專利名稱：無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子及其制備方法和用途的制作方法
無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子及其制備方法和用途
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子工程材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子及其 制備方法、生產(chǎn)設(shè)備和用途。
背景技術(shù)：
工程塑料是指一類可以作為結(jié)構(gòu)材料，在較寬的溫度范圍內(nèi)承受機(jī)械應(yīng)力，在較 為苛刻的化學(xué)物理環(huán)境中使用的高性能的高分子材料。由于其特異的性質(zhì)，工程塑料被廣 泛的應(yīng)用于多種高性能的應(yīng)用中。工程塑料包括縮醛、聚碳酸酯(PC)、聚苯硫醚、聚砜、改性 的聚苯醚、聚酰亞胺、聚酰胺(PA)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯 共聚物(ABS)、液晶聚合物(LCP)、乙烯-乙酸乙酯共聚物(EVA)，以及用于工程目的的其它 塑料。工程塑料具有高強(qiáng)度、高機(jī)械模數(shù)、低潛變性、強(qiáng)耐磨損及耐疲勞性，同時(shí)耐化學(xué) 藥品性、抗電性、耐燃性、耐候性、尺寸安定性佳等優(yōu)點(diǎn)，所以其大有取代金屬的趨勢(shì)，而且 工程塑料比金屬輕，可以廣泛適用于汽車、電子產(chǎn)品外殼以及機(jī)械零部件領(lǐng)域，盡管工程塑 料相比于普通塑膠的剛性要強(qiáng)，但是相比于金屬來說，其剛性還是略顯不足，所以為了繼續(xù) 加強(qiáng)工程塑料的剛性，就需要對(duì)工程塑料進(jìn)行改性，使其具有金屬或者金屬合金的優(yōu)良剛 性和韌性。在工程塑料中加入硬度比塑料高的無機(jī)物，如滑石粉、碳酸鈣、云母、蒙脫土、碳酸 鎂等，就可以顯著增強(qiáng)塑料的硬度和強(qiáng)度；在工程塑料中添加炭黑、碳管、碳粉等可以顯著 提高工程塑料的導(dǎo)電性；在工程塑料中添加氧化鈦可以提高工程塑料的耐老化能力。這些 無機(jī)物通常以微粒的形式加入到塑料基料中，與塑料基料混合均勻后投入到擠出機(jī)中擠出 造粒，形成新的具有一定優(yōu)良性能的工程塑料母粒。為了能使這些無機(jī)物加入到工程塑料 中去不影響塑料原有的一些機(jī)械和物理性能，同時(shí)還會(huì)與塑料基料形成協(xié)同作用，所以這 些無機(jī)物的尺寸盡量做到很小，達(dá)到微米級(jí)甚至納米級(jí)。這樣在占相同的重量百分比的情 況下，微粒越小的無機(jī)物，其在塑料基料中的分布越均勻。但是由于塑料基料是高分子材料，很難加工到很小的尺寸，大多為毫米級(jí)或者厘 米級(jí)。所以在將微米級(jí)或者納米級(jí)的無機(jī)物微粒投入到毫米級(jí)或者厘米級(jí)的塑料粒子中擠 出造粒時(shí)，是很難使得無機(jī)物微粒在塑料基料中分布很均勻的，分布不均勻的無機(jī)物微粒 不僅降低了無機(jī)物的功效，同時(shí)還會(huì)損害工程塑料的其他機(jī)械性能和物理性能，同時(shí)其極 大的浪費(fèi)了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種新的無機(jī)物微粒與塑料粒子混合的 方法，即將無機(jī)物微粒包覆在塑料粒子外。所以為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一 種無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子及其制備方法和用途。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下
本發(fā)明提供一種無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子，其特征在于，該無機(jī)物微粒包覆的 塑料粒子中含有按質(zhì)量百分比計(jì)的下列成分0. 5% 50%的無機(jī)物微粒、50% 99. 5%的塑料粒子；所述無機(jī)物微粒包覆在 所述塑料粒子外，所述無機(jī)物微粒的平均粒徑為Inm 100 μ m，所述塑料粒子的平均粒徑 為 0. Imm IOmm0優(yōu)選的，所述無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子中的各組分的質(zhì)量百分比為無機(jī)物微粒3 % 15 % ；塑料粒子85% 97%。所述無機(jī)物微粒包括礦石粉體、碳粉、氧化物粉體、金屬粉體中的一種或多種。所述礦石粉體包括滑石粉、碳酸鈣、云母、蒙脫土、碳酸鎂粉體中的一種或多種。所述氧化物粉體包括氧化鈦、氧化硅、氧化鋅中的一種或多種。所述塑料包括PA、PC、PET、PP、ABS中的一種或多種。本發(fā)明還提供一種制備如上所述的無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子的方法，其特征在 于，該方法包括如下步驟(1)加熱平均粒徑為Inm 100 μ m的無機(jī)物微粒，使無機(jī)物微粒的溫度維持在塑 料粒子熔點(diǎn)的士5°C，所述塑料粒子的平均粒徑為；(2)邊加熱無機(jī)物微粒邊攪拌，并且投入一定量的塑料粒子，使無機(jī)物微粒處于過 量的狀態(tài)；(3)保持上述的溫度繼續(xù)攪拌1 10分鐘，制得無機(jī)物微粒與無機(jī)物微粒包覆的 塑料粒子的混合產(chǎn)物；(4)送出并冷卻上述產(chǎn)物；(5)篩除未包覆的無機(jī)物微粒，出料得到無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子。所述步驟(3)所述的攪拌方法為通過攪拌機(jī)帶動(dòng)所述無機(jī)物微粒、塑料以及無 機(jī)物微粒包覆的塑料粒子自下往上翻滾；所述步驟(4)中的送出方法為，通過攪拌機(jī)反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)所述無機(jī)物微粒以及無機(jī) 物微粒包覆的塑料粒子自上往下輸送。所述步驟(4)中產(chǎn)物的冷卻方法包括自然冷卻和采用冷卻夾套強(qiáng)制冷卻。所述無機(jī)物微粒包括礦石粉體、碳粉、氧化物粉體、金屬粉體中的一種或多種。所述塑料包括PA、PC、PET、PP、ABS中的一種或多種。本發(fā)明又提供一種如上所述無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子的用途，其特征在于，該 無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子用于制備改性工程塑料。將所述無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子直接加入到注塑機(jī)注塑成型。將所述無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子與少量的助劑混合均勻后，加入到注塑機(jī)中注 塑成型。將所述無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子與塑料以及少量的助劑混合均勻后，加入到注 塑機(jī)中注塑成型。本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于由于納米級(jí)或者微米級(jí)的無機(jī)物微粒均勻地包覆于毫米級(jí)或者厘米級(jí)的塑料粒 子，避免了無機(jī)物微粒團(tuán)聚現(xiàn)象，而且無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子很容易和其他塑料粒子或者助劑混合均勻，所以通過將無機(jī)物微粒包覆于塑料粒子外，能夠避免將無機(jī)物微粒直 接投入到熔融的塑料粒子中進(jìn)行擠出造粒形成的工程塑料中的無機(jī)物微粒與塑料粒子分 散不均勻的問題。通過將無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子直接用于注塑成型，能夠省掉擠出造粒工藝， 節(jié)省了生產(chǎn)成本，同時(shí)本發(fā)明的將無機(jī)物微粒包覆于塑料粒子外的工藝簡(jiǎn)單，成本低廉。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明涉及一種無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子及其制備方法、生產(chǎn)設(shè)備和用途。通 過將無機(jī)物微粒包覆于塑料粒子外，并且將該無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子用于注塑成型， 解決了將無機(jī)物微粒投入到塑料粒子中擠出造粒形成的塑料母粒中的無機(jī)物微粒分散不 均勻的問題。所述無機(jī)物包括礦石粉體、碳粉、納米碳管、氧化物粉體、金屬粉體中的一種或多 種。所述塑料包括PA、PC、PET、PP、ABS中的一種或多種。所述礦石粉體包括滑石粉、碳酸鈣、云母、蒙脫土、碳酸鎂粉體中的一種或多種。所述氧化物粉體包括氧化鈦、氧化硅、氧化鋅中的一種或多種。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述和說明實(shí)施例1一種納米碳管包覆的PA塑料粒子，按重量百分比計(jì)，包括0. 5%的納米碳管和 99. 5%的PA塑料，所述納米碳管的平均直徑為18nm，平均長(zhǎng)度為lOOnm，所述塑料粒子的平 均粒徑為0. 1mm。所述納米碳管包覆于所述PA塑料粒子外。該納米碳管包覆的PA塑料粒子的制備方法如下(1)測(cè)定PA的熔點(diǎn)為220°C(2)稱取5份上述的納米碳管，將其投入到物料桶內(nèi)加熱，使納米碳管的溫度維持 在220°C左右(誤差不超過士5°C )；(3)邊加熱納米碳管邊攪拌，并且投入99. 5份的PA塑料粒子；(4)保持上述的溫度繼續(xù)攪拌1分鐘，制得納米碳管與納米碳管包覆的PA塑料粒 子的混合物，攪拌時(shí)，通過攪拌機(jī)帶動(dòng)混合物自下往上翻滾；(5)將攪拌機(jī)反轉(zhuǎn)，使混合物自上往下翻滾，從而送出混合物；(6)采用冷卻夾套強(qiáng)制冷卻上述混合物；(5)篩除未包覆的納米碳管，出料得到納米碳管包覆的PA塑料粒子。制備出的納米碳管包覆的PA塑料粒子，按重量份計(jì)，包括0. 5份的納米碳管和 99. 5份的PA塑料。制備出的納米碳管包覆的PA塑料粒子用于制備導(dǎo)電工程塑料，該導(dǎo)電工程塑料 的制備方法如下將上述制備好的納米碳管包覆的PA塑料粒子直接加入到注塑機(jī)中熔融注塑成型。實(shí)施例2一種銅粉包覆的PET塑料粒子，按重量百分比計(jì)，包括50%的銅粉和50%的PET 塑料，所述銅粉的平均粒徑為40 μ m,所述PET塑料粒子的平均粒徑為10mm。所述銅粉包覆于所述PET塑料粒子外。該銅粉包覆的PET塑料粒子的制備方法如下(1)測(cè)定PET的熔點(diǎn)為240°C(2)稱取500份上述的銅粉，將其投入到物料桶內(nèi)加熱，使銅粉的溫度維持在 240°C左右(誤差不超過士5°C )；(3)邊加熱銅粉邊攪拌，并且投入50份的PET塑料粒子；(4)保持上述的溫度繼續(xù)攪拌10分鐘，制得銅粉與銅粉包覆的PET塑料粒子的混 合物，攪拌時(shí)，通過攪拌機(jī)帶動(dòng)混合物自下往上翻滾；(5)將攪拌機(jī)反轉(zhuǎn)，使混合物自上往下翻滾，從而送出混合物；(6)采用自然冷卻的方式冷卻上述混合物；(5)篩除未包覆的銅粉，出料得到銅粉包覆的PET塑料粒子。制備出的銅粉包覆的PET塑料粒子，按重量份計(jì)，包括50份的銅粉和50份的PET 塑料。制備出的銅粉包覆的PET塑料粒子用于制備導(dǎo)電工程塑料，該導(dǎo)電工程塑料的制 備方法如下將上述制備好的銅粉包覆的PET塑料粒子與一定量的PET塑料粒子混合，攪拌均 勻后，將其投入到注塑機(jī)中熔融注塑成型。實(shí)施例3一種納米氧化鈦包覆的PP塑料粒子，按重量百分比計(jì)，包括3%的納米氧化鈦和 97%的PP塑料，所述納米氧化鈦的平均直徑為lOOnm，所述PP塑料粒子的平均粒徑為5mm。 所述納米氧化鈦包覆于所述PP塑料粒子外。該納米氧化鈦包覆的PP塑料粒子的制備方法如下(1)測(cè)定PP的熔點(diǎn)為167°C(2)稱取30份上述的納米氧化鈦，將其投入到物料桶內(nèi)加熱，使納米氧化鈦的溫 度維持在167°C左右(誤差不超過士5°C )；(3)邊加熱納米氧化鈦邊攪拌，并且投入97份的PP塑料粒子；(4)保持上述的溫度繼續(xù)攪拌5分鐘，制得納米氧化鈦與納米氧化鈦包覆的PP塑 料粒子的混合物，攪拌時(shí)，通過攪拌機(jī)帶動(dòng)混合物自下往上翻滾；(5)將攪拌機(jī)反轉(zhuǎn)，使混合物自上往下翻滾，從而送出混合物；(6)采用冷卻夾套強(qiáng)制冷卻上述混合物；(5)篩除未包覆的納米氧化鈦，出料得到納米氧化鈦包覆的PP塑料粒子。制備出的納米氧化鈦包覆的PP塑料粒子，按重量份計(jì)，包括3份的納米氧化鈦和 97份的PP塑料。制備出的納米氧化鈦包覆的PP塑料粒子用于制備耐老化的工程塑料，該工程塑 料的制備方法如下將上述制備好的納米氧化鈦包覆的PP塑料粒子與一定量的PP塑料粒子、分散助 劑、偶聯(lián)劑混合均勻，然后加入到注塑機(jī)中熔融注塑成型。實(shí)施例4一種碳酸鎂粉體包覆的PC/ABS塑料粒子，按重量百分比計(jì)，包括15%的碳酸鎂粉體和85%的PC/ABS塑料，所述碳酸鎂粉體的平均粒徑為20 μ m,所述PC/ABS塑料粒子的 平均粒徑為1mm。所述碳酸鎂粉體包覆于所述PC/ABS塑料粒子外。該碳酸鎂粉體包覆的PC/ABS塑料粒子的制備方法如下(1)測(cè)定 PC/ABS 的熔點(diǎn)為 260°C(2)稱取150份上述的碳酸鎂粉體，將其投入到物料桶內(nèi)加熱，使碳酸鎂粉體的溫 度維持在260°C左右(誤差不超過士5°C )；(3)邊加熱碳酸鎂粉體邊攪拌，并且投入85份的PC/ABS塑料粒子；(4)保持上述的溫度繼續(xù)攪拌8分鐘，制得碳酸鎂粉體與碳酸鎂粉體包覆的PC/ ABS塑料粒子的混合物，攪拌時(shí)，通過攪拌機(jī)帶動(dòng)混合物自下往上翻滾；(5)將攪拌機(jī)反轉(zhuǎn)，使混合物自上往下翻滾，從而送出混合物；(6)采用冷卻夾套強(qiáng)制冷卻上述混合物；(5)篩除未包覆的碳酸鎂粉體，出料得到納米碳管包覆的PC/ABS塑料粒子。制備出的碳酸鎂粉體包覆的PC/ABS塑料粒子，按重量份計(jì)，包括15份的碳酸鎂粉 體和85份的PC/ABS塑料。制備出的碳酸鎂粉體包覆的PC/ABS塑料粒子用于制備阻燃防火工程塑料，該阻 燃防火工程塑料的制備方法如下將上述制備好的碳酸鎂粉體包覆的PC/ABS塑料粒子直接加入到注塑機(jī)中熔融注 塑成型。需要說明的是，普通的技術(shù)人員針對(duì)上述的實(shí)施例還可以很簡(jiǎn)單的想到其他的實(shí) 施例，并且通過簡(jiǎn)單的多次實(shí)驗(yàn)，就能夠得到一些改進(jìn)。但是無論怎么改進(jìn)，只要這些技術(shù) 方案在本發(fā)明的構(gòu)思范圍內(nèi)，應(yīng)等同于本專利的技術(shù)方案，屬于本專利的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子，其特征在于，該無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子中含 有按質(zhì)量百分比計(jì)的下列成分0. 5% 50%的無機(jī)物微粒、50% 99. 5%的塑料粒子；所述無機(jī)物微粒包覆在所述 塑料粒子外，所述無機(jī)物微粒的平均粒徑為Inm 100 μ m，所述塑料粒子的平均粒徑為 0. Imm IOmm0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子，其特征在于，優(yōu)選的，所述無機(jī) 物微粒包覆的塑料粒子中的各組分的質(zhì)量百分比為無機(jī)物微粒3% 15% ；塑料粒子85% 97%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子，其特征在于，所述無機(jī)物微 粒包括礦石粉體、碳粉、氧化物粉體、金屬粉體中的一種或多種。
4.一種制備如權(quán)利要求1所述的無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子的方法，其特征在于，該 方法包括如下步驟(1)加熱平均粒徑為Inm 100μ m的無機(jī)物微粒，使無機(jī)物微粒的溫度維持在塑料粒 子熔點(diǎn)的士5°C，所述塑料粒子的平均粒徑為；(2)邊加熱無機(jī)物微粒邊攪拌，并且投入一定量的塑料粒子，使無機(jī)物微粒處于過量的 狀態(tài)；(3)保持上述的溫度繼續(xù)攪拌1 10分鐘，制得無機(jī)物微粒與無機(jī)物微粒包覆的塑料 粒子的混合產(chǎn)物；(4)送出并冷卻上述產(chǎn)物；(5)篩除未包覆的無機(jī)物微粒，出料得到無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備無機(jī)物微粒包覆塑料粒子的方法，其特征在于，所述步 驟C3)所述的攪拌方法為通過攪拌機(jī)帶動(dòng)所述無機(jī)物微粒、塑料以及無機(jī)物微粒包覆的 塑料粒子自下往上翻滾；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備無機(jī)物微粒包覆塑料粒子的方法，其特征在于，所述步 驟中的送出方法為，通過攪拌機(jī)反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)所述無機(jī)物微粒以及無機(jī)物微粒包覆的塑 料粒子自上往下輸送。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5或6所述的制備無機(jī)物微粒包覆塑料粒子的方法，其特征在于， 所述步驟中產(chǎn)物的冷卻方法包括自然冷卻和采用冷卻夾套強(qiáng)制冷卻。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5或6所述的無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子，其特征在于，所述無機(jī) 物微粒包括礦石粉體、碳粉、氧化物粉體、金屬粉體中的一種或多種。
9.一種如權(quán)利要求1所述無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子的用途，其特征在于，該無機(jī)物 微粒包覆的塑料粒子用于制備改性工程塑料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子的用途，其特征在于，將所述無 機(jī)物微粒包覆的塑料粒子直接加入到注塑機(jī)注塑成型。
全文摘要
本發(fā)明屬于高分子工程材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子及其制備方法、生產(chǎn)設(shè)備和用途。一種無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子，其特征在于，該無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子中含有按質(zhì)量百分比計(jì)的下列成分0.5％～50％的無機(jī)物微粒、50％～99.5％的塑料粒子；所述無機(jī)物微粒包覆在所述塑料粒子外，所述無機(jī)物微粒的平均粒徑為1nm～100μm，所述塑料粒子的平均粒徑為0.1mm～10mm。將所述無機(jī)物微粒包覆的塑料粒子直接加入到注塑機(jī)注塑成型用于制備改性工程塑料。
文檔編號(hào)C08K3/26GK102070914SQ20101055233
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者張貴州, 曾偉華, 胡軍輝, 謝長(zhǎng)生, 賴華林 申請(qǐng)人:深圳華中科技大學(xué)研究院, 深圳市華力興工程塑料有限公司