填充改性母料自二十世紀八十年代初進(jìn)入市場(chǎng)以來(lái)，由于其價(jià)格低廉，產(chǎn)品性能優(yōu)異，同時(shí)還可以改善塑料制品的某些物理機械特性。并且替代部分合成樹(shù)脂節約資源，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，投資較小，具有顯著(zhù)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。因而塑料填充改性母料是近年來(lái)發(fā)展較快的行業(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。
隨著(zhù)塑料工業(yè)的發(fā)展，制品的多樣化及功能化對填充要求越來(lái)越高，因此在填充母粒加工過(guò)程中，對粉體表面改性及母料加工技術(shù)等要求更高了，因為這直接關(guān)系到產(chǎn)品的功能發(fā)揮，提高附加值及產(chǎn)品的成本控制等問(wèn)題。由于粉體顆粒很細，比表面積大，表面能高，相互之間容易團聚，如果粉體不改性就對材料制品的功能性提高不大甚至起負作用。所以為了減小粉體顆粒的團聚，提高其分散性，降低其表面能，同時(shí)考慮到它與基體樹(shù)脂能起到很好的交聯(lián)作用等，就一定要對其粉體顆粒進(jìn)行表面改性，由此可改善粉體顆粒與基體樹(shù)脂之間的界面交聯(lián)性，提高它在基體樹(shù)脂中的分散性，這對塑料制品的成型加工和產(chǎn)品質(zhì)量及長(cháng)期使用都十分有益。南京金來(lái)旺公司開(kāi)發(fā)的JL-T01新型復合改性劑是一種多功能的超分散偶聯(lián)改性劑，對粉體的表面改性及填充母料加工產(chǎn)品在材料里面的應用都十分有效。
1 載體樹(shù)脂的選擇
載體樹(shù)脂的選擇一般要與塑料制品選用的樹(shù)脂基本相同或接近，熔體流動(dòng)速率略大于制品選用的樹(shù)脂。除了PP、PE等樹(shù)脂，PS、EVA、ABS等樹(shù)脂也可作為生產(chǎn)專(zhuān)用母料的載體，目前，已得到開(kāi)發(fā)應用，應用領(lǐng)域和使用量正在不斷擴大。
以重鈣為填料的填充母料應用范圍很廣，因此針對母料用途選擇載體樹(shù)脂是獲得最佳性能價(jià)格比母料產(chǎn)品的關(guān)鍵。
比如塑編制品的原料是聚丙烯，用于聚丙烯編織制品的填充母料的最佳載體樹(shù)脂當屬粉料聚丙烯。
a 與基料聚丙烯的相容性良好，價(jià)格低于聚乙烯、粒料聚丙烯，既使用上抗氧劑和潤滑劑仍然價(jià)格優(yōu)勢顯著(zhù)；
b 密度低(0.9g/cm3左右 )，同樣質(zhì)量份數的聚丙烯較之聚乙烯擁有更大的體積，從而可增大與重鈣粉體接觸的面積；
2 填料的選擇
非金屬礦物資源豐富，價(jià)格低廉，加工方便，已成為填充母料生產(chǎn)的主要原料。在母料中使用量最多的是重質(zhì)碳酸鈣，一般要求含量98%以上，含水量<0.3%，Fe、Si02等雜質(zhì)的含量對產(chǎn)品質(zhì)量的影響較大，Fe含量高時(shí)，影響產(chǎn)品的白度，Si02對加工設備帶來(lái)磨損。CaCO3白度好、易加工、價(jià)格低廉，粒徑呈顆粒狀，是填充母料時(shí)應用最大，用途最廣的無(wú)機材料，用量最多的是400目~ 1250目，隨著(zhù)材料工業(yè)的發(fā)展，目前已經(jīng)向微細化、功能化及環(huán)境友好等方向發(fā)展。
填充母料的生產(chǎn)與應用實(shí)踐表明，400目的重鈣粉是最經(jīng)濟實(shí)惠的原料，但并非所有的重鈣粉都受到母料生產(chǎn)企業(yè)的歡迎，關(guān)鍵之處在于重鈣粉的白度、色相和對金屬部件(螺筒、螺桿、模具、刀片等)的磨損輕重等。
使用粒度更細的重鈣，在得到充分分散的情況下，塑料制品會(huì )具有更佳的力學(xué)性能，但隨著(zhù)重鈣粉目數的增加，必須增加助劑和載體樹(shù)脂的使用量，導致填充母料原材料成本的提高，因此要從技術(shù)經(jīng)濟兩方面考慮其綜合效果，針對不同用戶(hù)提供個(gè)性化產(chǎn)品。
研究表明，使用經(jīng)過(guò)特殊改性的超細重鈣母粒，應用于PE加工中制品的拉伸和沖擊強度就越高。并非所有的填充非金屬粉體的樹(shù)脂體系的拉伸強度都低于基體樹(shù)脂。因為所填加的母粒中的非金屬粉體的粒度細、比表面積大，又通過(guò)我們開(kāi)發(fā)的JL-G02FX型端胺基多元醇酯填料改性劑(Modifier)有針對性的表面改性處理，其分散性能提高，并能與基體樹(shù)脂的界面有更好的結合，在拉伸應力的作用下微細非金屬粉體顆?？赡芘c基體樹(shù)脂一起移動(dòng)和變形，且受外界負荷的有效截面增加。所以，經(jīng)表面改性的粒度細、分散性好、交聯(lián)性好的非金屬粉體加工成母粒后，按一定比例加到樹(shù)脂中，其體系的拉伸強度是有可能高于基體樹(shù)脂的。但不是填加量越高越好，而是在一定的填加范圍內可以達到這一效果。下面是測試結果：
PE產(chǎn)品測試結果比較
把PE樹(shù)脂、加工助劑及普通碳酸鈣或改性超細碳酸鈣按一定比例，經(jīng)擠出造粒、注射制樣，測試結果見(jiàn)表。
測試結果比較
| 名稱(chēng) |
缺口沖擊強度J/m |
拉伸強度 Mpa |
斷裂伸長(cháng)率 % |
| 普通碳酸鈣 |
132.0 |
19.0 |
669.7 |
| 改性碳酸鈣 |
406.5 |
21.0 |
809.2 |
注：配方 PE 80份，普通或改性碳酸鈣20份，加工助劑適量。
從測試結果可以看出，JL-G02FX改性劑處理碳酸鈣用于聚烯烴填充體系，制品的力學(xué)性能得到明顯的改善和提高，PE試條的缺口沖擊強度提高三倍多，說(shuō)明經(jīng)JL-G02FX改性劑改性后碳酸鈣能更加均勻的分散到制品中，具有很好的相容性，通過(guò)化學(xué)鍵合作用，達到增韌補強效果，因此可以進(jìn)行高填充，降低織品成本。而且物料易塑化，表面亮度高，綜合加工性能優(yōu)良。這是由于普通碳酸鈣表面極性強，表面能高，聚烯烴樹(shù)脂中易于團聚，不易分散，從而影響制品加工性，并破壞制品的力學(xué)性能。而改性碳酸鈣表面已有機化改性，表面能顯著(zhù)降低，不易團聚，基本上是以原生粒子狀態(tài)分散到聚烯烴樹(shù)脂中，并通過(guò)有機改性劑的分子橋架作用，在界面上產(chǎn)生強的粘合作用，而其中部分以納米狀態(tài)分散的剛性粒子滲透到聚烯烴樹(shù)脂三維網(wǎng)絡(luò )結構中。依據非彈性體增韌改性觀(guān)點(diǎn)， 剛性納米級碳酸鈣粒子表面缺陷少，非配對原子多，與聚烯烴樹(shù)脂結合牢固，在受到外力作用時(shí)，引起基體樹(shù)脂銀紋化吸收能量，發(fā)生脆-韌轉變，從而避免局部應力集中產(chǎn)生裂紋化，使復合材料達到增韌補強效果，具有較好的力學(xué)性能。
3 助劑和工藝的優(yōu)化選擇
填充母料使用的助劑品種主要是分散劑和粉體表面改性劑（偶聯(lián)劑）。分散劑的作用是改善母料加工流動(dòng)性，有利于母料在基體樹(shù)脂中更均勻地分散。常用的分散劑有：白油（液體石蠟）、石蠟、鄰苯二甲酸二辛酯（BOP）、低相對分子質(zhì)量聚乙烯（聚乙烯蠟）、JL-M01A/B分散改性劑等。 粉體表面改性劑（偶聯(lián)劑）可以改變無(wú)機填料表面活性，使之由親水性轉化為親油性，以利于和載體樹(shù)脂混合，主要有粉體表面改性（偶聯(lián)）劑和硬脂酸等兩類(lèi)。選擇助劑及使用要注意以下幾點(diǎn)就可以有效降低生產(chǎn)成本：
（1） 合理的助劑用量，助劑并不是用量越大越好
a 熟悉填充母料中常用助劑的功能，防止不正當使用；
b 了解助劑之間的協(xié)同效果，對降低成本十分重要；
c 學(xué)會(huì )鑒別助劑的偽劣，防止高低品質(zhì)的摻假；
（2） 合理的無(wú)機粉體的目數
a 目數并不是越細越好，要根據不同的產(chǎn)品用途來(lái)選擇目數，而且 不同的目數對助劑的用量要求不同，要學(xué)會(huì )鑒定目數的簡(jiǎn)單方法防止供應商的質(zhì)量作假。
b 可以選擇不同的無(wú)機粉體復合不僅降低成本十分有效而且可以賦予產(chǎn)品特殊的性能。比如我們開(kāi)發(fā)的鈣粉配合滑石粉或者高嶺土一起經(jīng)JL-G03多元羥醇酯超分散偶聯(lián)劑進(jìn)行復合改性，生產(chǎn)的產(chǎn)品就具有填充增強增韌抗電擊等多種功能！
（3）原料中適當的添加部分優(yōu)質(zhì)回收料, 好的回收料完全可以替代新料使用,但必須控制好回收料質(zhì)量穩定性。
（4） 工藝上的優(yōu)化選擇
a 混料工藝的優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率;
b 造粒溫度優(yōu)化，降低生產(chǎn)成本;
（5） 生產(chǎn)過(guò)程中的管理可以有效的降低生產(chǎn)成本,合理避開(kāi)用電的高峰期，直接降低成本。
4 加工設備與工藝控制
填充母粒加工時(shí)要根據不同比例的配料量以及樹(shù)脂的技術(shù)參數，選擇不同的加工溫度及螺桿的轉速等。擠出機的排氣口最好使用真空泵排氣，并宜安裝兩個(gè)排氣口。這主要是考慮到物料在螺桿與筒體之間熔融、剪切、混煉、擠壓過(guò)程中溫度升高后，將產(chǎn)生許多氣體（包括水蒸氣、低分子物的氣體等），若不及時(shí)排出則易使有用的物料降解，性能變差，降低產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)生產(chǎn)出的母粒易產(chǎn)生小氣孔，直接影響到塑料制品的質(zhì)量。
重鈣粉的干燥和表面處理使用高速混合機。近年來(lái)高速混合機的結構已根據粉體加工的特點(diǎn)做了很大改進(jìn)。
在混煉造粒階段，加工設備可以有不同的選擇，如積木式同向平行雙螺桿擠出機、密煉加單螺桿擠出機等。最近三螺桿擠出機也開(kāi)始用于母料的混煉和造粒，具有混煉效果好、產(chǎn)能高等優(yōu)勢。選擇設備的出發(fā)點(diǎn)是混煉效果要好、同樣的人力、能耗的前提下產(chǎn)量要高、對物料的種類(lèi)及組份變化的適應性強、連續運行平穩、持久等方面，而對于溫度控制系統的要求相對可以寬松一些。當填充母粒的配方確定之后造粒工藝是決定母粒質(zhì)量好壞重要因素。
（a）加熱溫度
加熱溫度取決于載體樹(shù)脂的軟化點(diǎn)或熔融溫度，載體樹(shù)脂軟化點(diǎn)或熔融溫度越高，加熱溫度也就越高，一般應高出樹(shù)脂的熔融溫度5℃左右。加熱溫度過(guò)低樹(shù)脂不能充分熔化，有限的載體樹(shù)脂也就無(wú)法將無(wú)機粉完全包覆，母粒的表面粗糙粒子中間出現空洞，樹(shù)脂和無(wú)機粉體無(wú)法成均勻體系。加熱溫度過(guò)高，助劑易揮發(fā)樣，螺桿剪切力降低不宜塑化，同樣影響母粒的質(zhì)量。一般情況下，二區溫度應是造粒最高溫度，一區比二區溫度低10℃左右，三區、四區溫度與二區基本相同，從五區開(kāi)始直至機頭按5~10℃的梯度逐漸降低。
（b）主機的轉速
對于一定規格的雙螺桿擠出機，主機轉速決定于產(chǎn)量，主機轉速越高，產(chǎn)量越大。實(shí)踐證明，對于任何雙螺桿擠出機來(lái)說(shuō)，并非產(chǎn)量越大越好，一般控制在主機最高轉速60~70%為宜。轉速過(guò)大，物粒在螺桿中停留時(shí)間小，自然也就塑化不好。主機的轉速還應與喂料機的轉速和切粒機轉速相匹配，否則會(huì )出現冒料或粒子過(guò)大或過(guò)小等異?，F象。比如說(shuō)過(guò)高的轉速(100%的主機最高轉速),機器高負荷運轉,可能會(huì )降低機器使用壽命等問(wèn)題 。
（c）水泵和真空泵的使用
水泵是用來(lái)調節螺桿溫度的裝置，除非某一區域溫度過(guò)高，一般情況下應盡可能關(guān)閉水閥，可節省電耗，只要各區溫度調節的合理，水泵可以不用。
真空泵是用來(lái)排除低揮發(fā)組分的裝置，一般用于接枝反應或淀粉填充母粒的生產(chǎn)。對于生產(chǎn)無(wú)機粉填充母粒來(lái)說(shuō)，最好不用或少用。抽真空容易將物料中的助劑抽走，影響母粒在基體樹(shù)脂中分散或加工成型。
總之，填充母料生產(chǎn)是一個(gè)復雜的系統工程，需要大家用心研究廣泛交流，控制好生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節才可以生產(chǎn)出高品質(zhì)低成本的產(chǎn)品。以上只是本人結合資料和經(jīng)驗做了一個(gè)簡(jiǎn)單的總結，供大家參考共同學(xué)習一起探討為行列發(fā)展一起努力！
推介一個(gè)比較實(shí)用簡(jiǎn)單的生產(chǎn)方法供大家參考，采用 JL-T01填料母料復合改性劑(Modifier) ，這個(gè)產(chǎn)品是采用特殊的化學(xué)合成技術(shù)及功能性復合技術(shù)，將多種合成的新型大分子高活性物質(zhì)，在專(zhuān)用設備上采用“一包化”勻化技術(shù)，因此產(chǎn)品集偶聯(lián)劑、高效分散劑及加工助劑等多種功能于一體。在填料母料加工過(guò)程中添加JL-T01填料母料復合改性劑，不僅能使無(wú)機填料得到完全包覆，同時(shí)保證在基體樹(shù)脂中高度分散，而且能改善填料母料體系各組分的相容性，促進(jìn)塑化，降低熔體粘度，改善加工流動(dòng)性，提高生產(chǎn)效率。
使用方法：
1.復合改性填料母料制備
一般拉絲、注塑產(chǎn)品選用400～800目重質(zhì)碳酸鈣，白度大于95 %，水份小于0.5%即可；
吹膜產(chǎn)品選用1250目以上微細重質(zhì)碳酸鈣或滑石粉（透明性和剛性好），白度大于95%即可；
增韌母料選用2500目以上超細重質(zhì)碳酸鈣，白度大于95 %即可；
高速混合機中，按100Kg重質(zhì)碳酸鈣或滑石粉根據細度不同添加JL-T01填料母料復合改性劑 3.0～5.0 %，再加基體樹(shù)脂（可配合適量分散劑）, 混至100～140℃，混10～15分鐘，即為改性填料，可直接進(jìn)行擠出造粒。
2．常用配方
| 聚烯烴載體樹(shù)脂 |
5~ 15（選擇適當熔指的搭配） |
| 無(wú)機填料 |
80 ~ 90 |
| JL-T01填料母料復合改性劑 |
3~ 5（考慮成本可以適當配合PE蠟） |
作者：南京金來(lái)旺汪老師，微信及手機號 13776510108
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