一种可提高抗冲击性的塑料助剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种可提高抗冲击性的塑料助剂及其制备方法 (Plastic additive capable of improving impact resistance and preparation method thereof ) 是由 陆建 于 2019-11-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可提高抗冲击性的塑料助剂及其制备方法,涉及化工技术领域,该塑料助剂由以下质量份数组分组成：50-60份碳酸钙粉末、2-3份白炭黑、1-2份氧化镁粉末、1-2份氧化铝粉末、0.5-0.7份玻璃纤维、1.5-1.8份偶联剂、8-14份环己烷酯、4-6份有机铜锡簇氧合物和0.2-0.5份引发剂,本发明通过环己烷将白炭黑和玻璃纤维键合到高分子材料上,提高白炭黑以及玻璃纤维在有机物中的分散程度,提高高分子改性程度和性能稳定程度；由于长链高分子上接枝无数条以环己烷酯为主题的小分子,环己烷酯小分子不仅为碳酸钙提供附着的位置,而且阻挡碳酸钙聚合和移位,进而提高碳酸钙的分散稳定性。(The invention discloses a plastic additive capable of improving impact resistance and a preparation method thereof, and relates to the technical field of chemical industry, wherein the plastic additive comprises the following components in parts by mass: 50-60 parts of calcium carbonate powder, 2-3 parts of white carbon black, 1-2 parts of magnesium oxide powder, 1-2 parts of aluminum oxide powder, 0.5-0.7 part of glass fiber, 1.5-1.8 parts of coupling agent, 8-14 parts of cyclohexane ester, 4-6 parts of organic copper-tin cluster oxygenate and 0.2-0.5 part of initiator, wherein the white carbon black and the glass fiber are bonded to a high polymer material through cyclohexane, so that the dispersion degree of the white carbon black and the glass fiber in an organic matter is improved, and the modification degree and the performance stability degree of a high polymer are improved; because numerous small molecules taking cyclohexane as a theme are grafted on the long-chain polymer, the cyclohexane small molecules not only provide an attachment position for calcium carbonate, but also block the polymerization and displacement of the calcium carbonate, and further improve the dispersion stability of the calcium carbonate.)
技术领域
本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种可提高抗冲击性的塑料助剂及其制备方法。
背景技术
高分子材料因其种类繁多，功能多样化，而且能够通过特定物质进行改性从而在某一性能上面达到优异的地步所以被广泛研究和实用。而用来对高分子材料某一性能进行改进的物质统称为助剂。而随着高分子材料市场的不断扩大，助剂市场也在快速发展。随着社会和技术的发展，高分子材料已成为人类不可缺少的材料之一。我国塑料工业快速发展，带动了塑料助剂行业不断壮大。调查数据显示，我国市场每年助剂消费量超过100万吨，而且呈逐年递增的态势发展。根据市场中助剂的功能可以分为偶联剂、分散剂、热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂、发泡剂、阻燃剂、抗静电剂、防霉剂、着色剂、增白剂等等。
中国专利中公开了一种塑料加工用功能助剂及其制备方法(公开号为CN102504462A)，该专利中各原料组分按重量份比为：轻质碳酸钙粉90-100、煅烧陶土3-5、氯化钙1-2、秸秆灰烬1-2、氧化锌3-5、气相二氧化硅3-5、甲基丙烯酸酯的聚合物1-2、聚乙烯蜡1-2、烷基苯磺酸钠1-2、甘油1-2。制备方法：将轻质碳酸钙烘干至水份含重量为0.3％以下，加入高速捏合机中，然后按重量份比添加其它配方材料，再升温至100-130℃，保温搅拌 8-10min后，出料得成品。但是该助剂中煅烧陶土、氯化钙和秸秆灰烬等颗粒是机械混溶在高分子有机物内部，所以其分散度仅仅受到机械搅拌效果影响，而且机械混合分散的颗粒物质，容易离开原来的位置，造成颗粒物质二次分散不均，由于高分子材料力学性能增强与助剂分散性能有关，所以分散性能较差或者不稳定均会对高分子材料的性能产生很大的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可提高抗冲击性的塑料助剂及其制备方法，以解决上述技术问题。
一种可提高抗冲击性的塑料助剂及其制备方法，所述塑料助剂由以下质量份数组分组成：50-60份碳酸钙粉末、2-3份白炭黑、1-2份氧化镁粉末、1-2份氧化铝粉末、0.5-0.7份玻璃纤维、1.5-1.8份偶联剂、8-14份环己烷酯、4-6份有机铜锡簇氧合物和0.2-0.5 份引发剂。
作为一种优选方案，上述塑料助剂的制备方法包括如下步骤：
步骤一、将碳酸钙粉末、白炭黑、氧化镁粉末、氧化铝粉末和玻璃纤维放置于反应釜中，搅拌40-50min；
步骤二、向反应釜中添加有偶联剂，进行两阶段搅拌，第一阶段为常温搅拌25-35min，第二阶段为加热到165-175℃搅拌15-25min；
步骤三、向反应釜内部添加有机铜锡簇氧合物、环己烷酯，然后向反应釜内添加引发剂，继续搅拌反应3-4h即可得成品。
作为一种优选方案，上述碳酸钙粉末粒径为0.01-0.1μm，所述氧化铝粉末粒径为0.001-0.01μm，所述玻璃纤维粒径为0.003-0.005μm，所述白炭黑粒径为0.001-0.005 μm，所述氧化镁粉末粒径为0.001-0.007μm。
作为一种优选方案，上述环己烷酯包括环己烷烷烃基羧酸酯和环己烷烯烃基羧酸酯。
作为一种优选方案，上述环己烷烷烃基羧酸酯中烷烃基含碳数为1-4，所述醇基中含碳数为1-4。
作为一种优选方案，上述环己烷烯烃基羧酸酯中烯烃基中含碳数为1-3，所述醇基中含碳数为1-3。
作为一种优选方案，上述引发剂为有过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化特茂酸、过氧化二甲酮、过氧化二乙酮、过氧化二正丁基和过氧化二异丁基中的一种。
作为一种优选方案，上述偶联剂包括正丁基甲氧基乙氧基硅烷、异丁基甲氧基乙氧基硅烷、乙烯基甲氧基乙氧基硅烷、烯丙基甲氧基乙氧基硅烷、正丁基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、正丁基氯硅烷、异丁基氯硅烷、乙烯基氯硅烷和烯丙基氯硅烷中的一种。
作为一种优选方案，上述塑料助剂由以下质量份数组分组成：51-59份碳酸钙粉末、 2-3份白炭黑、1-2份氧化镁粉末、1-2份氧化铝粉末、0.6-0.7份玻璃纤维、1.6-1.7份偶联剂、9-13份环己烷酯、4-6份有机铜锡簇氧合物和0.3-0.5份引发剂。
作为一种优选方案，上述步骤二中第二阶段为加热到168-173℃搅拌15-25min，所述步骤三中反应温度为169-172℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1.本发明通过硅烷偶联剂与白炭黑以及玻璃纤维产生化学键，硅烷偶联剂再和环己烷酯生成化学键，而环己烷酯能够通过有机铜锡簇氧合物与高分子有机物接枝，从而实现无机物和有机物之间键合，提高白炭黑以及玻璃纤维在有机物中的分散程度，提高高分子改性程度和性能稳定程度。
2.由于长链高分子上接枝无数条以环己烷酯为主题的小分子，就像表面布满绒线的地毯，其中“绒线”比喻成环己烷酯小分子，“地毯”比喻长链高分子，该“绒线”的存在为碳酸钙提供附着的位置，且由于“绒线”的阻挡，相邻碳酸钙之间难以汇聚，进而提高碳酸钙的分散稳定性。
具体实施方式
实施例一
称量50kg碳酸钙粉末、2kg白炭黑、1kg氧化镁粉末、1kg氧化铝粉末、0.5kg玻璃纤维、1.5kg正丁基甲氧基乙氧基硅烷、8kg环己烷甲基乙酯、4kg有机铜锡簇氧合物和 0.2-0.5kg过氧化苯甲酰备用。
将碳酸钙粉末、白炭黑、氧化镁粉末、氧化铝粉末和玻璃纤维放置于反应釜中，搅拌 40-50min；
向反应釜中添加有正丁基甲氧基乙氧基硅烷，进行两阶段搅拌，第一阶段为常温搅拌 25min，第二阶段为加热到165℃搅拌15min；
向反应釜内部添加有机铜锡簇氧合物、环己烷甲基乙酯，然后向反应釜内添加过氧化苯甲酰，继续搅拌反应3h即可得成品。
其中，碳酸钙粉末粒径为0.01-0.1μm，氧化铝粉末粒径为0.001-0.01μm，玻璃纤维粒径为0.003-0.005μm，白炭黑粒径为0.001-0.005μm，氧化镁粉末粒径为0.001-0.007 μm。
实施例二
称量60kg碳酸钙粉末、3kg白炭黑、2kg氧化镁粉末、2kg氧化铝粉末、0.7kg玻璃纤维、1.8kg异丁基甲氧基乙氧基硅烷、14kg环己烷乙基乙酯、6kg有机铜锡簇氧合物和 0.5kg过氧化月桂酰备用。
将碳酸钙粉末、白炭黑、氧化镁粉末、氧化铝粉末和玻璃纤维放置于反应釜中，搅拌 50min；
向反应釜中添加有异丁基甲氧基乙氧基硅烷，进行两阶段搅拌，第一阶段为常温搅拌 35min，第二阶段为加热到175℃搅拌25min；
向反应釜内部添加有机铜锡簇氧合物、环己烷乙基乙酯，然后向反应釜内添加过氧化月桂酰，继续搅拌4h即可得成品。
其中，碳酸钙粉末粒径为0.01-0.1μm，氧化铝粉末粒径为0.001-0.01μm，玻璃纤维粒径为0.003-0.005μm，白炭黑粒径为0.001-0.005μm，氧化镁粉末粒径为0.001-0.007 μm。
实施例三
称量52kg碳酸钙粉末、2.2kg白炭黑、1.2kg氧化镁粉末、1.2kg氧化铝粉末、0.54kg玻璃纤维、1.6kg乙烯基甲氧基乙氧基硅烷、9kg环己烷乙烯基乙酯、4.4kg有机铜锡簇氧合物和0.26过氧化特茂酸备用。
将碳酸钙粉末、白炭黑、氧化镁粉末、氧化铝粉末和玻璃纤维放置于反应釜中，搅拌 42min；
向反应釜中添加有乙烯基甲氧基乙氧基硅烷，进行两阶段搅拌，第一阶段为常温搅拌 35min，第二阶段为加热到175℃搅拌25min；
向反应釜内部添加有机铜锡簇氧合物、环己烷乙烯基乙酯，然后向反应釜内添加过氧化特茂酸，继续搅拌反应4h即可得成品。
其中，碳酸钙粉末粒径为0.01-0.1μm，氧化铝粉末粒径为0.001-0.01μm，玻璃纤维粒径为0.003-0.005μm，白炭黑粒径为0.001-0.005μm，氧化镁粉末粒径为0.001-0.007 μm。
实施例四
称量54kg碳酸钙粉末、2.4kg白炭黑、1.4kg氧化镁粉末、1.4kg氧化铝粉末、0.54kg玻璃纤维、1.6kg烯丙基甲氧基乙氧基硅烷、10kg环己烷丙烯基乙酯、4.8kg有机铜锡簇氧合物和0.34kg过氧化二甲酮备用。
将碳酸钙粉末、白炭黑、氧化镁粉末、氧化铝粉末和玻璃纤维放置于反应釜中，搅拌 44min；
向反应釜中添加有烯丙基甲氧基乙氧基硅烷，进行两阶段搅拌，第一阶段为常温搅拌 27min，第二阶段为加热到167℃搅拌16min；
向反应釜内部添加有机铜锡簇氧合物、环己烷丙烯基乙酯，然后向反应釜内添加过氧化二甲酮，继续搅拌反应3.2h即可得成品。
其中，碳酸钙粉末粒径为0.01-0.1μm，氧化铝粉末粒径为0.001-0.01μm，玻璃纤维粒径为0.003-0.005μm，白炭黑粒径为0.001-0.005μm，氧化镁粉末粒径为0.001-0.007 μm。
实施例五
称量56kg碳酸钙粉末、2.7kg白炭黑、1.4kg氧化镁粉末、1.4kg氧化铝粉末、0.62kg玻璃纤维、1.70kg烯丙基三乙氧基硅烷、10.3kg环己烷乙烯基丙酯、5.4kg有机铜锡簇氧合物和0.46kg过氧化二异丁基备用。
将碳酸钙粉末、白炭黑、氧化镁粉末、氧化铝粉末和玻璃纤维放置于反应釜中，搅拌 46min；
向反应釜中添加有烯丙基三乙氧基硅烷，进行两阶段搅拌，第一阶段为常温搅拌29min，第二阶段为加热到169℃搅拌19min；
向反应釜内部添加有机铜锡簇氧合物、环己烷乙烯基丙酯，然后向反应釜内添加过氧化二异丁基，继续搅拌反应3.5h即可得成品。
其中，碳酸钙粉末粒径为0.01-0.1μm，氧化铝粉末粒径为0.001-0.01μm，玻璃纤维粒径为0.003-0.005μm，白炭黑粒径为0.001-0.005μm，氧化镁粉末粒径为0.001-0.007 μm。
实施例六
称量58kg碳酸钙粉末、2.8kg白炭黑、1.8kg氧化镁粉末、1.8kg氧化铝粉末、0.64kg玻璃纤维、1.7kg异丁基氯硅烷、13.5kg环己烷乙基丙酯、5.8kg有机铜锡簇氧合物和0.46kg过氧化二异丁基备用。
将碳酸钙粉末、白炭黑、氧化镁粉末、氧化铝粉末和玻璃纤维放置于反应釜中，搅拌 45min；
向反应釜中添加有异丁基氯硅烷，进行两阶段搅拌，第一阶段为常温搅拌33min，第二阶段为加热到170℃搅拌23min；
向反应釜内部添加有机铜锡簇氧合物、环己烷乙基丙酯然后向反应釜内添加过氧化二异丁基，继续搅拌反应3.8h即可得成品。
其中，碳酸钙粉末粒径为0.01-0.1μm，氧化铝粉末粒径为0.001-0.01μm，玻璃纤维粒径为0.003-0.005μm，白炭黑粒径为0.001-0.005μm，氧化镁粉末粒径为0.001-0.007 μm。
实施例七
称量59kg碳酸钙粉末、2.9kg白炭黑、1.9kg氧化镁粉末、1.9kg氧化铝粉末、0.68kg玻璃纤维、1.6kg异丁基氯硅烷、13.9kg环己烷乙基丙酯、5.9kg有机铜锡簇氧合物和0.48kg过氧化二异丁基备用。
将碳酸钙粉末、白炭黑、氧化镁粉末、氧化铝粉末和玻璃纤维放置于反应釜中，搅拌 48min；
向反应釜中添加有异丁基氯硅烷，进行两阶段搅拌，第一阶段为常温搅拌33min，第二阶段为加热到170℃搅拌23min；
向反应釜内部添加有机铜锡簇氧合物、环己烷乙基丙酯然后向反应釜内添加过氧化二异丁基，继续搅拌反应3.8h即可得成品。
其中，碳酸钙粉末粒径为0.01-0.1μm，氧化铝粉末粒径为0.001-0.01μm，玻璃纤维粒径为0.003-0.005μm，白炭黑粒径为0.001-0.005μm，氧化镁粉末粒径为0.001-0.007 μm。
实施例八
称量51kg碳酸钙粉末、2.1kg白炭黑、1.1kg氧化镁粉末、1.1kg氧化铝粉末、0.52kg玻璃纤维、1.55kg异丁基氯硅烷、8.1kg环己烷乙基丙酯、4.2kg有机铜锡簇氧合物和0.23kg过氧化二异丁基备用。
将碳酸钙粉末、白炭黑、氧化镁粉末、氧化铝粉末和玻璃纤维放置于反应釜中，搅拌 44min；
向反应釜中添加有异丁基氯硅烷，进行两阶段搅拌，第一阶段为常温搅拌33min，第二阶段为加热到170℃搅拌23min；
向反应釜内部添加有机铜锡簇氧合物、环己烷乙基丙酯然后向反应釜内添加过氧化二异丁基，继续搅拌反应3.8h即可得成品。
其中，碳酸钙粉末粒径为0.01-0.1μm，氧化铝粉末粒径为0.001-0.01μm，玻璃纤维粒径为0.003-0.005μm，白炭黑粒径为0.001-0.005μm，氧化镁粉末粒径为0.001-0.007 μm。
实施例九
称量53kg碳酸钙粉末、2.8kg白炭黑、1.1kg氧化镁粉末、1.9kg氧化铝粉末、0.52kg玻璃纤维、1.53kg异丁基氯硅烷、9.1kg环己烷乙基丙酯、4.5kg有机铜锡簇氧合物和0.35kg过氧化二异丁基备用。
将碳酸钙粉末、白炭黑、氧化镁粉末、氧化铝粉末和玻璃纤维放置于反应釜中，搅拌 46min；
向反应釜中添加有异丁基氯硅烷，进行两阶段搅拌，第一阶段为常温搅拌33min，第二阶段为加热到170℃搅拌23min；
向反应釜内部添加有机铜锡簇氧合物、环己烷乙基丙酯然后向反应釜内添加过氧化二异丁基，继续搅拌反应3.8h即可得成品。
其中，碳酸钙粉末粒径为0.01-0.1μm，氧化铝粉末粒径为0.001-0.01μm，玻璃纤维粒径为0.003-0.005μm，白炭黑粒径为0.001-0.005μm，氧化镁粉末粒径为0.001-0.007 μm。
采用高密度聚苯乙烯作为高分子基料，分别添加实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五、实施例六、实施例七、实施例八和实施例九，用量为聚苯乙烯质量的25％，检测所得高分子材料的拉伸强度、抗冲击强度、硬度、断裂伸长率和弯曲强度，再取一组高密度聚苯乙烯作为高分子集料，不添加任何助剂，检测所得高分子材料的拉伸强度、抗冲击强度、硬度、断裂伸长率和弯曲强度，作为对比例，结果如下表所示。由表可知，添加本发明提供的助剂能够有效提高材料额拉伸强度、抗冲击强度、硬度、断裂伸长率和弯曲强度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。