚合物單體乳液中，溶膠化化滑石粉與聚合物乳液質量比為1: 5，反應鍋升溫至80-90°C