一种含油页岩灰渣的塑料母粒及其制备方法与应用与流程

1.本发明涉及塑料加工技术领域，具体涉及一种含油页岩灰渣的塑料母粒及其制备方法与应用。


背景技术：

2.塑料是以单体为原料，通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物，其抗形变能力中等，介于纤维和橡胶之间；塑料作为重要的有机合成高分子材料，其应用非常广泛。塑料母粒是把塑料助剂超常量地载附于树脂中而制成的浓缩体，在制造塑料制品时，不必再加入该种塑料助剂，只需按比例加入带有超常量的塑料母粒即可，因此塑料母料是一种新型高分子材料加工专用料。
3.目前有关制备塑料母粒的研究中，大多数采用以碳酸钙为原料制备塑料母粒，这种制备方法包括以下步骤：(1)物料破碎超细，加工过程中加温去除水份；(2)对物料进行改性，改性剂通常为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、脂肪酸等；(3)将改性后的物料与pp、pe、pvc混和；(4)加温注塑制成母粒。对于这种传统的母粒加工技术，高灰份填充制备的母粒制品性能达不到使用要求，低灰份的母粒加工成本高，在市场上没有优势。
4.因此，开发一种加工成本低廉，并且可以使性能达到使用要求的塑料母粒是目前研究的重点。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种加工成本低、性能优越的含油页岩灰渣的塑料母粒及其制备方法与应用。
6.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种含油页岩灰渣的塑料母粒，包含以下重量份的组分：油页岩灰渣60-70份、聚丙烯t03s 23-31份、线性低密度聚乙烯4.5-6.5份、聚丙烯酰胺0.05-3份、硬脂酸0.1-3份、聚烯烃弹性体0.1-2份；所述油页岩灰渣的粒度为400-1000目。
7.本发明将油页岩灰渣作为塑料母粒的主要组分，充分利用了油页岩燃烧后废弃的灰渣；通过加入线性低密度聚乙烯和聚烯烃弹性体，可保证塑料母粒在常温和低温(-18℃)下均具有较好的拉伸强度；通过加入硬脂酸和聚丙烯酰胺，可使油页岩灰渣达到疏水亲油的效果，便于与其他原料混合；通过加入聚丙烯酰胺，可提高塑料母粒的流动性，使塑料母粒在拉板加工过程中更易成型，同时，聚丙烯酰胺可替代传统加工塑料母粒中的工业石蜡，改善本发明中塑料母粒的印刷性能。
8.发明人进一步发现，采用上述重量份的油页岩灰渣可使塑料母粒的线性质量明显提升，很大程度地降低了塑料母粒的制备成本，使塑料母粒的性能和纯料母粒的性能接近；若油页岩灰渣重量份＜60份，则导致塑料母粒的线粒成本增大；若油页岩灰渣的重量份＞70份以上，会导致塑料母粒的线粒质量明显下降，且油页岩灰渣的重量份过大或过小均会影响最终塑料制品的力学性能。
9.发明人还发现，油页岩灰渣的粒度对本发明塑料母粒的拉伸强度具有显著的影响，若油页岩灰渣的粒度≤400目，则使油页岩灰渣的比表面积较小，改性较容易，改性剂用量少，导致塑料母粒的拉伸强度较低；若油页岩灰渣的粒度≥1000目，油页岩灰渣的比表面积大，改性困难，改性剂用量大，导致塑料母粒出现脱粉现象，且改性成本较大，且油页岩灰渣的粒度过大或过小均会影响最终塑料制品的抗压强度。
10.优选地，所述油页岩灰渣的粒度为600-900目，发明人通过实验发现，当油页岩灰渣的粒度为600-900目时，可使所制备的塑料制品的抗压强度更好。
11.更优选地，所述油页岩灰渣的粒度为800目，发明人通过实验发现，当油页岩灰渣的粒度为800目时，可使所制备的塑料制品的抗压强度最好。
12.优选地，所述线型低密度聚乙烯为聚乙烯7042，线型低密度聚乙烯除具有一般聚烯烃树脂的性能外，其抗张强度、抗撕裂强度、耐环境应力开裂性、耐低温性、耐热性和耐穿刺性尤为优越，本发明将聚乙烯7042加入塑料母粒，可使塑料母粒在低温下的拉伸强度也较好。
13.本发明还提供了所述含油页岩灰渣的塑料母粒的制备方法，包含以下步骤：
14.(1)将油页岩燃烧后的灰渣进行研磨，得到油页岩灰渣粉体；
15.(2)将油页岩灰渣粉体、硬脂酸、聚丙烯酰胺混合并搅拌均匀；
16.(3)将步骤(2)的混合物料在一定温度下搅拌均匀，即得到改性油页岩灰渣；
17.(4)将聚丙烯t03s、线性低密度聚乙烯、聚烯烃弹性体与改性油页岩灰渣混合并搅拌均匀；
18.(5)将步骤(4)的混合物料进行注塑并挤出；
19.(6)将挤出的物料自然降温并进行造粒，即得到所述含油页岩灰渣的塑料母粒。
20.优选地，所述步骤(1)中，油页岩灰渣研磨后需保证粉体的水分含量＜1％，可采用干燥的方式除去水分。
21.优选地，所述步骤(3)中，搅拌温度为95-105℃。
22.更优选地，所述步骤(3)中，搅拌温度为100℃，在此温度下搅拌，可使油页岩灰渣粉体、硬脂酸和聚丙烯酰胺混合更加均匀。
23.优选地，所述步骤(5)中，注塑温度为195-205℃，注塑机在此温度下，可提高塑料母粒的混合均匀性，使塑料母粒达到更高的质量。
24.优选地，所述步骤(5)中，注塑机的工作电流为120-140a，工作电压为105-115kw；工作电流控制在此范围内，可较好地控制塑料母粒的流动性。
25.优选地，所述步骤(6)中，将挤出物料降温至50-60℃。
26.需要说明的是，本发明所述油页岩灰渣包含以下重量百分比的组分：sio61.84％、alo 22.82％、mgo 0.86％、ko 1.89％、cao 0.54％、feo 9.64％、teo 0.71％、nao0.2％、so 0.09％。
27.本发明还提供了所述含油页岩灰渣的塑料母粒在塑料制品中的应用。
28.本发明的有益效果在于：本发明提供了一种含油页岩灰渣的塑料母粒，将油页岩灰渣作为塑料母粒的主要组分，充分利用了油页岩燃烧后废弃的灰渣；并通过对油页岩灰渣重量份和粒度的优选，在提升塑料母粒拉伸强度的同时还很大程度地降低了其制备成本；通过加入线性低密度聚乙烯和聚烯烃弹性体，可使塑料母粒在常温和低温下均保持较
好的拉伸强度；通过加入聚丙烯酰胺，可提高塑料母粒的流动性，使塑料母粒在拉板加工的过程中更易成型；本发明塑料母粒具有优异的拉伸强度和较低的成本，制备得到的塑料制品具有优异的抗压强度，具备很强的市场竞争性。
附图说明
29.图1为实施例1所述塑料母粒空箱压力测试曲线图。
具体实施方式
30.为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
31.实施例1
32.本发明所述含油页岩灰渣的塑料母粒的一种实施例，本实施例所述含油页岩灰渣的塑料母粒的制备方法为：
33.(1)将茂名地区的油页岩燃烧后的灰渣投入立式超细磨粉机研磨，研磨至油页岩灰渣粉体的粒度为800目；
34.(2)将上述油页岩灰渣648.5kg、硬脂酸1.1kg、聚丙烯酰胺0.97kg在容器中搅拌10min；
35.(3)将步骤(2)的混合物料加入可温控搅拌容器中，在100℃下充分搅拌15min，即得到改性油页岩灰渣；
36.(4)将聚丙烯t03s 259.4kg、聚乙烯7042 64.9kg、poe 6.5kg与步骤(3)中改性油页岩灰渣混合并搅拌10min；
37.(5)将步骤(4)的混合物料加入注塑机中，注塑机温度为195℃，注塑机的工作电压为110kw，工作电流为120～140a；
38.(6)将挤出的物料自然降温至50℃-60℃后，送进造粒机进行造粒，即得到所述含油页岩灰渣的塑料母粒。
39.实施例2
40.本实施例与实施例1的区别仅在于：所述步骤(2)中，油页岩灰渣为100kg、硬脂酸为1.7kg；所述步骤(4)中，聚丙烯t03s为40kg、聚乙烯7042为10kg、poe为1kg。
41.实施例3
42.本实施例与实施例1的区别仅在于：所述步骤(1)中，油页岩灰渣粉体的粒度为600目，所述步骤(2)中，油页岩灰渣为700kg。
43.实施例4
44.本实施例与实施例1的区别仅在于：所述步骤(1)中，油页岩灰渣粉体的粒度为900目。
45.实施例5
46.本实施例与实施例1的区别仅在于：所述步骤(1)中，油页岩灰渣粉体的粒度为1000目。
47.实施例6
48.本实施例与实施例1的区别仅在于：所述步骤(1)中，油页岩灰渣粉体的粒度为400
目。
49.对比例1
50.本对比例与实施例1的区别仅在于：所述步骤(1)中，油页岩灰渣粉体的粒度为1200目。
51.对比例2
52.本对比例与实施例1的区别仅在于：所述步骤(1)中，油页岩灰渣粉体的粒度为200目。
53.对比例3
54.本对比例与实施例1的区别仅在于：所述步骤(2)中，油页岩灰渣为500kg。
55.对比例4
56.本对比例与实施例1的区别仅在于：所述步骤(2)中，油页岩灰渣为800kg。
57.对比例5
58.本对比例与实施例1的区别仅在于：步骤(2)中，油页岩灰渣为100kg、硬脂酸0.8kg、聚丙烯酰胺为1.5kg；步骤(4)中，聚丙烯t03s为36kg、聚丙烯m02d为3.6kg、甘油为0.8kg、抗氧剂1076为0.3kg，未加入聚乙烯7042和poe；步骤(5)中，注塑机温度为205℃，注塑机的工作电流为在160a。
59.试验例1
60.将本发明实施例1所述塑料母粒制备成塑料箱，在温度为(23
±
5)℃，湿度为(50
±
10)％rh的实验室环境下采用全电脑抗压试验机jq-8401d进行空箱压力性能测试，该测试标准有效期为2022年1月6日～2023年1月5日；测试过程包含以下步骤：(1)将塑料箱制品按运输方向放置在试验机台面上，(2)以10mm/min的速度对塑料箱制品施加压力，当压力载荷达到964.32n时停止试验；其中，压力载荷采用下式进行计算：
61.压力载荷＝wt
×
9.8
×
(n-1)
×262.wt：塑料箱额定承载内装物质量(17kg)与塑料箱质量(7.6kg)之和；
63.n：包装件堆码层数，3；
64.2：劣变系数；
65.9.8：公制转换系数(公斤转化为牛顿)。
66.实施例1所述塑料箱的空箱压力性能测试曲线如图1所示，试验后塑料箱没有发现变形及裂纹、破损等功能性损伤。
67.试验例2
68.将实施例1-6、对比例1-5所述塑料母粒制备成塑料箱，将60kg的重物放置于实施例1-6及对比例1-5塑料箱上进行承重测试，测试性能如下表1所示：
69.表1
[0070][0071][0072]
结果如表1所示，实施例1-4所述含油页岩灰渣的塑料母粒制成的塑料箱在承重60kg重物条件下未发生变形或仅发生轻微变形，其中，实施例1、2塑料箱的承重力较好；而实施例5、6由于油页岩灰渣粉体的粒度为400目和1000目，导致塑料箱受力后产生变形；对比例1、2由于油页岩灰渣粉体的粒度超出本发明提供的范围，最终塑料箱受力后产生严重变形；对比例3、4油页岩灰渣的重量份超出本发明提供的范围，最终塑料箱得变形也较为严重；对比例5由于未在塑料母粒中加入聚乙烯7042和poe，导致最终塑料箱也发生了严重变形。
[0073]
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。