高性能填充母料超分散偶聯劑－SP-1013
1、產品描述
碳酸鈣（CaCO3）等廣泛應用于聚烯烴（PP/PE）、熱塑性彈性體、各類橡膠等制品中，由于無機粉體親水性，與有機聚合物相容性差，通常要對無機粉體表面進行改性。目前，CaCO3粉體表面改性主要改性劑有：
• 硬脂酸 • 鈦酸酯偶聯劑
• 鋁酸酯偶聯劑 • 聚乙烯蠟（PE蠟）
• 酰胺蠟
這些改性劑解決無機粉體與有機聚合物的親和性，但未從而、解決無機粉體在高分子聚合物基體中有效分散，從而給應用帶來了：
• 加工熔體粘度高；
• 無機粉體在聚合物中的分散性差；
• 降低復合材料的韌性和強度。
鈦酸酯偶聯劑和鋁酸酯偶聯劑的偶聯效果好硬脂酸和蠟，而在粉體處理中得到應用。但鈦酸酯偶聯劑和鋁酸酯偶聯劑微量水份即失效，所以預先對粉體進行高溫脫水，污染嚴重，而且能耗高。
SP-1013是一款于碳酸鈣（CaCO3）、硅灰石表面處理的新型超分散偶聯劑，用其處理的無機粉體可用于聚烯烴（PP/PE）、熱塑性彈性體、各類橡膠，應用于聚烯烴功能性填充母料配方中。
SP-1013超分散偶聯劑，無機粉體在高分子聚合物基體具有良好的自分散功能。而且部分SP-1013分子鏈段可放在聚烯烴結晶區，部分分子鏈段與聚烯烴非結晶區相容性較好，從而實現：
• 加工流動性優；
• 無機粉體在高分子聚合物中良好的自分散性；
• 提高聚烯烴的拉伸強度、彎曲模量和剛性；
• 提高聚烯烴，聚丙烯（PP）的沖擊韌性；
• 提高的填充量。
SP-1013超分散偶聯劑耐水性良好，處理無機粉體不需要高溫脫水，這對于填充母料的制造減少設備投入，也省去了脫水工藝。
綜上所述，SP-1013超分散偶聯劑使用方便，對功能填充母料工藝簡潔。同時賦予無機粉體較好的加工流動性、分散性，復合材料的力學性能變好。
2、SP-1013超分散偶聯劑性能指標
項 目
指 標
外 觀
淡黃色流動液體
有效成分（%）
～100
粘度（25℃、mPa·s）
12000±1500
含水量（≤，%）
0.5
酸值（mgKOH/g）
40～60
3、SP-1013使用量及使用方法
（1）SP-1013使用量
SP-1013基于CaCO3粉體量0.6%～1.2%：
1250目重質CaCO3：0.6%～0.8%
2000目重質CaCO3：0.8%～1.0%
3000目重質CaCO3：1.0%～1.2%
輕質CaCO3：1.0%～1.2%
（2）粉體表面處理
將CaCO3投入高混機，開啟攪拌，投入計量的SP-1013，混合至100～110℃，出料，即為功能CaCO3。
（3）SP-1013在功能填充母料中的使用
在使用SP-1013分散偶聯劑時，可去掉配方中的硬脂酸、鋁酸酯偶聯劑、硬脂酸鋅，同時去掉部分PE蠟或石蠟（白油），PE蠟或石蠟（白油）減少量根據物料捏合成團情況以及捏合電流情況來確定。SP-1013超分散偶聯劑在功能填充母料中的使用有兩種方法：
（a）原位法
將載體樹脂、PE蠟、石蠟、CaCO3及SP-1013投入捏合機（或高混機），攪拌升溫捏合成團，然后擠出造粒。
（b）預混法
將CaCO3投入（捏合機或高混機）攪拌加入計入量SP-1013，混合至70℃～80℃，然后投入載體樹脂、PE蠟、石蠟（白油）等物料，捏合成團，然后造粒。
我們推薦預混法。
4、SP-1013超分散偶聯劑的應用
4·1 SP-1013超分散偶聯劑降粘特性
將有機處理過的CaCO3分散在白油中，測試體系中的粘度值是評估分散劑（偶聯劑）的分散性能重要的方法之一。
表4·1a CaCO3表面處理配方表
|
序 號 |
TAS-2A |
NDZ-201 |
AS-200 |
S-180 |
SP-1013 |
|
重質CaCO3 （2000目） |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
|
酰胺分散劑（TAS-2A） |
1.5 |
－ |
－ |
－ |
－ |
|
鈦酸酯偶聯劑（NDZ-201） |
－ |
1.2 |
－ |
－ |
－ |
|
鋁酸酯偶聯劑（AS-200） |
－ |
－ |
1.2 |
－ |
－ |
|
硬脂酸 （1018） |
－ |
－ |
－ |
1.0 |
－ |
|
SP-1013分散劑 |
－ |
－ |
－ |
－ |
0.6 |
重質CaCO3改性工藝：將重質CaCO3投入高混機，攪拌至120℃脫水，分別投入分散劑（或偶聯劑），混合至要求溫度，放料，冷卻。
酰胺分散劑（TAS-2A）： 不需脫水，混合溫度：150℃
鈦酸酯偶聯劑（NDZ-201）： 需脫水，混合至130℃
鋁酸酯偶聯劑（AS-200）： 需脫水，混合至130℃
硬脂酸： 不需要脫水，混合至110℃
SP-1013分散劑： 不需要脫水，混合至100℃～110℃
將改性的CaCO3按：改性CaCO3/白油=70/100混合均勻，用NDZ-5S數字旋轉粘度計測試粘度。
表4·1b 改性CaCO3粘度值
|
項 目 |
TAS-2A |
NDZ-201 |
AS-200 |
S-180 |
SP-1013 |
|
旋轉粘度 （25℃，mPa· s） |
1205 |
1430 |
1550 |
1470 |
70 |
從表4·1b表明：SP-1013具有良好的降粘性，同時，SP-1013超分散偶聯劑耐水性好，使用方便。
4·2 SP-1013超分散劑在光纖電纜料中應用
表4·2a 光纖電纜料配方表
|
序 號 |
TAS-2A |
NDZ-201 |
AS-200 |
SP-1013 |
|
PE樹脂 |
100 |
100 |
100 |
100 |
|
EVA |
75 |
75 |
75 |
75 |
|
CaCO3（2.5μm） |
150 |
150 |
150 |
150 |
|
酰胺分散劑（TAS-2A） |
1.5 |
－ |
－ |
－ |
|
鈦酸酯偶聯劑（NDZ-201） |
－ |
1.5 |
－ |
－ |
|
鋁酸酯偶聯劑（AS-200） |
－ |
－ |
1.5 |
－ |
|
SP-1013分散劑 |
－ |
－ |
－ |
0.9 |
按上述配方擠出造粒，拉線性能測試。
表4·b 光纖電纜料力學性能表
|
序 號 |
抗拉強度（MPa） |
斷裂伸長率（%） |
|
酰胺分散劑 （TAS-2A） |
9.2 |
72.0 |
|
鈦酸酯偶聯劑 （NDZ-201） |
8.26 |
65 |
|
鋁酸酯偶聯劑 （AS-200） |
8.13 |
55 |
|
SP-1013分散劑 |
13.0 |
112 |
SP-1013分散劑在PE電纜中，提高拉伸強度和斷裂伸長率，而且使用SP-1013分散劑電纜母料的熔融指數大于其它分散劑，擠出線纜生產率高30%，線纜表面光澤性好。
4·3 SP-1013超分散劑在功能填充母料中的應用
目前，在填充母料中使用鋁酸酯偶聯劑。
表4·3a 功能填充母料配方表
|
原料 |
傳統填充母料配方 |
SP-1013母料配方 |
|
載體樹脂 |
12 |
12 |
|
PE蠟 |
2.0 |
2.0 |
|
石蠟 |
2.0 |
－ |
|
硬脂酸 |
1.0 |
－ |
|
鋁酸酯偶聯劑 |
1.0 |
－ |
|
硬脂酸鋅 |
1.0 |
－ |
|
SP-1013分散劑 |
－ |
0.5 |
|
重質碳酸鈣（2000目） |
81 |
85 |
備注：載體樹脂，LLDPE，熔融指數，16～20g/10min（190℃/2.16kg）
HDPE，熔融指數，16～20g/10min（190℃/2.16kg）
共聚PP，熔融指數，16～20g/10min（230℃/2.16kg）
傳統填充母料工藝：將重質碳酸鈣投入高混機，攪拌升溫至120℃脫除水，投入鋁酸酯偶聯劑，攪拌改性5min，再投入載體樹脂、PE蠟、石蠟、硬脂酸、硬脂酸鋅捏合成團，擠出造粒。
SP-1013母料工藝A（預混法）：將重質CaCO3和SP-1013分散劑投入高混機，預混5min，再投入載體樹脂、PE蠟捏合成團，擠出造粒。
SP-1013母料工藝B（原位法）：將重質CaCO3、SP-1013分散劑、載體樹脂、PE蠟投入高混機，捏合成團，擠出造粒。
表4·3b 傳統母料和SP-1013分散母料熔融指數
|
載體樹脂類型 |
傳統母料熔融指數 |
SP-1013分散熔融指數 |
|
LLDPE |
1.8g/10min（190℃/2.16kg） |
6.0g/10min（190℃/2.16kg） |
|
HDPE |
0.8g/10min（190℃/2.16kg） |
3.2g/10min（190℃/2.16kg） |
|
無規共聚PP |
1.2g/10min（230℃/2.16kg） |
7.3g/10min（230℃/2.16kg） |
① 在PE母料造粒過程中，傳統母料捏合電流140A，SP-1013分散母料捏合電流90A。說明SP-1013分散母料熔體粘度低。
② 外觀：傳統母料密實度低，易碎，SP-1013分散母料密實度高，強度高。
③ 成本：SP-1013分散母料原料成本比傳統母料低約150元/噸～200元/噸，而且能耗低，省去了污染、能耗的碳酸鈣脫水工藝段。
4·4 傳統母料與SP-1013分散母料在聚烯烴中應用
4·4·1 母料在HDPE雙壁波紋管中應用
· 產品規格：Dn300×SN4
· 傳統母料/HDPE=30/70配料
· SP-1013母料/HDPE=50/50配料
表4·4·1a HDPE雙壁波紋管檢測數據
|
項 目 |
傳統母料 |
SP-1013分散母粒 |
|
擴口拉伸強度（MPa） |
13.3 |
15.4 |
|
斷裂伸長率（%） |
12.6 |
17.7 |
|
環剛度 |
2.89 |
3.95 |
|
環柔性 |
無破壞、無反向彎曲 |
無破壞、無反向彎曲 |
|
落錘沖擊 TIR≤10%，（12/12通過) |
7/12未通過 |
12/12通過 |
SP-1013分散母料比傳統母料用量增加60%，其拉伸強度、斷裂伸長率、環剛度、落錘沖擊比傳統母料好，SP-1013超分散偶聯劑實現韌性和強度同步提高。
4·4·2 母料給水用聚乙烯（PE）管材中應用
· 產品規格：PE100 dn40×3.0×6000
· 傳統母料/PE-100=10/90
· SP-1013分散母料/PE-100=25/75
表4·4·2a 給水用聚乙烯（PE）管材檢測數據
|
產品規格 PE100 dn40×3.0×6000 |
傳統母料 |
SP-1013分散母料 |
||
|
序號 |
檢測項目 |
技術要求 |
檢測結果 |
檢測結果 |
|
1 |
顏色 |
藍色條黑管 |
黑色 |
黑色 |
|
2 |
外觀 |
|
符合 |
符合 |
|
3 |
長度（m） |
6 |
6.01 |
6.01 |
|
4 |
平均外徑及偏差（mm） |
40～40.4 |
40.2 |
40.1 |
|
5 |
厚度及偏差（mm） |
3.0～3.5 |
3.0～3.2 |
3.0～3.1 |
|
6 |
靜液壓強度MPa(20℃，100h） |
無破裂、無滲漏 |
15h破裂 |
合格 |
|
7 |
斷裂伸長率（%） |
≥350 |
140 |
370 |
|
8 |
氧化誘導時間（200℃，min） |
>20 |
21.6 |
29.5 |
傳統母料在耐壓PE供水管是不能使用，主要是傳統母料在耐壓方面無法滿足使用要求。而SP-1013分散母料可以滿足PE供水管的要求
4·4·3 SP-1013分散母料在其它領域的應用
（a）中小型或大型注塑制品，如塑料周轉箱、儲物箱、塑料托盤、PE桶、PP桶等制品，可提高制品缺口沖擊韌性和力學模量，降低材料低溫脆性。
（b）汽車配件制品，如小汽車保險杠、儀表板、方向盤和座椅等塑料，可有效減少彈性體用量，提高力學模量，降低材料制造成本。
（c）擠出制品，如HDPE或PP 的下水管、煤氣管、纏繞管等塑料管道。可提高管道的耐環境應力開裂性，并有效提高制品環剛度和低溫沖擊韌性。
（d）塑料薄膜和扁絲制品，可提高改性制品的強度、挺度、防滑性能、柔韌性和手感，提高改性制品的品質。
5、SP-1013超分散偶聯劑包裝規格
SP-1013包裝：桶裝，180kg/桶和25kg/桶。
采購：高性能填充母料超分散偶聯劑－SP-1013
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