CN102532950B - 微粒型硅胶薄膜开口剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微粒型硅胶薄膜开口剂的制备方法，主要步骤包括：将定量硅酸钠水溶液加入反应釜内，初始反应温度下加无机酸溶液反应，调节pH值至A，凝胶后继续加无机酸溶液调节pH值至B，再经陈化、过滤、洗涤、干燥、粉碎后处理工序，得到最终产品，其中，过滤后先用去离子水洗涤直至pH值6～7，再加入易挥发的弱酸调节浆料pH值至4～5，然后向其中加入0.5%表面张力控制剂，搅拌5～10分钟后再进行喷雾干燥，所用的表面张力控制剂为非离子型硅烷分散剂或有机硅烷偶联剂。本发明方法所用原料成本低，工艺简单，提高了二氧化硅颗粒与有机聚合物的亲和程度，降低了加热减量和静电，所得产品纯度高，粒径小，性能稳定。

Description

微粒型硅胶薄膜开口剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种二氧化硅的制备方法，具体是涉及一种用于塑料薄膜开口的微粒型硅胶的制备方法。

背景技术

开口剂，是胶袋工业最常用的，不可缺少的助剂。几乎所有的胶袋，均含有开口剂。将开口剂加入塑料原料中，在薄膜及片材表面形成大量凸起的小点，形成两层之间的“架桥”现象，一方面避免了两个内壁面紧贴在一起而形成的“粘结”问题；另一方面也使空气能沿开口剂在薄膜/片材表面所形成的凸起小点之间的缝隙渗透入两层薄膜的内壁，以抵消大气压力，从而可有效地防止薄膜间的粘结和粒料间的结块，提高其抗静电、润滑性能和防湿性能，降低摩擦系数和粘结阻力，并可增加薄膜表面的光洁度，防止灰尘在制品表面的附积，生产出非常光滑的塑料成品。

可以作为开口剂的微粒有很多种，质量不一，价格相差可达几十倍。最平价的开口剂如天然滑石粉、天然二氧化硅等。但由于是天然矿物质，透光度及纯度不高，分散性方面的表现不好，因此，不可避免地会在薄膜中造成“雾气”，直接导致了体系的透明性不佳。同时，因为天然矿物质是“重质”结构的，对相同重量的开口剂来说，有效微粒总数少。

目前国际上透明度、开口效能最高的微粒型开口剂是轻质合成硅化物。由于它具有轻质结构，因此在相同重量的情况下，微粒总数远比各类重质天然矿物多。因此，有效开口成份远高于各类天然矿物。但由于优质的轻质合成硅化物有很大的比表面积，要制造成高分散开口剂母料，需要较高的技术和先进的设备。现在很多吹膜工厂开始使用高纯度的开口剂,其优点是添加量小(0.1%～0.3%),不影响薄膜的透明度，有利于提高薄膜表面的光亮度，光滑度。

目前所广泛采用的薄膜开口剂主要为气相法生产的二氧化硅，其生产过程需要使用氢氧焰，在1400℃的高温下水解，同时会产生大量氯化氢气体，腐蚀性强，对于设备的要求和环境保护的要求比较高，生产成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产成本低、所得产品纯度高，粒度均匀，分散性优良的微粒型硅胶薄膜开口剂的制备方法。

为达上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种微粒型硅胶薄膜开口剂的制备方法，主要步骤包括：将定量硅酸钠水溶液加入反应釜内，初始反应温度下加无机酸溶液反应，调节pH值至A，凝胶后继续加无机酸溶液调节pH值至B，再经陈化、过滤、洗涤、干燥、粉碎后处理工序，得到最终产品，其中，过滤后先用去离子水洗涤，直至洗涤水的pH值6～7，再加入易挥发的弱酸调节浆料pH值至4～5，然后向其中加入占所得二氧化硅质量0.2-0.9%的表面张力控制剂，搅拌5～10分钟后再进行喷雾干燥，所用的表面张力控制剂为非离子型硅烷分散剂或有机硅烷偶联剂。

所述的微粒型硅胶薄膜开口剂的制备方法，其中，反应时在搅拌状态下将定量的硅酸钠溶液加入反应釜内，初始反应温度在20-40℃下，向反应釜内加入无机酸溶液，至形成凝胶，搅拌反应1小时；然后二次加入无机酸溶液，调整pH值至3～5；再加热至50～60℃，加入氨水或氢氧化钠调节pH值至9～10；然后将悬浮液升温至80-100℃，陈化0.5～4小时；再加入无机酸溶液调节pH值至2-3，陈化3-10小时后，进行过滤、洗涤及干燥得最终产品。

所述的微粒型硅胶薄膜开口剂的制备方法，其中，所述硅酸钠水溶液的质量比为10-20%，模数3.2-3.5，铁含量低于100ppm；所述无机酸溶液为质量比为25-35%的硫酸、盐酸或硝酸水溶液。

所述的微粒型硅胶薄膜开口剂的制备方法，其得到的二氧化硅的技术指标为：

二氧化硅干基含量    ≥99.0%；

加热减量            ≤3.5%；

DBP吸收值           1.5～2.5g/g；

平均粒径          3～4μm。

本发明在喷雾干燥前添加表面张力控制剂，使二氧化硅颗粒表面的硅羟基结合了活性强的基团，反应生成硅氧烷，极大地提高二氧化硅颗粒与有机聚合物的亲和程度，通过包装之前的二次干燥工艺，降低了加热减量，降低静电。工艺简单，原料成本低，所得产品纯度高，粒径小，性能稳定。适合高档薄膜的生产和使用。

具体实施方式

一种微粒型硅胶薄膜开口剂的制备方法，其包括如下步骤：

（1）原料

硅酸钠溶液：质量比为10-20%，纯净水配置，模数3.2-3.5，铁含量低于100ppm；

无机酸溶液：质量比为25-35%，可以采用硫酸、盐酸或硝酸；

表面张力控制剂：MOMENTIVE公司生产的非离子型硅烷分散剂A1230或有机硅烷偶联剂A1810。

（2）反应

在搅拌状态下，将定量的硅酸钠溶液加入反应釜内，在20-40℃条件下加入无机酸溶液，形成凝胶后，保持搅拌，继续加入无机酸溶液，保持搅拌1小时，搅拌过程调整pH值3～5范围内；然后加热至50～60℃，加入氨水或氢氧化钠调节pH值至9～10；再将悬浮液升温至80-100℃，陈化0.5～4小时；再加入硫酸溶液调节pH值为2-3，陈化3-10小时；

（3）过滤、洗涤、干燥

过滤并用去离子水洗涤至pH值6～7，易挥发性的弱酸如乙酸调节pH值4～5，然后向浆料中加入占所得二氧化硅质量0.2-0.9%的表面张力控制剂，搅拌5～10分钟喷雾干燥，气流粉碎加工成成品。

实施例1

将2000mL质量比为13%的硅酸钠溶液加入反应釜内，在20-40℃下加入30%的硫酸溶液，形成凝胶后，加入硫酸溶液调节至pH值为4，加热至60℃，加入氨水调节pH值为10，升温至100℃，老化3小时；加入硫酸溶液调节pH值为3，陈化3小时；过滤并用去离子水洗涤至pH值为7，电导率26μS/cm，得到的二氧化硅水悬浮液880克，按照HG/T3065-2008测量其固含量为25%，在浆料中加入乙酸调节pH值为4，向浆料中加入1.1克MOMENTIVE公司出产的有机硅烷偶联剂A1810作为表面张力控制剂,搅拌10分钟喷雾干燥，气流粉碎加工成品，并通过XSJ-150型旋流闪蒸干燥机二次干燥后包装,得到其成品200克，为A。

实施例2

按实施例1叙述的方法制备微粒型硅胶薄膜开口剂，与实施例1不同的是：加入1.8克的表面活性剂，表面活性剂采用MOMENTIVE公司生产的有机硅烷偶联剂A1810，得到200克成品，为B。

实施例3

按实施例1叙述的方法制备微粒型硅胶薄膜开口剂，与实施例1不同的是：加入0.44克的表面活性剂，表面活性剂采用MOMENTIVE公司生产的非离子型硅烷偶联剂A1230，得到200克成品，为C。

实例4（对比实施例1）

将2000mL质量比为13%的硅酸钠溶液加入反应釜内，加入30%的硫酸溶液，形成凝胶后，加入硫酸溶液调节至pH值为4，加热至60℃，加入氨水调节pH值为10，升温至100℃，老化3小时；加入硫酸溶液调节pH值为3，陈化3小时,过滤，洗涤至电导率33μS/cm，喷雾干燥后粉碎成为成品，得到220克成品，为D。

实例5（对比实施例2）

按实施例2叙述的方法制备微粒型硅胶薄膜开口剂，与实施例2不同的是：使用质量比为10%的硅酸钠溶液加入反应釜内，加入35%的硫酸溶液，得到成品150克，为E。

测试其应用效果：

将50mL工业白油与50kg聚丙烯原料混合后，按聚丙烯原料质量比的0.1%添加开口剂（实施例1-5中开口剂分别标识为A、B、C、D、E）,同时将进口W.R.Grace公司使用硅酸盐为原料，生产的Sylobloc45开口剂产品（该产品作为薄膜开口剂在薄膜领域的应用领域较广，但是价格昂贵，另外，该产品pH值呈酸性）标识为F，共同进行比对。

使用设备：

高速混合机           GH-100DL

平行同向双螺杆挤出机 TE65

吹膜机               SJ45-25L

检测设备：

摩擦系数仪      FMX-1

拉伸强度测定仪  XLW

光电雾度计      WGW

激光粒度分布仪  JL1166

光泽度计        MN268

从表格内的对比结果看出，本发明的硅胶薄膜开口剂应用于聚丙烯薄膜中，拉伸强度、透光率和雾度都较现有开口剂有所提高；摩擦系数显著降低，使得开口性能获得提高；加热减量较低，降低了静电、消光效率较好，产品纯度高，粒径小，性能稳定，并且产品为中性。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限定。凡本领域的技术人员利用本发明的技术方案对上述实施例作出的任何等同的变动、修饰或演变等，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种微粒型硅胶薄膜开口剂的制备方法，主要步骤包括：在搅拌状态下将定量的硅酸钠溶液加入反应釜内，初始反应温度在20-40℃下向反应釜内加入无机酸溶液，至形成凝胶，搅拌反应1小时；然后二次加入无机酸溶液，调整pH值至3～5；再加热至50～60℃，加入氨水或氢氧化钠调节pH值至9～10，再经陈化、过滤、洗涤、干燥、粉碎后处理工序，得到最终产品，其特征在于：

过滤后先用去离子水洗涤直至洗涤水的pH值6～7，再加入易挥发的弱酸调节浆料pH值至4～5，然后向其中加入占所得二氧化硅质量0.2-0.9%的表面张力控制剂，搅拌5～10分钟后再进行喷雾干燥，所用的表面张力控制剂为非离子型硅烷分散剂或有机硅烷偶联剂。

2.根据权利要求1所述的微粒型硅胶薄膜开口剂的制备方法，其特征在于：

所述陈化步骤为：在调节pH值至9～10后，将悬浮液升温至80-100℃，陈化0.5～4小时；再加入无机酸溶液调节pH值至2-3，陈化3-10小时。

3.根据权利要求1所述的微粒型硅胶薄膜开口剂的制备方法，其特征在于：

所述硅酸钠溶液的质量百分比为10-20%，模数3.2-3.5，铁含量低于100ppm；所述无机酸溶液为质量百分比为25-35%的硫酸、盐酸或硝酸水溶液。