一種表面改性碳酸鈣填料及其制備方法
【專利摘要】一種表面改性碳酸鈣填料,由下列重量份的原料制成：石蠟1-2、甲基三氯硅烷2-2.4、粉煤灰3-4、富馬酸0.3-0.4、四氟化鋯4-5、苯扎氯銨0.2-0.4、肌醇六磷酸酯2-3、甘油松香酯1-2、1,6己二醇二丙烯酸酯1-2、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯1-1.4、過硫酸銨0.1-0.2、硅酸鈉1-2、輕質碳酸鈣80-85、助劑13-16、水120-140；本發明填料選用了1,6己二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、甲基三氯硅烷進行反應對碳酸鈣進行改性，解決了碳酸鈣在PVC制品中容易發生團聚的問題，降低了吸油率，改善了PVC的力學性能，提高了韌性、彎曲強度和耐沖擊性能。
【專利說明】一種表面改性碳酸鈣填料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于塑料加工領域，特別涉及一種表面改性碳酸鈣填料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 碳酸鈣是一種被廣泛使用的無機填料，可應用到塑料制品、橡膠制品、涂料、膠黏 劑等中，特別是輕質碳酸鈣，對PVC塑料制品尺寸的穩定性有很大作用，能提高制品的硬 度，還可以提高制品的表面光澤和表面平整性。在一般PVC塑料制品中添加碳酸鈣耐熱性 可以提高，由于碳酸鈣白度在90%以上，還可以取代昂貴的白色顏料起到一定的增白作用。 但碳酸鈣的親水性強，若不進行表面改性，則在聚合物制品的加工過程中與聚合物基體的 相容性差，非常容易團聚，甚至因為團聚而形成結構缺陷，所以碳酸鈣粒子在應用到聚合物 材料中之前，必須對其表面進行改性，完成由親水性至親油性的適當轉變。
[0003] 目前，國內外對碳酸鈣的表面改性主要有兩個途徑，①使顆粒微細或超微細化；② 改進碳酸鈣的表面性能，使其由無機性向有機性轉變，提高與有機聚合物的相容性。然而微 細化的碳酸鈣容易團聚，而且無法改變其表面親水疏油的性能。碳酸鈣的表面改性包括局 部反應改性和表面包覆改性，高能表面改性和機械化學改性等方式，但是目前PVC塑料工 業發展迅速，人們對復合材料的需求不斷增長，碳酸鈣表面改性已成為深加工技術之一，從 而進一步改善碳酸鈣的吸油性、分散性、尺寸穩定性、耐熱性、耐磨性、耐水性、阻燃性、防霉 性等一系列性能，以滿足不斷進步的PVC塑料工業。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種表面改性碳酸鈣填料及其制備方法，該填料解決了碳 酸鈣在PVC制品中容易發生團聚的問題，降低了吸油率，改善了 PVC的力學性能，提高了韌 性、彎曲強度和耐沖擊性能。
[0005] 本發明的技術方案如下： 一種表面改性碳酸鈣填料，其特征在于由下列重量份的原料制成：石蠟1-2、甲基三氯 硅烷2-2. 4、粉煤灰3-4、富馬酸0. 3-0. 4、四氟化鋯4-5、苯扎氯銨0. 2-0. 4、肌醇六磷酸酯 2-3、甘油松香酯1-2、1，6己二醇二丙烯酸酯1-2、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯1-1. 4、過硫酸 銨0· 1-0. 2、硅酸鈉1-2、輕質碳酸鈣80-85、助劑13-16、水120-140 ; 所述助劑由下列重量份的原料制成：荷荷巴油〇. 03-0. 05、三聚磷酸鈉0. 02-0. 03、烯 丙基縮水甘油醚〇. 2-0. 3、γ -氨丙基三乙氧基硅烷0. 1-0. 2、聚天冬氨酸0. 1-0. 2、水解聚 馬來酸酐 〇· 1-0. 2、乙二醇 0· 1-0. 2、油酸鉀 0· 03-0. 04、ABS 0· 1-0. 2、微晶蠟 0· 1-0. 2、活性 氧化鋅3-5、針狀的碳酸鈣晶須1-2、微孔碳酸鈣1-2、亞烷基二醇0. 3-0. 4、水7-8 ;制備方 法為：將荷荷巴油、烯丙基縮水甘油醚、氨丙基三乙氧基硅烷、聚天冬氨酸、水解聚馬來 酸酐、乙二醇、ABS、微晶蠟、亞烷基二醇混合，充分攪拌均勻，制得復合劑；將三聚磷酸鈉、油 酸鉀加入水中，加熱至60-70°C，攪拌均勻，加入活性氧化鋅、針狀的碳酸鈣晶須、微孔碳酸 鈣，攪拌20-30分鐘，烘干粉碎成氧化鋅粉末，再加入復合劑，分散研磨20-30分鐘，于室溫 下靜置，至復合劑慢慢滲透至所述氧化鋅粉末表面，再分散研磨成2-50 μ m的顆粒，即得。
[0006] 所述的表面改性碳酸鈣填料的制備方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 將苯扎氯銨加入水中，攪拌均勻后加入輕質碳酸鈣、四氟化鋯、粉煤灰，在 3000-4000轉/分下攪拌6-8分鐘，得到混合物料； (2) 將甲基三氯硅烷、1，6己二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、過硫酸銨加入 到第（1)步得到的物料中，加熱至80-90°C，在9000-12000轉/分下攪拌30-40分鐘，得到 混合物料； (3) 將其他剩余成分混合研磨分散15-20分鐘，加入第（2)步得到的混合物料中，加熱 至80-90°C，在1000-1500轉/分下攪拌30-40分鐘，噴霧干燥，粉碎成2-50 μ m的顆粒，即 得。
[0007] 本發明的有益效果 本發明填料選用了 1，6己二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、甲基三氯硅烷 進行反應對碳酸鈣進行改性，解決了碳酸鈣在PVC制品中容易發生團聚的問題，降低了吸 油率，改善了 PVC的力學性能，提高了韌性、彎曲強度和耐沖擊性能；通過添加四氟化鋯，增 加了填料的疏水性，增加了 PVC的強度和耐磨性；本發明助劑能增加碳酸鈣在PVC中的浸潤 性，減少了 PVC的缺陷。
【具體實施方式】
[0008] 一種表面改性碳酸鈣填料，由下列重量份（公斤）的原料制成：石蠟1. 5、甲基三 氯硅烷2. 2、粉煤灰3. 5、富馬酸0. 3、四氟化鋯4. 5、苯扎氯銨0. 3、肌醇六磷酸酯2. 5、甘油 松香酯1. 5、1，6己二醇二丙烯酸酯1. 5、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯1. 2、過硫酸銨0. 1、硅酸 鈉1. 5、輕質碳酸鈣83、助劑16、水130 ; 所述助劑由下列重量份(公斤）的原料制成：荷荷巴油〇. 04、三聚磷酸鈉0. 03、烯丙基 縮水甘油醚0.3、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.2、聚天冬氨酸0.2、水解聚馬來酸酐0. 1、乙二 醇〇. 1、油酸鉀〇. 〇3、ABS 0. 1、微晶蠟0. 1、活性氧化鋅4、針狀的碳酸鈣晶須1. 5、微孔碳酸 鈣1. 5、亞烷基二醇0. 3、水7. 5 ;制備方法為：將荷荷巴油、烯丙基縮水甘油醚、γ -氨丙基 三乙氧基硅烷、聚天冬氨酸、水解聚馬來酸酐、乙二醇、ABS、微晶蠟、亞烷基二醇混合，充分 攪拌均勻，制得復合劑；將三聚磷酸鈉、油酸鉀加入水中，加熱至65°C，攪拌均勻，加入活性 氧化鋅、針狀的碳酸鈣晶須、微孔碳酸鈣，攪拌25分鐘，烘干粉碎成氧化鋅粉末，再加入復 合劑，分散研磨25分鐘，于室溫下靜置，至復合劑慢慢滲透至所述氧化鋅粉末表面，再分散 研磨成2-50 μ m的顆粒，即得。
[0009] 所述的表面改性碳酸鈣填料的制備方法，包括以下步驟： (1) 將苯扎氯銨加入水中，攪拌均勻后加入輕質碳酸鈣、四氟化鋯、粉煤灰，在3500轉/ 分下攪拌7分鐘，得到混合物料； (2) 將甲基三氯硅烷、1，6己二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、過硫酸銨加入 到第（1)步得到的物料中，加熱至85°C，在10000轉/分下攪拌35分鐘，得到混合物料； (3) 將其他剩余成分混合研磨分散18分鐘，加入第（2)步得到的混合物料中，加熱至 85°C，在1300轉/分下攪拌30-40分鐘，噴霧干燥，粉碎成2-50 μ m的顆粒，即得。
[0010] 實驗數據： 本實施例填料的吸油值為35mL/100g，與水的接觸角為95°。將該填料用于制取硬質 PVC試片，添加量為20%，性能測試結果為：屈服強度59. 67Mpa，斷裂強度為47. 38Mpa，斷裂 伸長率104%，楊氏模量2686. 14Mpa。
[0011] 將該填料用于制取軟質PVC試片，添加量為20%，性能測試結果為：屈服強度 5. 45Mpa，斷裂強度為6. 78Mpa，斷裂伸長率117%，楊氏模量63. 74Mpa。
【權利要求】
1. 一種表面改性碳酸鈣填料，其特征在于由下列重量份的原料制成：石蠟1-2、甲基三 氯硅烷2-2. 4、粉煤灰3-4、富馬酸0. 3-0. 4、四氟化鋯4-5、苯扎氯銨0. 2-0. 4、肌醇六磷酸酯 2-3、甘油松香酯1-2、1，6己二醇二丙烯酸酯1-2、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯1-1. 4、過硫酸 銨0· 1-0. 2、硅酸鈉1-2、輕質碳酸鈣80-85、助劑13-16、水120-140 ; 所述助劑由下列重量份的原料制成：荷荷巴油〇. 03-0. 05、三聚磷酸鈉0. 02-0. 03、烯 丙基縮水甘油醚〇. 2-0. 3、γ -氨丙基三乙氧基硅烷0. 1-0. 2、聚天冬氨酸0. 1-0. 2、水解聚 馬來酸酐 〇· 1-0. 2、乙二醇 0· 1-0. 2、油酸鉀 0· 03-0. 04、ABS 0· 1-0. 2、微晶蠟 0· 1-0. 2、活性 氧化鋅3-5、針狀的碳酸鈣晶須1-2、微孔碳酸鈣1-2、亞烷基二醇0. 3-0. 4、水7-8 ;制備方 法為：將荷荷巴油、烯丙基縮水甘油醚、氨丙基三乙氧基硅烷、聚天冬氨酸、水解聚馬來 酸酐、乙二醇、ABS、微晶蠟、亞烷基二醇混合，充分攪拌均勻，制得復合劑；將三聚磷酸鈉、油 酸鉀加入水中，加熱至60-70°C，攪拌均勻，加入活性氧化鋅、針狀的碳酸鈣晶須、微孔碳酸 鈣，攪拌20-30分鐘，烘干粉碎成氧化鋅粉末，再加入復合劑，分散研磨20-30分鐘，于室溫 下靜置，至復合劑慢慢滲透至所述氧化鋅粉末表面，再分散研磨成2-50 μ m的顆粒，即得。
2. 根據權利要求1所述的表面改性碳酸鈣填料的制備方法，其特征在于包括以下步 驟： (1) 將苯扎氯銨加入水中，攪拌均勻后加入輕質碳酸鈣、四氟化鋯、粉煤灰，在 3000-4000轉/分下攪拌6-8分鐘，得到混合物料； (2) 將甲基三氯硅烷、1，6己二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、過硫酸銨加入 到第（1)步得到的物料中，加熱至80-90°C，在9000-12000轉/分下攪拌30-40分鐘，得到 混合物料； (3) 將其他剩余成分混合研磨分散15-20分鐘，加入第（2)步得到的混合物料中，加熱 至80-90°C，在1000-1500轉/分下攪拌30-40分鐘，噴霧干燥，粉碎成2-50 μ m的顆粒，即 得。
【文檔編號】C08K3/16GK104194053SQ201410365852
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】陳永忠 申請人:青陽縣永誠鈣業有限責任公司