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CN112694760A - 一种纳米碳酸钙塑料母料 - Google Patents

一种纳米碳酸钙塑料母料 Download PDF

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CN112694760A CN202011529348.1A CN202011529348A CN112694760A CN 112694760 A CN112694760 A CN 112694760A CN 202011529348 A CN202011529348 A CN 202011529348A CN 112694760 A CN112694760 A CN 112694760A
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Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，具体的说是一种纳米碳酸钙塑料母料，所述纳米碳酸钙母料由以下原料构成：纳米碳酸钙32‑35重量份、油酸1.5‑3重量份、马来酸酐2‑5重量份、聚丙烯树脂8‑12重量份、低分子量聚乙烯树脂12‑14重量份、石蜡30‑35重量份；本发明通过石蜡将其中均匀分布的纳米碳酸钙粉料包裹在内部，进而使纳米碳酸钙粉料与外界隔绝，有效地避免外界紫外线、温度环境对纳米碳酸钙粉料产生催化作用，导致纳米碳酸钙塑料粉料老化速率加快，通过将缓释颗粒添加至石蜡溶液中，进而使纳米碳酸钙塑料母料可以快速的分布于高分子材料中，加快纳米碳酸钙塑料母料在高分子材料中的混合速率。

Description

一种纳米碳酸钙塑料母料
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体的说是一种纳米碳酸钙塑料母料。
背景技术
现有技术中纳米碳酸钙塑料母料作为一种补强与填充效果优异的添加材料被广泛的使用，由于高分子塑料材料在熔融状态具备较高的粘稠度，因此为了降低纳米碳酸钙塑料母粒与高分子材料之间的混合难度，纳米碳酸钙塑料母料被加工成粉末状或颗粒状，并且随着纳米碳酸钙塑料母料的粒径逐渐减小，导致纳米碳酸钙塑料母料在向熔融的高分子塑料材料中混合的难度逐渐降低，但是由于将纳米碳酸钙塑料母料加工成粒径较小的粉末状，一方面纳米碳酸钙塑料母料具备老化性，随着粒径的降低，使纳米碳酸钙塑料母料与外界的接触面积增大，进而使纳米碳酸钙塑料母料老化速率加快，同时粉末状的纳米碳酸钙塑料母料在运输过程中以及使用过程中极易掺杂有杂质，进而导致在添加过后导致高分子塑料材料含有一定的杂质，进而降低高分子塑料材料的纯净度，导致高分子塑料材料品质下降。
中国专利发布的纳米碳酸钙增强增韧塑料母料及其制备方法，申请号：2012103400793，由纳米碳酸钙、微米碳酸钙、茂金属聚乙烯、载体树脂和助剂组成，纳米和微米碳酸钙的共混加入提高了母料增强增韧的作用，茂金属聚乙烯强度高、韧性好，可同时提高母料的增强增韧效果。该母料在制备时分两步完成，这样就使纳米碳酸钙经过了两次同向双螺杆挤出机，进一步加强了其在母料中的分散性，充分体现了其增强增韧的作用，但是由于其为片状结构体，在向高分子材料中添加时，其分散速率较慢，混合均匀耗时较长。
鉴于此，本发明研制一种纳米碳酸钙塑料母料用于解决上述技术问题。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，解决现有技术纳米碳酸钙塑料母料在向高分子塑料中添加时，其分散速率较慢、分散耗时较长的问题，本发明提出的一种纳米碳酸钙塑料母料。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种纳米碳酸钙塑料母料，所述纳米碳酸钙母料初始状态下呈块状、且于加热后快速形成流体状；所述纳米碳酸钙母料由以下原料构成：
纳米碳酸钙32-35重量份、油酸1.5-3重量份、马来酸酐2-5重量份、聚丙烯树脂8-12重量份、低分子量聚乙烯树脂12-14重量份、石蜡30-35重量份；
所述纳米碳酸钙母料的制备方法包括以下步骤：
S1：将纳米碳酸钙通入辉光放电处理仪中，抽真空至1-10pa后进行氩等离子体对纳米碳酸钙表面进行冲击，控制冲击时间为15-20S，并于冲击完成后切换为高能射线进行辐照，控制高能射线辐照剂量为80-120Mrad，辐照时间为25-35S；使用氩等离子体和高能射线对纳米碳酸钙进行改性，可以使氩等离子体对纳米碳酸钙表面沾附的部分极性分子进行清除，对纳米碳酸钙表面产生一定的除杂作用，然后转换为高能射线辐照，利用高能射线对纳米碳酸钙表面进行改性，在纳米碳酸钙表面进行侵蚀，进而使纳米碳酸钙表面遍布刻痕，增强纳米碳酸钙表面的结合性；
S2：将S1中经辐照处理后的纳米碳酸钙立刻通入纯氧环境的行星球磨机中，控制行星球磨机转速400-600r/min，研磨5-7min后向行星球磨机中加入油酸和马来酸酐，并再次研磨10-15min后制得改性纳米碳酸钙；将油酸和马来酸酐通入行星球磨机中，利用研磨破碎使纳米碳酸钙表面活性增强，进而使纳米碳酸钙表面包覆有一层油酸-马来酸酐改性层，进而有效得降低纳米碳酸钙之间的团聚性和相互吸引性，进而使纳米碳酸钙的分散性增强；
S3：将改性纳米碳酸钙和聚丙烯树脂、低分子量聚乙烯树脂一同通入反应釜中，控制反应釜快速升温至180-200℃，并进行保温混练，混练结束后经高速剪切、粉碎制得纳米碳酸钙粉料；将制得的纳米碳酸钙母料进行高速剪切粉碎，使其粒径减小，进而有效地在共混时，加速纳米碳酸钙粉料与高分子材料的混合速率；
S4：将石蜡通入反应釜中，并控制反应釜温度缓慢升高至45-55℃，控制石蜡于反应釜内保温融化3-5min后，将制得的纳米碳酸钙粉料通入反应釜中，并控制反应釜缓慢冷却至室温后即制得纳米碳酸钙塑料母料；使用石蜡对纳米碳酸钙进行包裹，一方面可以有效地使制得的纳米碳酸钙母料形状具备可塑性，同时还能对纳米碳酸钙母料进行保护，降低纳米碳酸钙塑料母粒的老化速率；
现有技术中纳米碳酸钙塑料母料作为一种补强与填充效果优异的添加材料被广泛的使用，由于高分子塑料材料在熔融状态具备较高的粘稠度，因此为了降低纳米碳酸钙塑料母粒与高分子材料之间的混合难度，纳米碳酸钙塑料母料被加工成粉末状或颗粒状，并且随着纳米碳酸钙塑料母料的粒径逐渐减小，导致纳米碳酸钙塑料母料在向熔融的高分子塑料材料中混合的难度逐渐降低，但是由于将纳米碳酸钙塑料母料加工成粒径较小的粉末状，一方面纳米碳酸钙塑料母料具备老化性，随着粒径的降低，使纳米碳酸钙塑料母料与外界的接触面积增大，进而使纳米碳酸钙塑料母料老化速率加快，同时粉末状的纳米碳酸钙塑料母料在运输过程中以及使用过程中极易掺杂有杂质，进而导致在添加过后导致高分子塑料材料含有一定的杂质，进而降低高分子塑料材料的纯净度，导致高分子塑料材料品质下降；
而本发明在工作时，首先将纳米碳酸钙经过氩等离子体进行冲击，进而使氩等离子体对纳米碳酸钙表面沾附的部分极性分子进行清除，然后转换为高能射线辐照，利用高能射线对纳米碳酸钙表面进行改性，在纳米碳酸钙表面进行侵蚀，进而使纳米碳酸钙表面遍布刻痕，使纳米碳酸钙在受聚丙烯树脂、低分子量聚乙烯树脂的包覆过程时，与其结合的更加紧密，然后将改性后的纳米碳酸钙通入纯氧环境下的行星球磨机中，并通过高速研磨使纳米碳酸钙表面受高能射线辐照产生的自由基快速与氧气结合，同时将油酸和马来酸酐通入行星球磨机中，利用研磨破碎使纳米碳酸钙表面活性增强，进而使纳米碳酸钙表面包覆有一层油酸-马来酸酐改性层，并将改性的纳米碳酸钙与聚丙烯、低分子量聚乙烯进行共混，对纳米碳酸钙的表面改性使纳米碳酸钙在聚丙烯、低分子量聚乙烯中分散程度较高、析出性较低，并通过将制得的纳米碳酸钙塑料粉料添加至熔融状态的石蜡溶液中，由于石蜡本身熔点较低，纳米碳酸钙粉料在石蜡溶液中不会发生熔融，同时石蜡溶液本身具备一定的包覆性，待石蜡溶液温度逐渐降低后，石蜡将其中均匀分布的纳米碳酸钙粉料包裹在内部，进而使纳米碳酸钙粉料与外界隔绝，有效地避免外界紫外线、温度环境对纳米碳酸钙粉料产生催化作用，导致纳米碳酸钙塑料粉料老化速率加快，同时石蜡溶液降温凝固后将粉末状的纳米碳酸钙塑料粉料凝结为块状固体且其硬度较低，不仅在运输、使用时更加方便，同时由于石蜡本身质轻、熔点低的缘故，在使用纳米碳酸钙塑料母料时，石蜡包覆层可以快速溶解，进而使石蜡溶液携带纳米碳酸钙塑料粉料与高分子材料进行共混，由于石蜡本身与高分子材料和纳米碳酸钙均不反应，且其本身密度较低，熔融的石蜡会聚集在高分子材料上层，产生分层效果，同时纳米碳酸钙塑料粉料与高分子材料的结合度大于与石蜡的结合度，在石蜡溶液向上汇聚的过程中，纳米碳酸钙粉料均匀分散于高分子材料中，进而起到加快纳米碳酸钙塑料母料与高分子材料的快速混合效果，同时汇聚在上层的石蜡本身还能使下层的高分子材料与外界隔绝，对易受外界环境作用的高分子材料还具备一定的隔绝、保护作用。
优选的，在S4中纳米碳酸钙粉料在添加至反应釜之前放置于3-4℃环境中冷却30-40min，并于添加过程中对融化的石蜡进行持续搅拌，控制搅拌速率为45-50r/min；
工作时，将纳米碳酸钙粉料在添加前置于3-4℃环境中进行冷藏保存，进而使纳米碳酸钙塑料母料本身温度较低，在向石蜡溶液中添加的过程中，不断的搅拌石蜡，进而使纳米碳酸钙塑料母料本身的低温使与其接触的石蜡可快速的凝结在纳米碳酸钙粉料表面，进而使石蜡溶液中的纳米碳酸钙粉料之间的相互吸引程度进一步降低，同时伴随着不断的搅拌，使纳米碳酸钙粉料在石蜡溶液中均匀分布，有效地时制得的纳米碳酸钙塑料母料中含有的纳米碳酸钙粉料程度更加均匀。
优选的，其中S4中添加至反应釜中的还包括缓释颗粒；所述缓释颗粒由阿拉伯树胶和明胶制成；所述缓释颗粒内部包覆有大量的二氧化碳气泡；
工作时，通过将缓释颗粒添加至石蜡溶液中，并通过搅拌使缓释颗粒均匀分散在纳米碳酸钙塑料母料中，在将纳米碳酸钙塑料母料添加至熔融的高分子材料中时，石蜡溶解后，缓释颗粒随之升温溶解破裂，进而使结晶状态的缓释颗粒中的二氧化碳气体向外界冲击，气体的冲击使纳米碳酸钙塑料母料在添加至高分子材料中后，本身具备溅射性，进而使纳米碳酸钙塑料母料可以快速的分布于高分子材料中，加速纳米碳酸钙塑料母料在高分子材料中的混合速率，同时阿拉伯树胶和明胶本身作为常规的增稠剂，本身添加至高分子材料中也可以起到一定的增稠效果，减少需要增稠剂的添加量。
优选的，所述缓释颗粒的制备方法包括以下步骤：
Ⅰ：将阿拉伯树胶粉末、明胶与水按照1:0.8:4的比例置于反应釜中，控制反应釜内温度升温至80-90℃，进行保温搅拌13-15min，备用；将阿拉伯树胶和明胶快速的溶解于水溶液中，制得黏稠的液体，并升温至80-90℃可以有效地防止阿拉伯树胶结晶，并保温搅拌，使内部的水含量进一步降低；
Ⅱ：将液态二氧化碳使用干冰制造机制造成干冰，并于-15～-20℃下粉碎为干冰颗粒，控制干冰颗粒粒径为0.2～0.25mm，粉碎完成后低温储存备用；使用干冰制造机制备出干冰，并于低温环境中破碎成均匀的颗粒，使干冰颗粒气化后产生的二氧化碳气体含量较为均匀；
Ⅲ：将保温搅拌完成后的软胶态混合物常温冷却至45-55℃，此时通过向软胶态混合通过挤压杆施加15-20kg的压力进行局部加压，并在施加压力的过程中将占比混合物质量35-45％的干冰颗颗粒添加入软胶中；将干冰添加至保温浓缩后的阿拉伯树胶与明胶的混合物中，并通过施加压力，使干冰颗粒快速进入胶体中，进而受温度影响气化，在胶体中产生气泡，气泡在施加的压力作用下快速的在胶体内破碎，并均匀分散，同时还对气泡产生压力，使气泡压强增大，随着添加的进行，使胶体中遍布二氧化碳气泡；
Ⅳ：在少量多次的前提下将干冰颗粒均匀添加至混合物中后，使反应釜内温度维持在45-55℃，对混合物进行烘干处理，直至软胶状混合物凝结为固态混合物，将固态混合物粉碎为粒径为2-3mm的颗粒即为缓释颗粒；将含有较多小气泡的胶体持续烘干，使其内部水汽逐渐减少，进而结晶，形成固体，进一步增强形成的固体内的空洞率，此时间固态混合物进行破碎，制得的缓释颗粒中含有较多的压缩的二氧化碳气泡，进而使缓释颗粒在溶解过程中其运动性能更好，进而有效地增强纳米碳酸钙塑料母料在高分子材料中的运动形，进而加速混合速率。
优选的，其中S4中添加有纳米碳酸钙粉料的石蜡冷却至35-40℃时，通入模具中，通过控制模具的参数制备成不同尺寸的长方体纳米碳酸钙塑料母料；工作时，将包裹有纳米碳酸钙粉料的石蜡冷却至35-40℃时石蜡可塑性较强，将其通入模具中，利用模具对其进行塑形，进而制得标准尺寸的块状纳米碳酸钙塑料母料可以有效地增强其便携性和保存性，同时在使用时对其添加量更加清晰。
优选的，所述纳米碳酸钙母料在制备完成后表面通过热熔包覆有一层聚乙烯塑料薄膜；工作时，由于石蜡本身具备高温溶解性，且在溶解后容易沾附在容器上，通过在其表面热熔复合一层聚乙烯薄膜可以有效地避免纳米碳酸钙塑料母料在运输、储存过程中对容器本身造成污染，同时聚乙烯薄膜层本身还能有效地避免纳米碳酸钙塑料母料沾附有外界杂质，导致纳米碳酸钙塑料母料含杂率上升，影响纳米碳酸钙塑母料的品质。
本发明的有益效果如下：
1.本发明所述的一种纳米碳酸钙塑料母料，石蜡将其中均匀分布的纳米碳酸钙粉料包裹在内部，进而使纳米碳酸钙粉料与外界隔绝，有效地避免外界紫外线、温度环境对纳米碳酸钙粉料产生催化作用，导致纳米碳酸钙塑料粉料老化速率加快，同时石蜡溶液降温凝固后将粉末状的纳米碳酸钙塑料粉料凝结为块状固体且其硬度较低，不仅在运输、使用时更加方便，同时由于石蜡本身质轻、熔点低的缘故，在使用纳米碳酸钙塑料母料时，石蜡包覆层可以快速溶解，进而使石蜡溶液携带纳米碳酸钙塑料粉料与高分子材料进行共混，由于石蜡本身与高分子材料和纳米碳酸钙均不反应，且其本身密度较低，熔融的石蜡会聚集在高分子材料上层，产生分层效果，同时纳米碳酸钙塑料粉料与高分子材料的结合度大于与石蜡的结合度，在石蜡溶液向上汇聚的过程中，纳米碳酸钙粉料均匀分散于高分子材料中，进而起到加快纳米碳酸钙塑料母料与高分子材料的快速混合效果。
2.本发明所述的一种纳米碳酸钙塑料母料，通过将缓释颗粒添加至石蜡溶液中，并通过搅拌使缓释颗粒均匀分散在纳米碳酸钙塑料母料中，在将纳米碳酸钙塑料母料添加至熔融的高分子材料中时，石蜡溶解后，缓释颗粒随之升温溶解破裂，进而使结晶状态的缓释颗粒中的二氧化碳气体向外界冲击，气体的冲击使纳米碳酸钙塑料母料在添加至高分子材料中后，本身具备溅射性，进而使纳米碳酸钙塑料母料可以快速的分布于高分子材料中，加速纳米碳酸钙塑料母料在高分子材料中的混合速率，同时阿拉伯树胶和明胶本身作为常规的增稠剂，本身添加至高分子材料中也可以起到一定的增稠效果，减少需要增稠剂的添加量。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明制备纳米碳酸钙塑料母料的方法流程图；
图2是本发明制备缓释颗粒的方法流程图；
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图2所示，本发明所述的一种纳米碳酸钙塑料母料，所述纳米碳酸钙母料初始状态下呈块状、且于加热后快速形成流体状；所述纳米碳酸钙母料由以下原料构成：
纳米碳酸钙32-35重量份、油酸1.5-3重量份、马来酸酐2-5重量份、聚丙烯树脂8-12重量份、低分子量聚乙烯树脂12-14重量份、石蜡30-35重量份；
所述纳米碳酸钙母料的制备方法包括以下步骤：
S1：将纳米碳酸钙通入辉光放电处理仪中，抽真空至1-10pa后进行氩等离子体对纳米碳酸钙表面进行冲击，控制冲击时间为15-20S，并于冲击完成后切换为高能射线进行辐照，控制高能射线辐照剂量为80-120Mrad，辐照时间为25-35S；使用氩等离子体和高能射线对纳米碳酸钙进行改性，可以使氩等离子体对纳米碳酸钙表面沾附的部分极性分子进行清除，对纳米碳酸钙表面产生一定的除杂作用，然后转换为高能射线辐照，利用高能射线对纳米碳酸钙表面进行改性，在纳米碳酸钙表面进行侵蚀，进而使纳米碳酸钙表面遍布刻痕，增强纳米碳酸钙表面的结合性；
S2：将S1中经辐照处理后的纳米碳酸钙立刻通入纯氧环境的行星球磨机中，控制行星球磨机转速400-600r/min，研磨5-7min后向行星球磨机中加入油酸和马来酸酐，并再次研磨10-15min后制得改性纳米碳酸钙；将油酸和马来酸酐通入行星球磨机中，利用研磨破碎使纳米碳酸钙表面活性增强，进而使纳米碳酸钙表面包覆有一层油酸-马来酸酐改性层，进而有效得降低纳米碳酸钙之间的团聚性和相互吸引性，进而使纳米碳酸钙的分散性增强；
S3：将改性纳米碳酸钙和聚丙烯树脂、低分子量聚乙烯树脂一同通入反应釜中，控制反应釜快速升温至180-200℃，并进行保温混练，混练结束后经高速剪切、粉碎制得纳米碳酸钙粉料；将制得的纳米碳酸钙母料进行高速剪切粉碎，使其粒径减小，进而有效地在共混时，加速纳米碳酸钙粉料与高分子材料的混合速率；
S4：将石蜡通入反应釜中，并控制反应釜温度缓慢升高至45-55℃，控制石蜡于反应釜内保温融化3-5min后，将制得的纳米碳酸钙粉料通入反应釜中，并控制反应釜缓慢冷却至室温后即制得纳米碳酸钙塑料母料；使用石蜡对纳米碳酸钙进行包裹，一方面可以有效地使制得的纳米碳酸钙母料形状具备可塑性，同时还能对纳米碳酸钙母料进行保护，降低纳米碳酸钙塑料母粒的老化速率；
现有技术中纳米碳酸钙塑料母料作为一种补强与填充效果优异的添加材料被广泛的使用，由于高分子塑料材料在熔融状态具备较高的粘稠度，因此为了降低纳米碳酸钙塑料母粒与高分子材料之间的混合难度，纳米碳酸钙塑料母料被加工成粉末状或颗粒状，并且随着纳米碳酸钙塑料母料的粒径逐渐减小，导致纳米碳酸钙塑料母料在向熔融的高分子塑料材料中混合的难度逐渐降低，但是由于将纳米碳酸钙塑料母料加工成粒径较小的粉末状，一方面纳米碳酸钙塑料母料具备老化性，随着粒径的降低，使纳米碳酸钙塑料母料与外界的接触面积增大，进而使纳米碳酸钙塑料母料老化速率加快，同时粉末状的纳米碳酸钙塑料母料在运输过程中以及使用过程中极易掺杂有杂质，进而导致在添加过后导致高分子塑料材料含有一定的杂质，进而降低高分子塑料材料的纯净度，导致高分子塑料材料品质下降，工作时，首先将纳米碳酸钙经过氩等离子体进行冲击，进而使氩等离子体对纳米碳酸钙表面沾附的部分极性分子进行清除，然后转换为高能射线辐照，利用高能射线对纳米碳酸钙表面进行改性，在纳米碳酸钙表面进行侵蚀，进而使纳米碳酸钙表面遍布刻痕，使纳米碳酸钙在受聚丙烯树脂、低分子量聚乙烯树脂的包覆过程时，与其结合的更加紧密，然后将改性后的纳米碳酸钙通入纯氧环境下的行星球磨机中，并通过高速研磨使纳米碳酸钙表面受高能射线辐照产生的自由基快速与氧气结合，同时将油酸和马来酸酐通入行星球磨机中，利用研磨破碎使纳米碳酸钙表面活性增强，进而使纳米碳酸钙表面包覆有一层油酸-马来酸酐改性层，并将改性的纳米碳酸钙与聚丙烯、低分子量聚乙烯进行共混，对纳米碳酸钙的表面改性使纳米碳酸钙在聚丙烯、低分子量聚乙烯中分散程度较高、析出性较低，并通过将制得的纳米碳酸钙塑料粉料添加至熔融状态的石蜡溶液中，由于石蜡本身熔点较低，纳米碳酸钙粉料在石蜡溶液中不会发生熔融，同时石蜡溶液本身具备一定的包覆性，待石蜡溶液温度逐渐降低后，石蜡将其中均匀分布的纳米碳酸钙粉料包裹在内部，进而使纳米碳酸钙粉料与外界隔绝，有效地避免外界紫外线、温度环境对纳米碳酸钙粉料产生催化作用，导致纳米碳酸钙塑料粉料老化速率加快，同时石蜡溶液降温凝固后将粉末状的纳米碳酸钙塑料粉料凝结为块状固体且其硬度较低，不仅在运输、使用时更加方便，同时由于石蜡本身质轻、熔点低的缘故，在使用纳米碳酸钙塑料母料时，石蜡包覆层可以快速溶解，进而使石蜡溶液携带纳米碳酸钙塑料粉料与高分子材料进行共混，由于石蜡本身与高分子材料和纳米碳酸钙均不反应，且其本身密度较低，熔融的石蜡会聚集在高分子材料上层，产生分层效果，同时纳米碳酸钙塑料粉料与高分子材料的结合度大于与石蜡的结合度，在石蜡溶液向上汇聚的过程中，纳米碳酸钙粉料均匀分散于高分子材料中，进而起到加快纳米碳酸钙塑料母料与高分子材料的快速混合效果，同时汇聚在上层的石蜡本身还能使下层的高分子材料与外界隔绝，对易受外界环境作用的高分子材料还具备一定的隔绝、保护作用。
作为本发明的一种实施方式，在S4中纳米碳酸钙粉料在添加至反应釜之前放置于3-4℃环境中冷却30-40min，并于添加过程中对融化的石蜡进行持续搅拌，控制搅拌速率为45-50r/min；
工作时，将纳米碳酸钙粉料在添加前置于3-4℃环境中进行冷藏保存，进而使纳米碳酸钙塑料母料本身温度较低，在向石蜡溶液中添加的过程中，不断的搅拌石蜡，进而使纳米碳酸钙塑料母料本身的低温使与其接触的石蜡可快速的凝结在纳米碳酸钙粉料表面，进而使石蜡溶液中的纳米碳酸钙粉料之间的相互吸引程度进一步降低，同时伴随着不断的搅拌，使纳米碳酸钙粉料在石蜡溶液中均匀分布，有效地时制得的纳米碳酸钙塑料母料中含有的纳米碳酸钙粉料程度更加均匀。
作为本发明的一种实施方式，其中S4中添加至反应釜中的还包括缓释颗粒；所述缓释颗粒由阿拉伯树胶和明胶制成；所述缓释颗粒内部包覆有大量的二氧化碳气泡；
工作时，通过将缓释颗粒添加至石蜡溶液中，并通过搅拌使缓释颗粒均匀分散在纳米碳酸钙塑料母料中，在将纳米碳酸钙塑料母料添加至熔融的高分子材料中时，石蜡溶解后，缓释颗粒随之升温溶解破裂，进而使结晶状态的缓释颗粒中的二氧化碳气体向外界冲击，气体的冲击使纳米碳酸钙塑料母料在添加至高分子材料中后，本身具备溅射性，进而使纳米碳酸钙塑料母料可以快速的分布于高分子材料中，加速纳米碳酸钙塑料母料在高分子材料中的混合速率，同时阿拉伯树胶和明胶本身作为常规的增稠剂，本身添加至高分子材料中也可以起到一定的增稠效果，减少需要增稠剂的添加量。
作为本发明的一种实施方式，所述缓释颗粒的制备方法包括以下步骤：
Ⅰ：将阿拉伯树胶粉末、明胶与水按照1:0.8:4的比例置于反应釜中，控制反应釜内温度升温至80-90℃，进行保温搅拌13-15min，备用；将阿拉伯树胶和明胶快速的溶解于水溶液中，制得黏稠的液体，并升温至80-90℃可以有效地防止阿拉伯树胶结晶，并保温搅拌，使内部的水含量进一步降低；
Ⅱ：将液态二氧化碳使用干冰制造机制造成干冰，并于-15～-20℃下粉碎为干冰颗粒，控制干冰颗粒粒径为0.2～0.25mm，粉碎完成后低温储存备用；使用干冰制造机制备出干冰，并于低温环境中破碎成均匀的颗粒，使干冰颗粒气化后产生的二氧化碳气体含量较为均匀；
Ⅲ：将保温搅拌完成后的软胶态混合物常温冷却至45-55℃，此时通过向软胶态混合通过挤压杆施加15-20kg的压力进行局部加压，并在施加压力的过程中将占比混合物质量35-45％的干冰颗颗粒添加入软胶中；将干冰添加至保温浓缩后的阿拉伯树胶与明胶的混合物中，并通过施加压力，使干冰颗粒快速进入胶体中，进而受温度影响气化，在胶体中产生气泡，气泡在施加的压力作用下快速的在胶体内破碎，并均匀分散，同时还对气泡产生压力，使气泡压强增大，随着添加的进行，使胶体中遍布二氧化碳气泡；
Ⅳ：在少量多次的前提下将干冰颗粒均匀添加至混合物中后，使反应釜内温度维持在45-55℃，对混合物进行烘干处理，直至软胶状混合物凝结为固态混合物，将固态混合物粉碎为粒径为2-3mm的颗粒即为缓释颗粒；将含有较多小气泡的胶体持续烘干，使其内部水汽逐渐减少，进而结晶，形成固体，进一步增强形成的固体内的空洞率，此时间固态混合物进行破碎，制得的缓释颗粒中含有较多的压缩的二氧化碳气泡，进而使缓释颗粒在溶解过程中其运动性能更好，进而有效地增强纳米碳酸钙塑料母料在高分子材料中的运动形，进而加速混合速率。
作为本发明的一种实施方式，其中S4中添加有纳米碳酸钙粉料的石蜡冷却至35-40℃时，通入模具中，通过控制模具的参数制备成不同尺寸的长方体纳米碳酸钙塑料母料；工作时，将包裹有纳米碳酸钙粉料的石蜡冷却至35-40℃时石蜡可塑性较强，将其通入模具中，利用模具对其进行塑形，进而制得标准尺寸的块状纳米碳酸钙塑料母料可以有效地增强其便携性和保存性，同时在使用时对其添加量更加清晰。
作为本发明的一种实施方式，所述纳米碳酸钙母料在制备完成后表面通过热熔包覆有一层聚乙烯塑料薄膜；工作时，由于石蜡本身具备高温溶解性，且在溶解后容易沾附在容器上，通过在其表面热熔复合一层聚乙烯薄膜可以有效地避免纳米碳酸钙塑料母料在运输、储存过程中对容器本身造成污染，同时聚乙烯薄膜层本身还能有效地避免纳米碳酸钙塑料母料沾附有外界杂质，导致纳米碳酸钙塑料母料含杂率上升，影响纳米碳酸钙塑母料的品质。
实施例1
所述纳米碳酸钙母料为市面上常见的颗粒状；所述纳米碳酸钙塑料母料直径为0.5-0.8cm；所述纳米碳酸钙母料由以下原料构成：
纳米碳酸钙32-35重量份、油酸1.5-3重量份、马来酸酐2-5重量份、聚丙烯树脂8-12重量份、低分子量聚乙烯树脂12-14重量份；
实施例2
所述纳米碳酸钙母料初始状态下呈块状、且于加热后快速形成流体状；所述纳米碳酸钙母料由以下原料构成：
纳米碳酸钙32-35重量份、油酸1.5-3重量份、马来酸酐2-5重量份、聚丙烯树脂8-12重量份、低分子量聚乙烯树脂12-14重量份、石蜡30-35重量份；
实施例3
所述纳米碳酸钙母料初始状态下呈块状、且于加热后快速形成流体状；所述纳米碳酸钙母料由以下原料构成：
纳米碳酸钙32-35重量份、油酸1.5-3重量份、马来酸酐2-5重量份、聚丙烯树脂8-12重量份、低分子量聚乙烯树脂12-14重量份、石蜡30-35重量份；
所述原料中还包括缓释颗粒；
分别称取三组相同规格的聚丙烯树脂，并将三组聚丙烯树脂置于三组反应釜中，控制三组反应釜内温度均升温至180-200℃，向三组反应釜中分别添加三组实施例中的纳米碳酸钙塑料母料，并控制三组反应釜中搅拌轴均以100r/min的速率进行匀速搅拌，并分别于搅拌3分钟、5分钟、10分钟、20分钟分别采取反应釜中心、边缘、随机三点总共五组的聚丙烯样本，并使用红外光谱进行分布情况进行检测，并对同一个实施例中的五个样本中的纳米碳酸钙分布情况进行对比，并输出纳米碳酸钙含量最小值与最大值倍数的对比表；
纳米碳酸钙于聚丙烯树脂中的分布均匀度对比表(倍率)
Figure BDA0002851757980000111
根据三组实施例的对比得知，使用本发明方法和原料的纳米碳酸钙塑料母料在向聚丙烯树脂中添加时其分散速率加快，均匀混合耗时最短，且仅使用本发明方法制备的纳米碳酸钙母料相比较于市场上常见的纳米碳酸钙塑料母料其溶解分散速率明显较快。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种纳米碳酸钙塑料母料，其特征在于：所述纳米碳酸钙母料初始状态下呈块状、且于加热后快速形成流体状；所述纳米碳酸钙母料由以下原料构成：
纳米碳酸钙32-35重量份、油酸1.5-3重量份、马来酸酐2-5重量份、聚丙烯树脂8-12重量份、低分子量聚乙烯树脂12-14重量份、石蜡30-35重量份；
所述纳米碳酸钙母料的制备方法包括以下步骤：
S1：将纳米碳酸钙通入辉光放电处理仪中，抽真空至1-10pa后进行氩等离子体对纳米碳酸钙表面进行冲击，控制冲击时间为15-20S，并于冲击完成后切换为高能射线进行辐照，控制高能射线辐照剂量为80-120Mrad，辐照时间为25-35S；
S2：将S1中经辐照处理后的纳米碳酸钙立刻通入纯氧环境的行星球磨机中，控制行星球磨机转速400-600r/min，研磨5-7min后向行星球磨机中加入油酸和马来酸酐，并再次研磨10-15min后制得改性纳米碳酸钙；
S3：将改性纳米碳酸钙和聚丙烯树脂、低分子量聚乙烯树脂一同通入反应釜中，控制反应釜快速升温至180-200℃，并进行保温混练，混练结束后经高速剪切、粉碎制得纳米碳酸钙粉料；
S4：将石蜡通入反应釜中，并控制反应釜温度缓慢升高至45-55℃，控制石蜡于反应釜内保温融化3-5min后，将制得的纳米碳酸钙粉料通入反应釜中，并控制反应釜缓慢冷却至室温后即制得纳米碳酸钙塑料母料。
2.根据权利要求1所述的一种纳米碳酸钙塑料母料，其特征在于：在S4中纳米碳酸钙粉料在添加至反应釜之前放置于3-4℃环境中冷却30-40min，并于添加过程中对融化的石蜡进行持续搅拌，控制搅拌速率为45-50r/min。
3.根据权利要求1所述的一种纳米碳酸钙塑料母料，其特征在于：其中S4中添加至反应釜中的还包括缓释颗粒；所述缓释颗粒由阿拉伯树胶和明胶制成；所述缓释颗粒内部包覆有大量的二氧化碳气泡。
4.根据权利要求3所述的一种纳米碳酸钙塑料母料，其特征在于：所述缓释颗粒的制备方法包括以下步骤：
Ⅰ：将阿拉伯树胶粉末、明胶与水按照1:0.8:4的比例置于反应釜中，控制反应釜内温度升温至80-90℃，进行保温搅拌13-15min，备用；
Ⅱ：将液态二氧化碳使用干冰制造机制造成干冰，并于-15～-20℃下粉碎为干冰颗粒，控制干冰颗粒粒径为0.2～0.25mm，粉碎完成后低温储存备用；
Ⅲ：将保温搅拌完成后的软胶态混合物常温冷却至45-55℃，此时通过向软胶态混合通过挤压杆施加15-20kg的压力进行局部加压，并在施加压力的过程中将占比混合物质量35-45％的干冰颗颗粒添加入软胶中；
Ⅳ：在少量多次的前提下将干冰颗粒均匀添加至混合物中后，使反应釜内温度维持在45-55℃，对混合物进行烘干处理，直至软胶状混合物凝结为固态混合物，将固态混合物粉碎为粒径为2-3mm的颗粒即为缓释颗粒。
5.根据权利要求1所述的一种纳米碳酸钙塑料母料，其特征在于：其中S4中添加有纳米碳酸钙粉料的石蜡冷却至35-40℃时，通入模具中，通过控制模具的参数制备成不同尺寸的长方体纳米碳酸钙塑料母料。
6.根据权利要求5所述的一种纳米碳酸钙塑料母料，其特征在于：所述纳米碳酸钙母料在制备完成后表面通过热熔包覆有一层聚乙烯塑料薄膜。
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