改性納米硫酸鋇的制備及其應(yīng)用的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種易分散耐熱性好的改性納米硫酸鋇粉體的制備方法及其應(yīng)用，同時(shí)提供了以該改性納米硫酸鋇粉體為主體制備的增韌增強(qiáng)母粒及母粒的制備方法。有益之處在于：本發(fā)明制得的改性納米硫酸鋇粉體具有易分散、耐熱性優(yōu)良，白度高，含水率低等優(yōu)點(diǎn)，能夠應(yīng)用于制備管材、片材、薄膜、無(wú)紡布、纖維、注塑塑料制品等領(lǐng)域的增強(qiáng)增韌母粒，所制備出的母粒對(duì)于薄膜等產(chǎn)品的撕裂強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度等機(jī)械性能有顯著的提高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】改性納米硫酸鋇的制備及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無(wú)機(jī)納米粉體的制備及應(yīng)用，尤其涉及一種易分散耐熱納米硫酸鋇的制備及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]納米硫酸鋇因具有量子效應(yīng)、尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等重要的結(jié)構(gòu)特性，近年來(lái)已成為一種重要的新型高檔功能性填充填料。不僅在橡膠、塑料、油墨、涂料、造紙等諸多工業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，而且在醫(yī)學(xué)、陶瓷、水泥、復(fù)合材料等方面更具有廣闊應(yīng)用前景。
[0003]目前，納米硫酸鋇的生產(chǎn)工藝主要有兩種，一種是物理法，一種是化學(xué)法。所謂物理法就是將分散劑、天然硫酸鋇和氧化鋯珠在水溶液里用砂磨機(jī)進(jìn)行一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)等多級(jí)砂磨，直到達(dá)到所要求的納米尺寸，壓濾、烘干、解聚即可制得納米硫酸鋇。所謂化學(xué)法就是將氯化鋇、硫化鋇、碳酸鋇等鋇鹽及氫氧化鋇等含有鋇離子的化合物與硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸銨等可溶性硫酸鹽及濃硫酸等含有硫酸根離子的化合物進(jìn)行置換反應(yīng)或者中和反應(yīng)生成納米硫酸鋇的合成方法。
[0004]物理法制備的納米硫酸鋇粒徑不規(guī)則、分布寬、雜質(zhì)多、白度低、易二次團(tuán)聚、吸油值高、不易分散、光澤度低，同時(shí)工藝步驟多、質(zhì)量穩(wěn)定性差、難以大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化?；瘜W(xué)法制備的納米硫酸鋇粒徑具有規(guī)則球型、分布窄、白度高、雜質(zhì)少等明顯優(yōu)勢(shì)，但仍然存在易團(tuán)聚、分散性差等缺點(diǎn)，尤其是在填充量高達(dá)80%以上的母粒上應(yīng)用時(shí)，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)。
[0005]為了解決納米硫酸鋇的團(tuán)聚和分散性差的問(wèn)題，常見(jiàn)的方法是對(duì)納米硫酸鋇進(jìn)行表面包覆改性，常用的改性劑包括硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、聚乙二醇、聚乙烯醇、硬脂酸鹽、月桂酸鹽、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑、有機(jī)絡(luò)合劑等。
[0006]胡志勇在中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利200810143661.4中公開(kāi)了硬脂酸鈉、有機(jī)絡(luò)合劑、硅氧烷和娃酸鈉對(duì)粒徑IOOnm~2 μ m (微米)沉淀硫酸鋇的表面改性,其中硬脂酸鈉改性的超細(xì)沉淀硫酸鋇表面疏水，與塑料相容性優(yōu)良；陳焰等人在中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利201010268877.0中公開(kāi)了硬脂酸鈉、乙烯基三氯硅烷、二油?；佀嵋叶减ァ⑩佀崴亩□ズ凸杷徕c對(duì)粒徑30~300nm沉淀硫酸鋇的表面改性，改性后的沉淀硫酸鋇粒子界面清晰，無(wú)明顯團(tuán)聚，分散性好。但這兩種改性的納米硫酸鋇在80%填充母粒中仍存在分散困難，耐熱性差、易黃變等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種易分散耐熱性好的改性納米硫酸鋇粉體的制備方法及其應(yīng)用，同時(shí)提供了以該改性納米硫酸鋇粉體為主體制備的增韌增強(qiáng)母粒及母粒的制備方法。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0009]改性納米硫酸鋇的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0010]S1、將碳酸鋇粉體加入自來(lái)水中，高速攪拌，形成漿化的懸濁液，懸濁液中碳酸鋇的質(zhì)量濃度為15%-50% ；
[0011]S2、邊攪拌邊向步驟SI配制的硫酸鋇懸濁液中滴加濃硫酸，40min內(nèi)勻速滴完，反應(yīng)結(jié)束時(shí)，控制反應(yīng)液的PH值控制為2.5-5 ；
[0012]S3、過(guò)濾，得硫酸鋇沉淀，并水洗直至洗滌液呈中性，然后將制得的硫酸鋇沉淀分散為漿液；
[0013]S4、向漿液中加入改性劑重量含量為5%_15%的改性劑溶液，對(duì)沉淀硫酸鋇進(jìn)行表面處理，改性劑重量為沉淀硫酸鋇重量的0.3%-3%，然后壓濾脫水、閃蒸干燥制成改性納米沉淀硫酸鋇粉體。
[0014]前述步驟S4中，改性劑為質(zhì)量比為2:1的硬脂酸鈉與硫酸鋅的混合溶液,反應(yīng)時(shí)間為20min，反應(yīng)溫度為30-100°C，優(yōu)選為60°C。
[0015]將前述方法制得的改性納米硫酸鋇粉體應(yīng)用于制備管材、片材、薄膜、無(wú)紡布、纖維、注塑塑料制品的增強(qiáng)增韌母粒。
[0016]以前述方法得到的改性納米硫酸鋇為主體制得的母粒，包括:70%_85%的改性納米硫酸鋇粉體、1%_5%的分散劑、0.3%-1%的潤(rùn)滑劑、1%_3%的偶聯(lián)劑、0.3%-0.5%的熱穩(wěn)定劑、0.1%-0.5%的抗氧劑、10%-25%的載體樹(shù)脂，各百分含量均表示重量百分比。
[0017]前述的母粒，所述改性納米硫酸鋇粉體的平均粒徑為lO-lOOOnm，優(yōu)選為45_120nm。
[0018]前述分散劑為聚乙烯蠟、石蠟、EVA蠟、氧化聚乙烯蠟、蒙旦酸蠟、精蠟、微粉蠟、AClyc低分子量離聚物以及超分散劑中的一種`或幾種。
[0019]前述潤(rùn)滑劑為EBS、油酸酰胺中的一種或幾種；所述偶聯(lián)劑為硬脂酸、月旨肪酸、硅烷、鋁酸酯、鈦酸酯、磷酸酯、硼酸酯中的一種或幾種；所述熱穩(wěn)定劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇中的一種或幾種；所述抗氧劑為1010、1076、264、300中的一種或幾種。
[0020]前述載體樹(shù)脂為乙烯類(lèi)聚合物，優(yōu)選為高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性聚乙烯、茂金屬聚乙烯中的一種或幾種。
[0021]制備前述的母粒的方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0022]Al、按照前述的重量百分比稱(chēng)取各原料；
[0023]A2、將改性納米硫酸鋇粉體投入高速混合機(jī)中高速攪拌并加熱至100-120°C，加入偶聯(lián)劑處理3分鐘，然后再加入潤(rùn)滑劑、熱穩(wěn)定劑和抗氧劑，最后加入分散劑和載體樹(shù)脂，攪拌反應(yīng)；
[0024]A3、當(dāng)高速混合機(jī)電流突然增大時(shí)，停止攪拌，放料冷卻，如果有結(jié)塊的物料就將其粉碎成細(xì)小顆?；蚍勰?；
[0025]A4、將混合物料加入造粒設(shè)備內(nèi)，在120— 140°C下擠出，風(fēng)冷熱粒得到母粒成品。
[0026]前述的制備母粒的方法，其特征在于，所述造粒設(shè)備為:單螺桿擠出機(jī)、往復(fù)式擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、三螺桿擠出機(jī)、雙階擠出機(jī)或雙轉(zhuǎn)子擠出機(jī)。
[0027]本發(fā)明的有益之處在于:本發(fā)明制得的改性納米硫酸鋇粉體具有易分散、耐熱性優(yōu)良，白度高，含水率低等優(yōu)點(diǎn)，能夠應(yīng)用于制備管材、片材、薄膜、無(wú)紡布、纖維、注塑塑料制品等領(lǐng)域的增強(qiáng)增韌母粒。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0028]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1制得的改性納米硫酸鋇粉體的SM圖；
[0029]圖2是本發(fā)明的實(shí)施例5制得的母粒添加于HDPE薄膜產(chǎn)品中不同添加量下的透氧率和透水率；
[0030]圖3是本發(fā)明的實(shí)施例5制得的母粒添加于HDPE薄膜產(chǎn)品中不同添加量下的橫向撕裂強(qiáng)度；
[0031]圖4是本發(fā)明的實(shí)施例5制得的母粒添加于HDPE薄膜產(chǎn)品中不同添加量下的縱向撕裂強(qiáng)度；
[0032]圖5是本發(fā)明的實(shí)施例5制得的母粒添加于HDPE薄膜產(chǎn)品中不同添加量下的落膘沖擊強(qiáng)度；
[0033]圖6是本發(fā)明的實(shí)施例5制得的母粒添加于HDPE薄膜產(chǎn)品中不同添加量下的薄膜封口強(qiáng)度(不同溫度下)。
【具體實(shí)施方式】
[0034]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。
[0035]無(wú)特殊說(shuō)明，本發(fā)明中所用原料或產(chǎn)品均為市購(gòu)。
[0036]一、為了簡(jiǎn)要而清楚地說(shuō)明本發(fā)明的改性納米硫酸鋇的制備方法，結(jié)合表1對(duì)實(shí)施例1-4進(jìn)行說(shuō)明。
[0037]首先，將碳酸鋇粉體加入自來(lái)水中進(jìn) 行漿化，即:高速攪拌形成漿化的懸濁液，懸濁液中碳酸鋇的質(zhì)量 濃度為15%_50% ;然后，控制反應(yīng)釜的攪拌速度為60轉(zhuǎn)/分鐘，邊攪拌邊向硫酸鋇懸濁液中滴加濃度為98%的濃硫酸，控制在40min內(nèi)勻速滴完，反應(yīng)結(jié)束時(shí)，控制反應(yīng)液的PH值控制為2.5-5，以確保完全反應(yīng)；過(guò)濾，得硫酸鋇沉淀，并水洗直至洗滌液呈中性，然后將制得的硫酸鋇沉淀分散為漿液；然后，向漿液中加入改性劑重量含量為5%-15%的改性劑溶液,對(duì)沉淀硫酸鋇進(jìn)行表面處理,改性劑重量為沉淀硫酸鋇重量的0.3%-3%，最后壓濾脫水、閃蒸干燥制成改性納米沉淀硫酸鋇粉體。優(yōu)選地，改性劑為質(zhì)量比為2:1的硬脂酸鈉與硫酸鋅的混合溶液(硬脂酸鋅)，反應(yīng)時(shí)間為20min,反應(yīng)溫度為30-100°C，優(yōu)選為 60°C。
[0038]
【權(quán)利要求】
1.改性納米硫酸鋇的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 51、將碳酸鋇粉體加入自來(lái)水中，攪拌形成漿化的懸濁液，懸濁液中碳酸鋇的質(zhì)量濃度為 15%-50% ； 52、邊攪拌邊向步驟SI配制的硫酸鋇懸濁液中滴加濃硫酸，40min內(nèi)勻速滴完，反應(yīng)結(jié)束時(shí)，控制反應(yīng)液的PH值控制為2.5-5 ； 53、過(guò)濾，得硫酸鋇沉淀，并水洗直至洗滌液呈中性，然后將制得的硫酸鋇沉淀分散為漿液； 54、向漿液中加入改性劑重量含量為5%-15%的改性劑溶液，對(duì)沉淀硫酸鋇進(jìn)行表面處理，改性劑重量為沉淀硫酸鋇重量的0.3%- 3%，然后壓濾脫水、閃蒸干燥制成改性納米沉淀硫酸鋇粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性納米硫酸鋇的制備方法，其特征在于，所述步驟S4中，改性劑為質(zhì)量比為2:1的硬脂酸鈉與硫酸鋅的混合溶液,反應(yīng)時(shí)間為20min,反應(yīng)溫度為30-100°C，優(yōu)選為 60°C。
3.將權(quán)利要求1的方法制得的改性納米硫酸鋇粉體應(yīng)用于制備管材、片材、薄膜、無(wú)紡布、纖維、注塑塑料制品的增強(qiáng)增韌母粒。
4.以權(quán)利要求1的方法得到的改性納米硫酸鋇為主體制得的母粒，其特征在于，包括:70%-85%的改性納米硫酸鋇粉體、1%_5%的分散劑、0.3%-1%的潤(rùn)滑劑、1%_3%的偶聯(lián)劑、0.3%-0.5%的熱穩(wěn)定劑、0.1%-0.5%的抗氧劑、10%-25%的載體樹(shù)脂，各百分含量均表示重量百分比。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的母粒，其特征在于，所述改性納米硫酸鋇粉體的平均粒徑為lO-lOOOnm，優(yōu)選為 45_120nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的母粒，其特征在于，所述分散劑為聚乙烯蠟、石蠟、EVA蠟、氧化聚乙烯蠟、蒙旦酸蠟、精蠟、微粉蠟、AClyc低分子量離聚物以及超分散劑中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的母粒，其特征在于，所述潤(rùn)滑劑為EBS、油酸酰胺中的一種或幾種；所述偶聯(lián)劑為硬脂酸、脂肪酸、硅烷、鋁酸酯、鈦酸酯、磷酸酯、硼酸酯中的一種或幾種；所述熱穩(wěn)定劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇中的一種或幾種；所述抗氧劑為1010、1076、264、300 中的一種或幾種。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的母粒，其特征在于，所述載體樹(shù)脂為乙烯類(lèi)聚合物，優(yōu)選為高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性聚乙烯、茂金屬聚乙烯中的一種或幾種。
9.制備權(quán)利要求4所述的母粒的方法，其特征在于，包括如下步驟: Al、按照權(quán)利要求4的重量百分比稱(chēng)取各原料； A2、將改性納米硫酸鋇粉體投入高速混合機(jī)中高速攪拌并加熱至100-120°C，加入偶聯(lián)劑處理3分鐘，然后再加入潤(rùn)滑劑、熱穩(wěn)定劑和抗氧劑，最后加入分散劑和載體樹(shù)脂，攪拌反應(yīng); A3、當(dāng)高速混合機(jī)電流突然增大時(shí)，停止攪拌，放料冷卻，如果有結(jié)塊的物料就將其粉碎成細(xì)小顆?；蚍勰?； A4、將混合物料加入造粒設(shè)備內(nèi)，在120— 140°C下擠出，風(fēng)冷熱粒得到母粒成品。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的 制備母粒的方法，其特征在于，所述造粒設(shè)備為:單螺桿擠出機(jī)、往復(fù)式擠出機(jī)、雙螺桿擠出`機(jī)、三螺桿擠出機(jī)、雙階擠出機(jī)或雙轉(zhuǎn)子擠出機(jī)。
【文檔編號(hào)】C09C3/06GK103881418SQ201410078367
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】劉學(xué)習(xí) 申請(qǐng)人:蘇州克萊明新材料有限公司