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注塑级多功能色母料的研制
时间: 2015-10-10 来源: 未知 作者: 上海塑料制品研究所 陈更新& 点击:
举世注目的2010年世博会将在上海开幕，届时国内外朋友及大量游人将至，在促进当代科技、文化、经济交流、发展的同时，不可避免地将带来大量的生活垃圾。这就需要各种鲜艳明亮、五颜六色、千姿百态的垃圾箱来为人们服务、保护我们的环境。其中具有抗菌杀毒、耐候、抗紫外线、耐高低温等功能的低成本垃圾箱，尤其受到环卫部门青睐。我们知道，普通塑料在性能上是达不到上述要求的，这就需要对普通低压高密度聚乙烯（HDPE）注塑料进行改性。
目前，国内外生产改性塑料主要有两种加工工艺。第一种是全造料法，即按配方将改性剂、塑料树脂、加工助剂等一起混合挤出造料，成为改性塑料专用料，然后直接送入塑料加工机械加工成需要的塑料制品。第二种是母料法，也就是部分造料法，即按配方将改性剂、少量塑料树脂、加工助剂等一起混合挤出造料，成为改性塑料母料，然后按配方规定的比例将母料与塑料树脂混合均匀后送入塑料加工机械加工成需要的塑料制品。我们在多元复合共混改性理论的指导下，采用母粒法生产低成本、抗菌杀菌、耐候、耐高低温的塑料多功能母料，然后把该母料按一定比例加入到生产垃圾箱的原料中，经简单搅拌就可注塑成型垃圾箱。此方法的优点是使用方便、操作简单，简化生产工艺过程，混合效果好，绿色环保，有利于提高生产效率和产品性能指标并可降低成本。
抗菌耐候、多功能增强色母料的组成
塑料垃圾箱选用的具有高冲击强度的HDPE为原料一次注塑而成整体性能好，本身就是可循环利用的环保产品。比起其它同类产品，塑料垃圾箱的生产时间比较短（一般在5分钟左右就可以生产出一个塑料垃圾箱），往往塑料垃圾箱设计时箱身都可以套叠，对产品的物流运输及仓储都可以节省空间。塑料垃圾箱箱盖填充严密，箱体日久不变形，具有抗热、防冻及耐酸、耐碱、易清洗等特点，现在被广泛使用。
在塑料多元复合共混改性理论指导下，我们对母料的各组分进行了精心配置和筛选。
配比的选择：一般母料的添加量如果超过60%，同样体积的垃圾箱由于比重上升，与不加母料的垃圾箱相比，重量增加的损失费用将超过添加母料形成的成本下降，得不偿失。综合考虑各方面因素，我们研制的母料添加比定在25%～35%之间，一般为30%，这时无机粉体在塑料中分散均匀，效果良好。 载体的选择：作为载体必须与树脂有较好的相容性、分散性、优良的成型加工性和化学稳定性，且具较高的承载能力，可最大限度地承载填充剂、抗菌剂、耐候助剂、加工助剂、着色剂等，以增加母料浓度，同时又能保证各项助剂分散良好，且母料本身光洁，内在均匀。最后我们选定了多元复合载体，以10%的质量分数承载了90%的无机粉体、抗菌剂、耐候助剂、加工助剂、着色剂等。
填充剂的选择：添加填充剂的目的主要是降低成本和适当增加垃圾箱的强度。这就要求填充剂来源充足且价格低、分散性好，可添加量大而尽可能不影响垃圾箱的各项技术指标。同时，填充剂尽量在环境友好材料中选取。在多元复合共混改性理论指导下，我们选用复配型填充剂以满足上述要求和防止粉尘大而污染环境，以及堵塞过滤网等加工缺陷。
润滑剂的应用：众所周知，填充剂的大量加入，必将导致HDPE塑料的熔融流动性直线下降，这就需要添加润滑剂恢复原有的流动性。这是因为有的垃圾箱高达1100mm，只有流动性好，才可满足正常生产条件。 耐候抗老化剂的添加：塑料垃圾箱大都在露天放置，如不采取防老化措施，塑料垃圾箱的各项机械性能物理指标将会下降，将会导致使用寿命缩短。无论是聚乙烯还是聚丙烯的抗老化添加剂和紫外线吸收剂早已工业化生产，只要加以适当搭配，就可做到成本低，抗老化效果高。
耐候颜料的选择：塑料垃圾箱除了需要杀菌抗菌效能外，还需要较高的耐候性，能耐日晒雨淋且必须经受时间考验，至少五年内，外观色彩无明显变化。为此，我们选用无机颜料和结合上述抗老化措施，添加耐候助剂，以取得期望的效果。
加工助剂的选择：添加各种加工助剂的目的是综合平衡母料的各种性能，每种加工助剂的添加量在母料中有一定范围，主要是添加了母料后使产品的各项性能基本上保持不变，以及保证工业化正常生产。主要加工助剂有：复合偶联剂、分散剂、内外润滑剂、增强剂、相容剂等。
抗菌耐候多功能增强色母料的生产工艺和设备 捏合工艺
设备 — GH-200高速捏合机，北京塑料机械厂生产。
操作 —
a、 开车前清洁捏合机，全面检查并保证捏合机及其控制部分运转正常。
b、 按配方准确计量配方中各种主、辅材料，做好原料的检验。
c、将称量准确的色料、助剂投入干净的捏合机混合均匀，时间15-30分钟。
d、停车加入称量准确的抗菌剂、载体、耐候助剂、加工助剂等，开车搅拌均匀， 6-10分钟后打开出料口。
e、工作完毕清洁料缸。
造粒工艺
设备 — Φ72双螺杆挤出造粒机组，南京某厂生产。
操作 —
a、开车前准备工作：检查设备的加热开关、冷却、加油、自动控温、切粒机是否完好，检查设备各电气部件和路是否正常。
b、一切正常后接通电匙1，预热2小时，温度升到设定温度后，恒温15分钟以上。
c、接通电匙2，开动挤出机和加料料斗输送机，投入少量已捏合料，逐渐加速挤出机至预定速度，再检查一下设备运转和挤出情况，正常后可投放捏合料生产。
d、挤出机头出料正常后将机头热切刀具部分开动，推上机头切粒。
e、调节切粒机切速，使切出的粒子符合规格要求。
f、关机时先停止加料，待挤出机排空料，即机头不再出料时，拉开切粒机并停车，关挤出机，最后将电匙转至“0”，本机停车。
挤出机工艺条件
a、 加热温度
b、 螺杆转速50-100rpm
c、 切粒机转速30-60rpm
垃圾箱的性能指标
采用抗菌耐候多功能增强色母料生产的垃圾箱的性能指标应符合 CJ/T 280-2008标准的要求。讨论
我们现在研制的抗菌耐候多功能色母料添加在HDPE中生产的垃圾箱，可以满足城市一般公共卫生环保需求，千姿百态、五颜六色的塑料垃圾箱既方便了市民和游客，又保证了市容的干净整洁。但在广大乡镇农村以及国内各个不同区域，随着地区、气候与人文环境的不同，单一产品已不能满足需要，我们应该考虑生产系列化产品，如北方地区用耐低温抗菌耐候系列(-40℃) ；乡镇地区用耐特高温系列 (耐煤球灰高温) 等。
本母料由于设计研制时已考虑了各种塑料垃圾箱注塑工艺条件的不同，工作状况的差异，故在配方中考虑增加了预防措施。例如，添加内外润滑剂，保证流动性良好；添加扩散剂，保证填充剂、着色剂分散性好；添加了热稳定、光稳定助剂、辅助抗氧剂等，提高了制品的防老化、耐热性能。添加母料后无须改变原有的加工工艺。此类母料不仅具有多重功能，而且具有加工性能良好、使用方便、降低生产成本等特点，加工温度可达280℃。由于母料采用了合理的载体，保证了材料的耐热性能和加工设备的防腐性，提高了使用者的管理、运输及生产效率。 (end)
目前，国内外生产改性塑料主要有两种加工工艺。第一种是全造料法，即按配方将改性剂、塑料树脂、加工助剂等一起混合挤出造料，成为改性塑料专用料，然后直接送入塑料加工机械加工成需要的塑料制品。第二种是母料法，也就是部分造料法，即按配方将改性剂、少量塑料树脂、加工助剂等一起混合挤出造料，成为改性塑料母料，然后按配方规定的比例将母料与塑料树脂混合均匀后送入塑料加工机械加工成需要的塑料制品。我们在多元复合共混改性理论的指导下，采用母粒法生产低成本、抗菌杀菌、耐候、耐高低温的塑料多功能母料，然后把该母料按一定比例加入到生产垃圾箱的原料中，经简单搅拌就可注塑成型垃圾箱。此方法的优点是使用方便、操作简单，简化生产工艺过程，混合效果好，绿色环保，有利于提高生产效率和产品性能指标并可降低成本。
抗菌耐候、多功能增强色母料的组成
塑料垃圾箱选用的具有高冲击强度的HDPE为原料一次注塑而成整体性能好，本身就是可循环利用的环保产品。比起其它同类产品，塑料垃圾箱的生产时间比较短（一般在5分钟左右就可以生产出一个塑料垃圾箱），往往塑料垃圾箱设计时箱身都可以套叠，对产品的物流运输及仓储都可以节省空间。塑料垃圾箱箱盖填充严密，箱体日久不变形，具有抗热、防冻及耐酸、耐碱、易清洗等特点，现在被广泛使用。
在塑料多元复合共混改性理论指导下，我们对母料的各组分进行了精心配置和筛选。
配比的选择：一般母料的添加量如果超过60%，同样体积的垃圾箱由于比重上升，与不加母料的垃圾箱相比，重量增加的损失费用将超过添加母料形成的成本下降，得不偿失。综合考虑各方面因素，我们研制的母料添加比定在25%～35%之间，一般为30%，这时无机粉体在塑料中分散均匀，效果良好。 载体的选择：作为载体必须与树脂有较好的相容性、分散性、优良的成型加工性和化学稳定性，且具较高的承载能力，可最大限度地承载填充剂、抗菌剂、耐候助剂、加工助剂、着色剂等，以增加母料浓度，同时又能保证各项助剂分散良好，且母料本身光洁，内在均匀。最后我们选定了多元复合载体，以10%的质量分数承载了90%的无机粉体、抗菌剂、耐候助剂、加工助剂、着色剂等。
填充剂的选择：添加填充剂的目的主要是降低成本和适当增加垃圾箱的强度。这就要求填充剂来源充足且价格低、分散性好，可添加量大而尽可能不影响垃圾箱的各项技术指标。同时，填充剂尽量在环境友好材料中选取。在多元复合共混改性理论指导下，我们选用复配型填充剂以满足上述要求和防止粉尘大而污染环境，以及堵塞过滤网等加工缺陷。
润滑剂的应用：众所周知，填充剂的大量加入，必将导致HDPE塑料的熔融流动性直线下降，这就需要添加润滑剂恢复原有的流动性。这是因为有的垃圾箱高达1100mm，只有流动性好，才可满足正常生产条件。 耐候抗老化剂的添加：塑料垃圾箱大都在露天放置，如不采取防老化措施，塑料垃圾箱的各项机械性能物理指标将会下降，将会导致使用寿命缩短。无论是聚乙烯还是聚丙烯的抗老化添加剂和紫外线吸收剂早已工业化生产，只要加以适当搭配，就可做到成本低，抗老化效果高。
耐候颜料的选择：塑料垃圾箱除了需要杀菌抗菌效能外，还需要较高的耐候性，能耐日晒雨淋且必须经受时间考验，至少五年内，外观色彩无明显变化。为此，我们选用无机颜料和结合上述抗老化措施，添加耐候助剂，以取得期望的效果。
加工助剂的选择：添加各种加工助剂的目的是综合平衡母料的各种性能，每种加工助剂的添加量在母料中有一定范围，主要是添加了母料后使产品的各项性能基本上保持不变，以及保证工业化正常生产。主要加工助剂有：复合偶联剂、分散剂、内外润滑剂、增强剂、相容剂等。
抗菌耐候多功能增强色母料的生产工艺和设备 捏合工艺
设备 — GH-200高速捏合机，北京塑料机械厂生产。
操作 —
a、 开车前清洁捏合机，全面检查并保证捏合机及其控制部分运转正常。
b、 按配方准确计量配方中各种主、辅材料，做好原料的检验。
c、将称量准确的色料、助剂投入干净的捏合机混合均匀，时间15-30分钟。
d、停车加入称量准确的抗菌剂、载体、耐候助剂、加工助剂等，开车搅拌均匀， 6-10分钟后打开出料口。
e、工作完毕清洁料缸。
造粒工艺
设备 — Φ72双螺杆挤出造粒机组，南京某厂生产。
操作 —
a、开车前准备工作：检查设备的加热开关、冷却、加油、自动控温、切粒机是否完好，检查设备各电气部件和路是否正常。
b、一切正常后接通电匙1，预热2小时，温度升到设定温度后，恒温15分钟以上。
c、接通电匙2，开动挤出机和加料料斗输送机，投入少量已捏合料，逐渐加速挤出机至预定速度，再检查一下设备运转和挤出情况，正常后可投放捏合料生产。
d、挤出机头出料正常后将机头热切刀具部分开动，推上机头切粒。
e、调节切粒机切速，使切出的粒子符合规格要求。
f、关机时先停止加料，待挤出机排空料，即机头不再出料时，拉开切粒机并停车，关挤出机，最后将电匙转至“0”，本机停车。
挤出机工艺条件
a、 加热温度
b、 螺杆转速50-100rpm
c、 切粒机转速30-60rpm
垃圾箱的性能指标
采用抗菌耐候多功能增强色母料生产的垃圾箱的性能指标应符合 CJ/T 280-2008标准的要求。讨论
我们现在研制的抗菌耐候多功能色母料添加在HDPE中生产的垃圾箱，可以满足城市一般公共卫生环保需求，千姿百态、五颜六色的塑料垃圾箱既方便了市民和游客，又保证了市容的干净整洁。但在广大乡镇农村以及国内各个不同区域，随着地区、气候与人文环境的不同，单一产品已不能满足需要，我们应该考虑生产系列化产品，如北方地区用耐低温抗菌耐候系列(-40℃) ；乡镇地区用耐特高温系列 (耐煤球灰高温) 等。
本母料由于设计研制时已考虑了各种塑料垃圾箱注塑工艺条件的不同，工作状况的差异，故在配方中考虑增加了预防措施。例如，添加内外润滑剂，保证流动性良好；添加扩散剂，保证填充剂、着色剂分散性好；添加了热稳定、光稳定助剂、辅助抗氧剂等，提高了制品的防老化、耐热性能。添加母料后无须改变原有的加工工艺。此类母料不仅具有多重功能，而且具有加工性能良好、使用方便、降低生产成本等特点，加工温度可达280℃。由于母料采用了合理的载体，保证了材料的耐热性能和加工设备的防腐性，提高了使用者的管理、运输及生产效率。 (end)
