矿用阻燃管材环保新材料制备方法.docx
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矿用阻燃管材环保新材料制备方法
矿用阻燃管材环保新材料制备方法
鉴定材料
济宁中艺橡塑有限公司
二O一三年一月
鉴定材料之一
矿用阻燃管材环保新材料制备方法
鉴定大纲
鉴定委员会
济宁中艺橡塑有限公司
二O一三年一月
鉴定大纲
一、项目名称：
矿用阻燃管材环保新材料制备方法
二、项目来源：
济宁市任城区科技计划项目
三、项目内容：
通过添加不同的助剂，改变一些技术工艺条件，调整阻燃母料在矿用管材生产中的添加量，研究开发具有环保、经济实用的矿用管材阻燃母料。
运用三元复合理论，将载体树脂、填料、助剂有机结合，挤出、造粒、风冷、筛选，得到最终产品。
炼胶机升温-----加入载体树脂-----加入填料、助剂------双螺杆挤出机挤出-----热切------造粒------风冷------筛选-----产品。
四、项目起至时间：
2012年1月—2012年12月
五、项目承担单位：
济宁中艺橡塑有限公司
六、鉴定材料及提供单位
资料名称
1、鉴定大纲
2、工作报告
3、技术报告（加工工艺及流程）
4、用户使用情况
5、效益分析报告
6、产品检验报告
专利申请受理通知书
七、鉴定程序
1、成立鉴定委员会
2、讨论通过鉴定大纲
3、听取“工作报告”
4、听取“技术报告”
5、听取“效益分析报告”
6、专家质疑
7、讨论并形成鉴定意见
8、鉴定委员签字
鉴定材料之二
矿用阻燃管材环保新材料制备方法
工作报告
济宁中艺橡塑有限公司
二O一三年一月
工作报告
一、项目的目的和意义
传统卤系阻燃母料成本高昂，添加入管材制品中，燃烧时产生有毒烟雾。
红磷阻燃母料成本便宜，燃烧无烟无毒。
本项目生产的阻燃母料采用高效、环保的无卤阻燃剂，通过特殊的表面处理技术及高分子共混改性技术相结合，产品具有添加量低、高阻燃性、堆积密度小、通用性高、分散性好等特点。
二、组织领导和保障措施
（一）组织领导
1、领导小组
济宁市中艺橡塑有限公司安排专人担任项目实施人，作为项目的法人及用户代表。
项目实施进程中为决策、指挥、执行和用户代表，以及对内谈判与联络等均由该人负责，并及时的向公司汇报进展情况。
采购设备所需的招标或询价文件应由专人负责编制，其技术部分由技术顾问协助编制。
组织结构如下：
2、课题组名单
序号
姓名
性别
年龄
文化程度
毕业学校
所学专业
毕业时间
现从事专业
职称/职务
备注
1
李文艺
男
45
硕士
青岛科技大学
化工
1990
化工
总经理/工程师
2
常信江
男
44
硕士
青岛科技大学
化工
1990
化工
技术部经理/工程师
3
马玉成
男
45
硕士
青岛科技大学
橡塑机械
1990
化工
副总经理/工程师
4
李娟
女
36
本科
西北轻工业学院
皮革
1993
化工
工程师
5
李中华
男
36
本科
菏泽学院
化工
1994
化工
技术部副经理
6
柳康花
女
29
本科
山东农业大学
园艺
2005
化工
质检部
7
刘利玲
女
28
本科
菏泽学院
信息工程
2005
化工
技术部
8
李小华
男
42
本科
西安交通大学
高分子
1995
化工
研发部
（二）保障措施
1、背景基础
本公司技术力量雄厚，充分发挥自身的自身专业技术优势，并与青岛科技大学及齐鲁石化树脂研究所建立了长期的友好合作关系，致力于科研成果的转化和新产品开发。
公司在国内相关行业已确立了领先地位，并有多项技术填补国内空白、多种产品替代进口，取得了良好的经济效益跟踪新技术的发展趋势，持续不断的研制，开发新产品。
2、研发设施及场地
本公司位于济宁市任城经济开发区，占地3万余平方米，共有员工120人，其中工程师10人。
公司拥有六套德国科倍隆公司的先进同向双螺杆挤出机生产线，建立了完整的工艺质量管理体系，集研发、生产、营销于一体形成了专用色母，通用色母，功能母粒，染色造粒，塑料专用料五大系列体系，年生产量30000吨。
三、研究过程概述：
1、研究主要内容：
本项目生产的阻燃母料采用高效、环保的无卤阻燃剂，通过特殊的表面处理技术及高分子共混改性技术相结合，产品具有添加量低、高阻燃性、堆积密度小、通用性高、分散性好等特点。
2、研究思路
（1）填料的选择
塑料薄膜的透明性，只取决于透光率。
塑料薄膜的透光率可达91%，而塑料薄膜的透光率由折光率决定的，如聚乙烯的折光率是1.55。
只要加入的填料的微小晶体的折光率接近1.55，则两者结合可以保证透明。
过高或过低都会损害透光率。
我们之所以选择元明粉作为透明薄膜母料中的填充母料是因为我们经过大量的试验筛选后发现元明粉晶体的折光率是1.54，是所有无机粉体材料中最接近聚乙烯的折光率，而聚乙烯的折光率是1.55。
只有当两者的折光率相等时才能保证透光率不降低。
因为试验发现碳酸钙的折光率是1.59，与聚乙烯的折光率1.55相差较大，当碳酸钙添加到聚乙烯薄膜中时会出现薄膜变得不透明了，透光率明显下降。
因为最薄的膜小于10微米，所以选择2000~2500目元明粉为生产透明薄膜母料的填料。
其平均粒径为5~8微米，小于膜的厚度。
同时2000~2500目的元明粉还具有无机刚性粒子增韧作用。
（2）载体树脂的选择
作为载体树脂，必需与薄膜使用的树脂种类有很好的相容性，不管是高压聚乙烯，低压聚乙烯还是线性聚乙烯。
还要考虑流动性，要有相近的熔体流动速率。
此外，还要具备良好的分散性，成型加工性，化学稳定性和较高的承载能力，以最大限度承载各种助剂。
因此本发明选择低密度聚乙烯树脂做载体。
（3）偶联剂的选择
无论是钛酸酯偶联剂还是铝酸酯偶联剂，有机链段短，与基体作用小，对材料力学性能的提高有限，满足不了发展需要。
稀土元素独特的外电子层结构决定了其化合物具有很多奇特的功能。
由于单独使用稀土偶联剂成本比较高，经过试验发现采用稀土偶联剂低，因此我们是采用稀土偶联剂和亚磷酸酯偶联剂复配使用。
在试验中还发现如果采用钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂处理元明粉后做出的透明薄膜母料和低密度聚乙烯一起吹膜后雾度很大，看上去雾朦朦的，不透明。
（4）加工助剂的选择
添加各种加工助剂的目的是综合平衡透明薄膜母料的各种性能以及保证加工性。
有：
乙烯—辛烯共聚物、α—甲基苯乙烯聚合物、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、单甘酯、白油。
乙烯—辛烯共聚物的加入则增加了低密度聚乙烯的高填充料负荷能力。
乙烯—辛烯共聚物包覆在元明粉微粒表面，形成外软内硬的复合粒子再加入到低密度聚乙烯塑料中去就可以取得很好的性能，最重要的是在保证刚性，强度的同时，保证材料的韧性。
α—甲基苯乙烯聚合物的加入使得在加工过程中，具有塑化快、降低塑化温度和挤出阻力，改善流动性，能保持和改善制品的物理性能，增加填充料量，提高制品的光洁度和色泽稳定性。
硬脂酸锌的加入使得元明粉能够均匀的分散在透明薄膜母料中。
聚乙烯蜡的加入是起润滑剂的作用，保证物料能够顺利的从同向双螺杆造粒机中挤出造粒。
单甘酯的加入也是起润滑作用并且能使薄膜的雾度降低，薄膜表面光亮。
白油的加入和硬脂酸锌一起起到分散剂的作用，并且也有润滑的作用。
鉴定材料之三
矿用阻燃管材环保新材料制备方法
技术报告
济宁中艺橡塑有限公司
二O一三年一月
技术报告
一、概述
济宁中艺橡塑有限公司，是“中国塑料加工工业协会”和“中国染料工业协会色母粒专业委员会”会员企业，本公司位于济宁市任城经济开发区，占地3万余平方米，共有员工120人，其中工程师10人。
公司拥有先进的同向双螺杆挤出机生产线，建立了完整的工艺质量管理体系，集研发、生产、营销于一体形成了专用色母，通用色母，功能母粒，染色造粒，塑料专用料五大系列体系，年生产量30000吨。
公司成立以来，充分发挥自身的自身专业技术优势，并与青岛科技大学及齐鲁石化树脂研究所建立了长期的友好合作关系，致力于科研成果的转化和新产品开发。
公司在国内相关行业已确立了领先地位，并有多项技术填补国内空白、多种产品替代进口，取得了良好的经济效益跟踪新技术的发展趋势，持续不断的研制，开发新产品。
经验丰富的技术研发人才及高素质的管理人员，保证公司给客户提供优良的售前服务和强有力的售后支持。
公司坚持以市场为导向，随时为客户定做个性化产品。
公司坚持“质量、诚信、创新、快速”的企业宗旨，以“诚信双赢”为经营理念，以“客户满意为目的”为质量目标，全力满足客户的需求。
客户的需求是我们工作的动力，公司全体同仁热诚欢迎国内外广大客户光临指导，诚信合作，共同发展。
二、技术路线
（1）以有机包覆、三元共混理论为核心，构筑载体树脂/热塑性弹性体/元明粉三元复合体系配方。
（2）茂金属共混理论，使用进口8个碳的茂金属聚乙烯（Mpe）与载体树脂低密度聚乙烯共混。
（3）使用单甘酯，增加薄膜光亮性。
（4）采用通用辅助设备，使树脂在其中提前熔化。
（5）采用了预塑化、预混合工艺。
在改性设备—高冷搅机组中先由分散剂、偶联剂包覆粉体表面，再用热塑性弹性体包覆，最后使用熔化的（或粉末化的）树脂进行包覆。
使得高填充量达80%的无机粉体与各种树脂，助剂充分分散、混合，于是树脂实现了预塑化的目的，进入双螺杆挤出机后，容易塑化成型，使母料从外观到内部质量都达到最好。
（6）使用复合偶联剂的工艺，对于无机粉体，特别是元明粉在高、冷搅机中的改性工艺，决不是采用普通一种偶联剂方法，而是先加分散剂白油，再加铝酸酯偶联剂，最后还要加上稀土偶联剂，成为一种复合偶联剂，以克服弱界面现象使界面结合最牢，表面处理效果最好。
三、实验结果及分析：
1、提高产量
在工厂中吹制等厚薄膜且挤出机螺杆转速相同的条件下，添加10份，15份，20份透明薄膜母料后，吹塑薄膜牵引速度逐渐加快，挤出量逐渐增加，按此牵引速度，若添加15份母料，则挤出量可增加5%以上。
挤出量的增加，还可以提高产量，降低成本。
2、开口性
薄膜中元明粉的存在使薄膜的开口性异常优良，而且随着元明粉含量的的增加，开口性将起来越好。
3、分散性
在透明薄膜母料中，经过亚磷酸酯偶联剂和稀土偶联剂处理的元明粉微小晶体，可以进入低密度聚乙烯大分子链中，减少了元明粉微细颗粒间的团聚现象和不断分层的弱界面现象，使元明粉均匀分散在低密度聚乙烯薄膜中。
具体表现在薄膜外观上无明显晶点、僵块和斑块。
4、转光性和散射光性
元明粉晶体对可见有选择性，它吸收红外光，不吸收紫外光，屏蔽紫外光。
这种光学性能对农业有益，做成农地膜，大棚膜可以增加地温，减少病虫害，可称为转光膜。
元明粉加入薄膜后，还会增加折射光，变直射为折射，也对植物生长有利。
5、经济性
透明薄膜母料使用元明粉/乙烯—辛烯共聚物/低密度聚乙烯三元复合体系，成本比树脂低一半。
在低密度聚乙烯料中母料加入20%后，可降低成本1000多元/吨，这是透明薄膜母料的最大优点。
序号
母料添加比例
%
薄膜厚度
mm
拉伸强度/MPa
伸长率/%
成本比较
元/吨
纵向
横向
纵向
横向
1
0
0.01
76.08
53.25
130.86
395.5
12000
2
20
0.01
78.47
41.21
98.3
291.68
10800
3
30
0.01
53.26
31.32
74.2
327.28
10200
GB13735—92
纵/横≥1.3
纵/横≥120
6、方便性
生产时，均不要求改变原设备，原工艺，原配方。
只要把母料按比例加入（等量减少树脂）混合后，就能生产，这种方便性也是母料的一大特点。
四、工艺流程（见附图）
（1）混料：
把元明粉加入到高混机内高速搅拌并加热到110℃之后，分三次加偶联剂包覆，其次加入分散剂，再次加入线性低密度聚乙烯及乙烯醋酸乙烯共聚物混合均匀放料。
（2）挤出：
挤出机型：
65×48D
温度设定：
140150155160165170175
螺杆转速：
300—500rpm
喂粒转速：
30rpm
风冷模面热切，切粒机转速：
1000rpm
过滤网：
100目3层
真空度：
0.4
附图：
同向螺杆挤出机
五、本方法独特优点：
本发明与现有无机粉体母粒相比有如下独特优点：
1、用本发明制造的聚烯烃全透明母粒是透明或半透明的，添加到塑料制品中不影响制品的透明性和色泽，几乎与原全新料一样，这是其它任何粉体不可比拟的。
用其它粉体所制成母粒加入到塑料制品特别是厚制品中，发白发污消光，严重影响制品的外观美。
2、用本发明制造的聚烯烃全透明母粒比重较低，是目前无机粉体母粒中最轻的，具有优良的性价比。
3、用本发明所制造的聚烯烃全透明母粒，添加到塑粒制品中，能够节省一部分树脂，能显著降低制品的成本，节省了不可再生资源，而且符合环保的要求。
本发明的效益如下：
1、与新料相比不改变制品色泽，大幅度降低塑料制品成本，例如在制品中添加20%本母粒，制品色泽透明性不降低，成本可降低1200—1600元左右。
2、提高单位时间内的产量。
3、分散性良好：
经过偶联剂处理包覆的元明粉，减少了微细颗粒间的团聚，使元明粉均匀分散在制品中，具体表现外观晶莹细腻半透明，无明显晶点、僵块和云斑。
4、对于膜制品由于元明粉及硬脂酸锌的存在，增加开口性。
5、对于膜制品，减少应力发白现象，提高制品的档次。
应力发白现象是客户所不愿看到的。
六、测试条件、方法、结果
1、力学性能
为了检验透明薄膜母料的力学性能，本发明做了试验母料不同添加量的影响，见表1
添加不同比例透明薄膜吹膜厚度与力学性能测试结果：
序号
母料添加比例
%
厚度
mm
拉伸强度/MPa
伸长率/%
纵向
横向
纵向
横向
1
0
0.01
76.08
53.25
130.86
395.5
2
20
0.01
78.47
41.21
98.3
291.68
3
30
0.01
53.26
31.32
74.2
327.285
GB13735—92
纵/横≥1.3
纵/横≥120
从表1可知，添加母料后薄膜力学性能有影响，基本符合国标，建议使用比例为20%。
另外，撕裂强度多次试验证明均大于纯树脂吹的膜，从80/100提高到80/110或80/120。
2、初始光学性能
对于使用透明薄膜母料以后薄膜的初始光学性能，本发明进行测试，结果见
表20.01mm薄膜光学性能测试数据：
序号
添加母料比例/%
薄膜厚度
mm
透光率/%
雾度/%
1
0
0．012
91．60
10．21
2
20
0．012
91．40
39．10
3
30
0．012
91．20
54．10
从表2可知，添加20~30%透明薄膜母料后，薄膜的透光率几乎不受影响，所以称为透明薄膜母料。
但随着母料加量增加，雾度逐渐增加。
鉴定材料之五
矿用阻燃管材环保新材料制备方法
经济效益报告
济宁中艺橡塑有限公司
二O一三年一月
一、直接经济效益
该产品自投入生产以来，年产量5000吨，每吨利税1000元，年利税可达500万。
二、社会效益
下游塑料制品厂家按20%加入本产品，可生产塑料制品25000吨，这相当于节省不可再生资源5000吨。
每吨可降低生产成本1200元。
可为客户节省成本3000万元，同时节省聚烯烃树脂5000万元。
因为透明填充母料的加入使塑料制品增加了环保化的功能，有利于填埋时降解，焚烧时减少滴落及有害气体，进而减少了白色污染。
鉴定材料之六
矿用阻燃管材环保新材料制备方法
产品检验报告
济宁中艺橡塑有限公司
二O一三年一月
1、透明母料检验报告
样品名称
透明母料
取样方式
随机
批数量
10000KG
试验日期
项目
实测值
外观
半透明均匀颗粒
主含量
≥80%
熔体指数
2g/10min
密度
1.2g/cm3
分散性
良好
检测结论
备注
检验人：
质检负责人：
2、含透明母料薄膜力学性能测试报告：
序号
母料添加比例
%
厚度
mm
拉伸强度/MPa
伸长率/%
纵向
横向
纵向
横向
1
0
0.01
76.08
53.25
130.86
395.5
2
20
0.01
78.47
41.21
98.3
291.68
3
30
0.01
53.26
31.32
74.2
327.285
GB13735—92
纵/横≥1.3
纵/横≥120
3、含透明母料薄膜光学性能测试报告：
序号
添加母料比例/%
薄膜厚度
mm
透光率/%
雾度/%
1
0
0．012
91．60
10．21
2
20
0．012
91．40
39．10
3
30
0．012
91．20
54．10
升级会员 