一種硅混煉膠專用改性納米碳酸鈣及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及有機硅材料領域，具體涉及一種硅混煉膠專用改性納米碳酸鈣及其制 備方法。
【背景技術】
[0002] 納米碳酸鈣是一種常用的增韌補強填料，主要應用于高檔塑料制品、油墨、化學建 材、密封膠粘接劑等產品領域，其低廉的價格，良好的性能均使其應用領域不斷擴展。在硅 橡膠中納米碳酸鈣的補強效果較沉淀法白炭黑差，但每噸納米碳酸鈣價格相比沉淀白炭 黑，是其價格的三分之一到二分之一，在節省成本方面有著不可忽視的競爭力，具有較好的 發展潛力和應用前景。
[0003] 碳酸鈣為親水性化合物，導致在實際應用中存在與高聚物相容性不足，分散性差 等缺陷，不能達到滿意的填充補強效果，通過對納米碳酸鈣進行表面包覆改性，降低碳酸鈣 的表面能和表面張力，有效防止碳酸鈣粒子團聚，提高納米碳酸鈣在硅橡膠中的分散性和 相容性，采用改性納米碳酸鈣取代部分沉淀法白炭黑能夠有效降低硅橡膠的生產成本，提 高利潤率，因而，對碳酸鈣進行改性具有較好的發展潛力和經濟價值。
【發明內容】
[0004] 本發明提供了一種硅混煉膠專用改性納米碳酸鈣及其制備方法，所制備的改性納 米碳酸鈣與硅混煉膠具有更好的相容性，能夠更好的分散在硅混煉膠中，在硅橡膠中其加 工性能及補強性能大大提升。
[0005] -種硅混煉膠專用改性納米碳酸鈣，所述改性納米碳酸鈣包括按重量份計的以下 組分:納米碳酸鈣100份，附著在納米碳酸鈣上的改性硅油(改性硅油附著量)0.5-10份;附 著在納米碳酸鈣上的有機硅樹脂(有機硅樹脂附著量)0.5-5份，附著在納米碳酸鈣上的脂 肪酸(脂肪酸附著量)0.5-5份，附著在納米碳酸鈣上的偶聯劑(偶聯劑附著量)0.01-3.5份。
[0006] 所述改性納米碳酸鈣的粒徑為0.01-0.05μπι，比表面積為20-120m2/g。
[0007] 制備硅混煉膠專用改性納米碳酸鈣的方法，其特征在于：
[0008] 所述方法的原料包括納米碳酸鈣100份，改性硅油1-10份，有機硅樹脂1-5份，脂肪 酸0.5-5份，偶聯劑0.1-5份；
[0009] 所述方法包括以下步驟：
[0010] 1)將納米碳酸鈣、改性硅油和有機硅樹脂混合反應，得至I」物料1;
[0011] 2)物料1冷卻后加入脂肪酸，攪拌反應，得到物料2;
[0012 ] 3)物料2中加入偶聯劑，混合反應；
[0013] 完成改性納米碳酸鈣的制備。
[0014] 所述原料中納米碳酸|丐的粒徑為0.01-0.ΙμL?，比表面積為10_80m2/g。
[0015] 所述改性硅油為氨基改性硅油或聚醚改性硅油或羥基改性硅油或醇氫基改性硅 油中的一種或幾種的組合。
[0016] 所述有機硅樹脂為甲基三氯硅烷或二甲基二氯硅烷或二苯基二氯硅烷或液體硅 橡膠中的一種或幾種的組合。
[0017] 所述脂肪酸是碳原子數目為16-22的脂肪酸或脂肪酸鹽中的一種或幾種的組合， 所述脂肪酸為硬脂酸、月桂酸或油酸中的一種或幾種的組合，所述脂肪酸鹽為硬脂酸鈉、硬 脂酸鉀或硬脂酸鋅中的一種或幾種的組合。
[0018] 所述偶聯劑為γ-氯丙基三乙氧基硅烷或異丙基三鈦酸酯或聚乙二醇三甲氧基硅 丙基醚中的一種或幾種的組合。
[0019] 所述步驟1)混合反應條件為轉速800-1800r/min、溫度120-140°c，攪拌45-90min。
[0020] 所述步驟2)攪拌反應條件為轉速800-1800r/min、溫度60-80°C，攪拌60-90min。 [0021] 所述步驟3)反應條件為轉速800-1800r/min、溫度100-120°C，熱處理30-45min。
[0022] 本發明提供的一種硅混煉膠專用改性納米碳酸鈣及其制備方法，有益效果如下：
[0023] 1、本發明采用改性硅油、脂肪酸、有機硅樹脂和偶聯劑對納米碳酸鈣進行表面改 性，能夠有效降低碳酸鈣的表面能和表面張力，提高納米碳酸鈣在聚合物中的分散性和相 容性；
[0024] 2、利用本發明制備的改性納米碳酸鈣性能與傳統脂肪酸改性納米碳酸鈣相比，性 能良好，與硅混煉膠具有更好的相容性，在硅橡膠中分散性、耐熱性等具有顯著的優勢。
[0025] 3、本發明通過優化反應時間、反應溫度、攪拌速度，使改性硅油、有機硅樹脂、脂肪 酸和偶聯劑能夠物理吸附在納米碳酸鈣的表面，得到的改性碳酸鈣對硅混煉膠具有更好的 相容性。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合實施例來進一步說明本發明，但本發明要求保護的范圍并不局限于實施 例表述的范圍。
[0027] 實施例1
[0028] -種硅混煉膠專用改性納米碳酸鈣，所述改性納米碳酸鈣包括按重量份計的以下 組分:納米碳酸鈣100份，改性硅油附著量0.5份;有機硅樹脂的附著量0.5份，脂肪酸的附著 量〇. 5份，偶聯劑的附著量0.01份。
[0029]所述改性納米碳酸碳酸鈣的粒徑為Ο.ΟΙμπι，比表面積為70m2/g。
[0030] 制備所述硅混煉膠專用改性納米碳酸鈣的方法，所述方法的原料包括納米碳酸鈣 1〇〇份，改性硅油1份，有機硅樹脂3份，脂肪酸2份，偶聯劑0.5份；
[0031] 所述方法包括以下步驟：
[0032] 1)將納米碳酸鈣、改性硅油和有機硅樹脂混合反應，條件為轉速800r/min、溫度 120°C，攪拌45min，得到物料1;
[0033] 2)物料1冷卻后加入脂肪酸，攪拌反應，條件為轉速lOOOr/min、溫度80°C，攪拌 90min，得到物料2;
[0034] 3)物料2中加入偶聯劑，條件為轉速800r/min、溫度110°C，熱處理40min，混合反 應；
[0035]完成改性納米碳酸鈣的制備。
[0036] 所述原料中納米碳酸|丐的粒徑為0.ΙμL?，比表面積為50m2/g。
[0037]所述改性硅油為氨基改性硅油。
[0038] 所述有機硅樹脂為甲基三氯硅烷。
[0039]所述脂肪酸是硬脂酸。
[0040]所述偶聯劑為γ-氯丙基三乙氧基硅烷。
[0041] 實施例2
[0042] -種硅混煉膠專用改性納米碳酸鈣，所述改性納米碳酸鈣包括按重量份計的以下 組分:納米碳酸鈣100份，改性硅油附著量0.5份;有機硅樹脂的附著量3份，脂肪酸的附著量 2份，偶聯劑的附著量0.15份。
[0043] 所述改性納米碳酸碳酸鈣的粒徑為0.05μπι，比表面積為50m2/g。
[0044] 制備所述硅混煉膠專用改性納米碳酸鈣的方法，所述方法的原料包括納米碳酸鈣 100份，改性硅油5份，有機硅樹脂4.5份，脂肪酸3.5份，偶聯劑4份；
[0045] 所述方法包括以下步驟：
[0046] 1)將納米碳酸鈣、改性硅油和有機硅樹脂混合反應，條件為轉速1200r/min、溫度 140°C，攪拌70min，得到物料1;
[0047] 2)物料1冷卻后加入脂肪酸，攪拌反應，條件為轉速1200r/min、溫度60-80°C，攪拌 80min，得到物料2;
[0048] 3)物料2中加入偶聯劑，條件為轉速1300r/min、溫度110°C，熱處理40min，混合反 應；
[0049]完成改性納米碳酸鈣的制備。
[0050] 所述原料中納米碳酸I丐的粒徑為0.Ιμπι，比表面積為20m2/g。
[0051] 所述改性硅油為聚醚改性硅油。
[0052]所述有機硅樹脂為二甲基二氯硅烷。
[0053]所述脂肪酸是硬脂酸鈉3份，油酸0.5份。
[0054]所述偶聯劑為異丙基三鈦酸酯。
[0055] 實施例3
[0056] -種硅混煉膠專用改性納米碳酸鈣，所述改性納米碳酸鈣包括按重量份計的以下 組分:納米碳酸鈣100份，改性硅油附著量10份;有機硅樹脂的附著量4.5份，脂肪酸的附著 量5份，偶聯劑的附著量0.01份。
[0057] 所述改性納米碳酸碳酸鈣的粒徑為0.03μπι，比表面積為60m2/g。
[0058]制備所述硅混煉膠專用改性納米碳酸鈣的方法，所述方法的原料包括納米碳酸鈣 1〇〇份，改性硅油10份，有機硅樹脂5份，脂肪酸5份，偶聯劑2份；
[0059]所述方法包括以下步驟：
[0060] 1)將納米碳酸鈣、改性硅油和有機硅樹脂混合反應，條件為轉速1800r/min、溫度 130°C，攪拌80min，得到物料1;
[0061] 2)物料1冷卻后加入脂肪酸，攪拌反應，條件為轉速1500r/min、溫度70°C，攪拌 80min，得到物料2;
[0062] 3)物料2中加入偶聯劑，條件為轉速1600r/min、溫度110°C，熱處理35min，混合反 應；
[0063]完成改性納米碳酸鈣的制備。
[0064] 所述原料中納米碳酸f丐的粒徑為0.ΙμL?，比表面積為30m2/g。
[0065]所述改性硅油為羥基改性硅油5份，醇氫基改性硅油5份。
[0066]所述有機硅樹脂為甲基三氯硅烷2份，二甲基二氯硅3份。
[0067]所述脂肪酸是硬脂酸4.5份，月桂酸0.5份。
[0068]所述偶聯劑為γ-氯丙基三乙氧基硅烷1份，異丙基三鈦酸酯1份。
[0069] 實施例4
[0070] -種硅混煉膠專用改性納米碳酸鈣，所述改性納米碳酸鈣包括按重量份計的以下 組分:納米碳酸鈣100份，改性硅油附著量5份;有機硅樹脂的附著量4.5份，脂肪酸的附著量 4份，偶聯劑的附著量2.5份。
[0071] 所述改性納米碳酸碳酸鈣的粒徑為0.05μπι，比表面積為60m2/g。
[0072] 制備所述硅混煉膠專用改性納米碳酸鈣的方法，所述方法的原料包括納米碳酸鈣 1〇〇份，改性硅油8份，有機硅樹脂5份，脂肪酸4.5份，偶聯劑3份；
[0073]所述方法包括以下步驟：
[0074] 1)將納米碳酸鈣、改性硅油和有機硅樹脂混合反應，條件為轉速1700r/min、溫度 130°C，攪拌80min，得到物料1;
[0075] 2)物料1冷卻后加入脂肪酸，攪拌反應，條件為轉速1600r/min、溫度70°C，攪拌 80min，得到物料2;
[0076] 3)物料2中加入偶聯劑，條件為轉速1500r/min、溫度120°C，熱處理40min，混合反 應；
[0077]完成改性納米碳酸鈣的制備。
[0078] 所述原料中納米碳酸|丐的粒徑為0.ΙμL?，比表面積為40m2/g。
[0079] 所述改