專利名稱：一種pvc專用功能填料超細活性碳酸鈣的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種超細活性碳酸鈣的制備領域，具體地說，尤其是一種PVC專用功能填料超細活性碳酸鈣的制備方法。
背景技術：
PVC是一種用途廣泛的通用塑料，其平均消耗量僅次于聚乙烯居第二位。在PVC的加工過程中，為了降低生產成本，同時提高PVC制品的尺寸穩定性、沖擊強度和韌性，通常加入無機粉體碳酸鈣以提高塑化性能。但是加入碳酸鈣粉體后，不但加工性能下降，而且使制品的理化性能降低。為了改善PVC制品的性能，在制造過程中，通常加入經活化處理的碳 酸鈣，就能明顯提高PVC制品的理化性能。因此對碳酸鈣進行活化處理，使碳酸鈣在PVC中起到較好的分散增強增韌作用，成為人們研究的熱點。對碳酸鈣進行活化處理的方法有偶聯劑表面處理和有機酸表面處理。經處理后的產品，作為PVC的填充料，對PVC制品的增強增韌效果有限。經研究只有對碳酸鈣原生粒子進行高聚物均勻包覆處理，才能最大限度的提高PVC制品的增強增韌效果。廣東中山大學發明專利“增韌型碳酸鈣填充聚丙烯的制備方法”公開了一種以丙烯酸酯類聚合物的單體加引發劑后與填料及聚丙烯粉用球磨法混合均勻，該法是在納米碳酸鈣干粉時處理，由于納米碳酸鈣干粉的團聚問題，不可能在原生粒子的表面進行包覆。華東理工大學采用熔融共混法制備PMMA接枝改性納米CaC03，該法也是在碳酸鈣干粉的基礎上與高聚物共混，同樣由于碳酸鈣在干燥過程中不可避免地產生團聚現象，也難于達到原生粒子上的均勻包覆。北京化工大學將甲基丙烯酸甲酯(簡稱MMA)、丙烯酸丁酯(簡稱BA)雙單體在納米碳酸鈣粒子存在下的水相懸浮液中進行無皂乳液聚合，制備納米碳酸鈣聚合物復合微粒，該法雖然避免了碳酸鈣在干燥后進行處理所產生的團聚現象，但要在碳酸鈣漿料的懸浮液中進行高分子單體的乳液聚合，工藝復雜，不利于工業化生產。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是提供一種PVC專用功能填料超細活性碳酸鈣的制備方法，克服現有技術在高聚物乳液包覆碳酸鈣時，存在團聚嚴重，分散性差，吸油值高等問題。本發明是利用輕質碳酸鈣低成本生產的優點，將碳化后的漿料與重質碳酸鈣粉體混合配成漿料，經立式珠磨機進行研磨，降低碳酸鈣的團聚體和顆粒度，同時加入高聚物乳液，再將此混合料在均質泵高剪切乳化作用下，使碳酸鈣的分散與聚合物乳液包覆同步完成，最后經過濾干燥得發明產品。本發明采用的技術方案如下
一種PVC專用功能填料超細活性碳酸鈣的制備方法，該方法包括如下步驟
(I)將生石灰用熱水消化，除雜精制，配制成重量百分濃度為13-18%的氫氧化鈣漿料，待用；(2)將上述配制的氫氧化鈣漿料送入間隙鼓泡碳化釜中通入窯氣進行快速碳化反應，當碳化至漿料的pH值小于7時，即為碳化終點；
(3)向碳化后的碳酸鈣漿料中加入相當于合成碳酸鈣重量的20-30%的重質碳酸鈣粉體配成碳酸鈣的混合漿料，然后采用立式珠磨機對碳酸鈣的混合漿料進行研磨；
(4)向研磨后的漿料中加入相當于碳酸鈣總重量3-8%的聚合物乳液，在均質泵高剪切乳化作用下，使碳酸鈣的分散與表面包覆同步完成，包覆處理1-2小時；
(5)將處理后的漿料過濾至含水量小于40%的濾餅，在80-110°C烘干，即獲得PVC專用功能填料超細活性碳酸鈣粉體。所述的快速碳化反應是指在每立方米的氫氧化鈣漿料中，通入窯氣的量為每分鐘1. 2-1. 5立方米，使漿料在1-1. 5小時碳化完全。所述的窯氣中二氧化碳氣體的體積百分濃度為25-35%。 所述的重質碳酸鈣的粒徑為500-600目。所述的高聚物乳液為浙江新力化工有限公司生產的苯乙烯一丙烯酸酯乳液、醋酸乙烯一乙烯共聚乳液中的一種或兩種組合物。所述的均質泵剪切乳化處理是把漿料從包覆釜底部抽出，經均質泵剪切乳化分散后再打回包覆釜中，進行循環處理，均質泵循環處理至少2次。本發明的優點在于
(1)采用高濃度氫氧化鈣漿料的快速碳化，反應釜的生產效率高；
(2)在合成的碳酸鈣漿料中加入重質碳酸鈣粉體配成混合漿料，該漿料不但粘度低，便于研磨；而且由于加入了超細重質碳酸鈣，使最終產品的吸油值大大降低；
(3)該方法與目前超細活性碳酸鈣的合成相比，一是設備投資小；二是碳化時沒有冷凍處理，能耗低；三是碳化速度快，產量高，生產成本低；
(4)該方法與目前輕質活性碳酸鈣的產品相比，經研磨后的產品無團聚體，由于加入了超細重質鈣酸鈣，所以吸油值低；
(5)本產品具有輕質活性碳酸鈣生產成本低和超細重質活性碳酸鈣吸油值低的優勢，同時具有高聚物表面包覆與PVC潤濕相容性好的特點，有利于產品在PVC中的分散，使制品起到很好的增韌增強的作用；
(6)該方法制備的PVC專用功能性填料碳酸鈣顆粒度1.0-1. 5Mm,活化度大于99%，吸油值小于15g/100gCaC03，且無團聚現象。
具體實施例方式下面結合實施例，對本發明作進一步描述，但應該理解這些實施例并不限制本發明的范圍，在不違背本發明精神和范圍的情況下，本領域技術人員可對本發明改變和改進以使其不同的使用情況、條件和實施方案。實施例1
在10立方米的鼓泡式碳化釜中加入重量百分濃度為16%氫氧化鈣漿料8立方米，通入窯氣進行碳化，其中窯氣中二氧化碳氣體的體積百分濃度為30%，控制窯氣的流量為每分鐘14立方米，碳化I小時20分鐘后漿料的pH值降為7. O以下，即為碳化終點。將碳化后的漿料輸送到10立方米的中間儲槽中，同時加入600目的重質碳酸鈣350公斤，攪拌混合均勻，再由送料泵從立式珠磨機的底部輸入進行研磨，同時經研磨分散后的漿料從頂部分離器流出進入包覆釜。同時在該包覆釜中加入浙江新力化工有限公司生產的苯乙烯一丙烯酸酯乳液(含固量為40%) 200公斤混合均勻后，在均質泵高剪切乳化的作用下，使碳酸鈣的分散與表面包覆同步完成，包覆處理I小時，最后經過濾干燥得發明產品O該產品在TEM電鏡上測得碳酸鈣粒徑在1. 2-1. 5Mm,活化度為99. 6%，吸油值為14g/100gCaC03,且無團聚現象。實施例2
與實施例1相似，將合成的輕質碳酸鈣漿料輸送到10立方米的中間儲槽中，同時加入600目的重質碳酸鈣250公斤，攪拌混合均勻，再由送料泵從立式珠磨機的底部輸入進行研磨，同時經研磨分散后的漿料從頂部分離器流出進入包覆釜。同時在該包覆釜中加入浙江 新力化工有限公司生產的苯乙烯一丙烯酸酯乳液(含固量為40%) 100公斤和醋酸乙烯一乙烯聚合物乳液(含固量為38%) 100公斤混合均勻后，在均質泵高剪切乳化的作用下，使碳酸鈣的分散與表面包覆同步完成，包覆處理I小時，最后經過濾干燥得發明產品。該產品在TEM電鏡上測得碳酸鈣粒徑在1. 2-1. 4Mm,活化度為99. 7%，吸油值為15g/100gCaC03,且無團聚現象。對照例3
與實施例1相似的方法進行碳化，對于碳化后的漿料不加重質碳酸鈣，直接由送料泵從立式珠磨機的底部輸入進行研磨，同時經研磨分散后的漿料從頂部分離器流出進入包覆釜。同時在該包覆釜中加入浙江新力化工有限公司生產的苯乙烯一丙烯酸酯乳液(含固量為40%) 160公斤在均質泵高剪切乳化的作用下，使碳酸鈣的分散與表面包覆同步完成，包覆處理I小時，最后經過濾干燥得發明產品。該產品在TEM電鏡上測得碳酸鈣粒徑在1. 2-1. 4Mm,活化度為89. 8%，吸油值為20g/100gCaC03,且無團聚現象。以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。
權利要求
1.一種PVC專用功能填料超細活性碳酸鈣的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(1)將生石灰用熱水消化，除雜精制，配制成重量百分濃度為13-18%的氫氧化鈣漿料，待用；(2)將上述配制的氫氧化鈣漿料送入間隙鼓泡碳化釜中通入窯氣進行快速碳化反應，當碳化至漿料的PH值小于7時，即為碳化終點；(3)向碳化后的碳酸鈣漿料中加入相當于合成碳酸鈣重量的20-30%的重質碳酸鈣粉體配成碳酸鈣的混合漿料，然后采用立式珠磨機對碳酸鈣的混合漿料進行研磨；(4)向研磨后的漿料中加入相當于碳酸鈣總重量3-8%的聚合物乳液，在均質泵高剪切乳化作用下，使碳酸鈣的分散與表面包覆同步完成，包覆處理1-2小時；(5)將處理后的漿料過濾至含水量小于40%的濾餅，在80-110°C烘干，即獲得PVC專用功能填料超細活性碳酸鈣粉體。
2.根據權利要求1所述的一種PVC專用功能填料超細活性碳酸鈣的制備方法，其特征在于，所述的快速碳化反應是指在每立方米的氫氧化鈣漿料中，通入窯氣的量為每分鐘1.2-1. 5立方米，使漿料在1-1. 5小時碳化完全。
3.根據權利要求1或2所述的一種PVC專用功能填料超細活性碳酸鈣的制備方法，其特征在于，所述的窯氣中二氧化碳氣體的體積百分濃度為25-35%。
4.根據權利要求1所述的一種PVC專用功能填料超細活性碳酸鈣的制備方法，其特征在于，所述的重質碳酸鈣的粒徑為500-600目。
5.根據權利要求1所述的一種PVC專用功能填料超細活性碳酸鈣的制備方法，其特征在于，所述的高聚物乳液為浙江新力化工有限公司生產的苯乙烯一丙烯酸酯乳液、醋酸乙烯一乙烯共聚乳液中的一種或兩種組合物。
6.根據權利要求1所述的一種PVC專用功能填料超細活性碳酸鈣的制備方法，其特征在于，所述的均質泵剪切乳化處理是把漿料從包覆釜底部抽出，經均質泵剪切乳化分散后再打回包覆釜中，進行循環處理，均質泵循環處理至少2次。
全文摘要
本發明公開了一種PVC專用功能填料超細活性碳酸鈣的制備方法。其主要步驟為將高濃度的氫氧化鈣漿料通入窯氣進行快速碳化，碳化結束后，加入相當于合成碳酸鈣重量的20-30%的重質碳酸鈣粉體配成碳酸鈣的混合漿料，采用立式珠磨機進行研磨，將研磨后的漿料與高聚物乳液混合，并在均質泵高剪切乳化作用下，使碳酸鈣的分散與高聚物乳液的包覆同步完成，最后經過濾干燥得發明產品。該產品粒徑分布為1.0-1.5μm，活化度大于99%，吸油值小于15g/100gCaCO3，且無團聚現象，可作為高檔PVC專用功能填料。
文檔編號C01F11/18GK103011224SQ20121052199
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月7日 優先權日2012年12月7日
發明者顧慶雷, 徐宇坤, 顧菲菲, 孟鈞林, 顧宗軍, 倪伯祥, 高健健, 曹繼勇, 張小桐, 陶沈杰 申請人:池州凱爾特納米科技有限公司