一種硅酮耐候密封膠用納米碳酸鈣的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種硅酮耐候密封膠專用納米碳酸鈣的制備方法，將陳化36～72h后的石灰乳比重調至1.055～1.070，控制溫度在18～28℃之間，然后通入石灰窯窯氣進行碳酸化反應，控制窯氣流量為6～10m3/h，二氧化碳體積含量為25～40%，當反應液pH降至7.0時，加熱至50～90℃，加入碳12～20個的脂肪酸皂化液和聚酰胺蠟復配表面處理劑進行包覆，攪拌60～120min，完成表面改性，脫水，干燥，粉碎，分級即得產品。本發明制備的納米碳酸鈣產品，可以顯著縮短硅酮密封膠的表干時間，降低固化硅酮密封膠的模量，改善填充硅酮密封膠觸變性、加工性和粘結性，工藝簡單可行，生產成本低，具有較好的經濟效益。
【專利說明】一種硅酮耐候密封膠用納米碳酸鈣的制備方法 發明領域
[0001] 本發明涉及一種活性納米碳酸鈣及其制備方法，具體地說，是一種硅酮耐候密封 膠用納米碳酸鈣的制備方法。
【背景技術】
[0002] 建筑幕墻是由金屬結構與玻璃或其他板材組成，不承擔主體結構載荷的建筑外 圍護結構。為保證幕墻具有優良的、持久的水密和氣密性能和粘結性，硅酮密封膠因其固化 快、彈性好且具有良好的粘結性被廣泛應用于建筑幕墻的粘結或密封。
[0003] 建筑幕墻中的密封膠主要包括結構膠和耐候膠。硅酮建筑結構膠用于將幕墻牢固 持久地粘結在金屬框架上，而硅酮耐候密封膠則用于幕墻面板之間的伸縮縫填縫密封。硅 酮建筑結構膠是彈性體，能在因地震等偶發因素引起建筑物嚴重震動時變形，可以被較大 幅度拉伸或壓縮而不被損壞，并有效減少幕墻震動的強度和頻率。硅酮耐候密封膠具有良 好的耐水、耐高低溫、耐老化性能，通過它的柔性連接，能消除應力集中并補償機械連接難 以承受的接縫位移，使幕墻在平面內承受較大變形。
[0004] 建筑用硅酮耐候密封膠須具有較低的模量，較高的伸長率和良好的粘結力。低模 量密封膠有較好的位移能力，在拉伸時對接口產生的應力較小，這對密封膠的持久粘結有 利，優異的位移能力代表密封膠不易因為板片接口位移量過大而開裂。
[0005] 納米碳酸鈣是硅酮密封膠用量最大的填料。市場上常見納米碳酸鈣絕大多數采用 脂肪酸或脂肪酸鹽進行表面改性，填充硅酮密封膠具有較好的補強性能，但固化后膠體模 量較高。為制備低模量硅酮密封膠，可在密封膠配方中添加大量增塑劑，這樣做的結果一則 成本升高，二則增塑劑容易迀移析出，導致密封膠在使用過程中更容易開裂。
[0006] 發明專利CN 102491397公開了一種硅酮密封膠專用納米碳酸鈣SCC-2的制備方 法。該方法以蔗糖作為晶型控制劑，采用脂肪酸與椰子油的混合物在常溫下對碳酸鈣進行 表面處理，產品具有較低的吸油值和較高的堆積比重，在聚合物中有較好的分散性。但該方 法制備的納米碳酸鈣白度低，且大量椰子油的加入會導致填充密封膠表干時間延長。
[0007] 發明專利CN 101225245提供了一種核殼型二氧化硅包覆納米碳酸鈣的制備方 法。該方法涉及在碳酸化結束后加入硅酸鹽，然后用水溶性偶聯劑和有機酸對其進行表面 處理，該產品具有良好的耐酸性和分散性。然而，有機酸與碳酸鈣表面上的二氧化硅結合力 較差，改性效果不明顯，水溶性偶聯劑對硅酮密封膠粘結基材的偶合效果也不好，從而導致 硅酮密封膠粘結力下降。
[0008] 發明專利CN 101475759公開了一種制備高觸變性納米碳酸鈣的方法。該制備方 法中采用長鏈脂肪酸作為表面處理劑，其中C18?C20含量大于50%。該方法所獲得的 碳酸鈣粉體分散效果較好，具有較好的觸變性，但應用于硅酮膠時流動性較差，加工性能不 好，且密封膠固化后模量過高。
[0009] 縱觀以上方法，采用一般的納米碳酸鈣難以滿足填充低模量耐候性硅酮密封膠需 求，而本發明涉及的產品則可以有效解決這一難題。
【發明內容】
[0010] 本發明的目的在于：提供了一種硅酮耐候密封膠專用納米碳酸鈣的制備方法，不 僅可以滿足填充硅酮耐候密封膠對觸變性、粘結力、拉伸強度的使用要求，而且可以有效降 低密封膠固化后的模量，縮短表干時間。
[0011] 本發明是基于以下原理實現的：
[0012] 采用脂肪酸與聚酰胺蠟復配對碳酸鈣進行表面改性。聚酰胺臘是一類富含羥基和 氨基的低分子聚合物。以脂肪酸與聚酰胺蠟復配成碳酸鈣表面處理劑，可以在碳酸鈣表面 包覆時引入一定量羥基，促進碳酸鈣粒子與107膠形成更穩定的三維網絡結構，同時減少 交聯劑與107膠的交聯點，從而在保證硅酮密封膠具有較高觸變性和力學性能的同時，提 高硅酮密封膠大分子鏈之間的移動性，提高斷裂伸長率和降低產品固化后模量。此外，氨基 的引入還可以促進硅酮密封膠的固化，縮短表干時間。
[0013] 本發明采用的技術方案如下：
[0014] -種硅酮耐候密封膠專用納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于：主要工藝步驟 為：
[0015] (1)將精制、陳化36?72h后的石灰乳比重調至L 055?L 070,控制溫度在18? 28°C之間，然后輸送到碳酸化反應釜；
[0016] (2)通入凈化、冷卻后的石灰窯窯氣進行碳酸化反應，控制窯氣流量為6?IOm3/ h，二氧化碳體積含量為25?40%，當反應液pH降至7. 0時，碳酸化反應完成，得到納米碳 酸鈣漿液；
[0017] (3)將步驟（2)所得到的納米碳酸鈣漿液加熱至50?90°C，加入復配表面處理劑 進行包覆，攪拌60?120min，完成納米碳酸1?的表面改性，得到改性納米碳酸1?衆液；
[0018] (4)將步驟（3)的改性碳酸鈣漿液脫水，干燥，粉碎，分級即得本發明的硅酮耐候 密封膠專用納米碳酸鈣產品。
[0019] 上述步驟（2)中所述的納米碳酸鈣的比表面積為20?30m2/g(BET法，下同）。
[0020] 上述步驟（3)中所述的復配表面處理劑的總加入量為碳酸鈣干基質量的2. 5? 5. 0% ；
[0021] 所述的復配表面處理劑組分為：
[0022] A.碳原子數目為碳12?20個的脂肪酸皂化液，優選為月桂酸、棕櫚酸、硬脂酸、油 酸、花生酸，其中不飽和脂肪酸含量占表面處理劑總量的〇?10%，飽和脂肪酸含量占表 面處理劑總量的40?80% ;
[0023] B.聚酰胺蠟，其含量占表面處理劑總量的10?60%。
[0024] 以上所述的復配表面處理劑的制備方法為：在90?95°C的熱水中加入氫氧化鈉 或氫氧化鉀，氫氧化鈉或氫氧化鉀的加入量為脂肪酸總用量的8?20%，待氫氧化鈉或氫 氧化鉀充分溶解后加入脂肪酸進行皂化反應，攪拌30min，然后加聚酰胺蠟，攪拌30min后， 即完成復配表面處理劑的配制。
[0025] 上述步驟（4)中所述的脫水為常規方法脫水；所述的干燥溫度為90?150°C ;所 述的粉碎采用針式磨機。
[0026] 本發明制備的納米碳酸鈣晶粒呈立方狀，分散性好，填充硅酮密封膠后具有理想 的力學性能和粘結性能，表干時間短，固化密封膠模量低。
[0027] 本發明的優點和積極效果：
[0028] (1)本發明制備的納米碳酸鈣產品，可以顯著縮短硅酮密封膠的表干時間，降低固 化硅酮密封膠的模量。
[0029] (2)本發明制備的納米碳酸鈣產品，可改善填充硅酮密封膠觸變性、加工性和粘結 性。
[0030] (3)本發明方法工藝簡單可行，生產成本低，具有較好的經濟效益。
【具體實施方式】
[0031] 下面將對本發明方法【具體實施方式】進行詳細描述。旨在幫助讀者理解，不能構成 對本發明實施范圍的限定。
[0032] 實施例1
[0033] 將精制、陳化48h后的石灰乳進行稀釋，比重調至1. 065,控制溫度為20°C，然后 輸送到碳酸化反應釜；通入凈化、冷卻后的石灰窯窯氣進行碳酸化反應，窯氣流量為IOm3/ h，二氧化碳體積含量為33%，當反應液pH降到7. 0時，碳酸化反應完成，熟漿比表面積為 27. 8m2/g ;
[0034] 配制4. 0% (以碳酸鈣干基計）的復配表面處理劑：其中脂肪酸選用硬脂酸，其用 量為表面處理劑總量的80%，聚酰胺蠟用量為表面處理劑總量的20 %，熱水溫度為95°C， 氫氧化鈉用量為硬脂酸總量的14% ;
[0035] 將碳化好的漿液輸送至表面處理槽，升溫至70°C，加入復配表面處理劑攪拌 60min即完成表面處理；
[0036] 然后將漿料進行壓濾脫水，使用鏈帶干燥機進行烘干，干燥溫度為115°C，粉碎、分 級、包裝，即得到本發明的耐候硅酮密封膠專用納米碳酸鈣產品。
[0037] 實施例2
[0038] 將精制、陳化48h后的石灰乳進行稀釋，比重調至1. 060,控制溫度為23°C，然后 輸送到碳酸化反應釜；通入凈化、冷卻后的石灰窯窯氣進行碳酸化反應，窯氣流量為IOm3/ h，二氧化碳體積含量為33%，當反應液pH降到7. 0時，碳酸化反應完成，熟漿比表面積為 22. 4m2/g ；
[0039] 配制3.0% (以碳酸鈣干基計）的復配表面處理劑：其中硬脂酸用量為表面處 理劑總量的60%，油酸用量為表面處理劑總量的5%，聚酰胺蠟用量為表面處理劑總量的 35%，熱水溫度為95°C，氫氧化鈉用量為脂肪酸總量的14% ;
[0040] 將碳化好的漿液輸送至表面處理槽，升溫至70°C，加入復配表面處理劑攪拌 60min即完成表面處理；
[0041] 然后將漿料進行壓濾脫水，使用鏈帶干燥機進行烘干，干燥溫度為115°C，粉碎、分 級、包裝，即得到本發明的耐候硅酮密封膠專用納米碳酸鈣產品。
[0042] 實施例3
[0043] 將精制、陳化48h后的石灰乳進行稀釋，比重調至1. 055,控制溫度為20°C，然后 輸送到碳酸化反應釜；通入凈化、冷卻后的石灰窯窯氣進行碳酸化反應，窯氣流量為IOm3/ h，二氧化碳體積含量為33%，當反應液pH降到7. 0時，碳酸化反應完成，熟漿比表面積為 31. 2m2/g ;
[0044] 配制4. 5% (以碳酸鈣干基計）的復配表面處理劑：其中硬脂酸用量為表面處理 劑總量的50%，月桂酸用量為表面處理劑總量的20%，聚酰胺蠟用量為表面處理劑總量的 30%，熱水溫度為95°C，氫氧化鈉用量為脂肪酸總量的10% ;
[0045] 將碳化好的漿液輸送至表面處理槽，升溫至90°C，加入復配表面處理劑攪拌 60min即完成表面處理；
[0046] 然后將漿料進行壓濾脫水，使用鏈帶干燥機進行烘干，干燥溫度為105°C，粉碎、分 級、包裝，即得到本發明的耐候硅酮密封膠專用納米碳酸鈣產品。
[0047] 實施例4
[0048] 將精制、陳化48h后的石灰乳進行稀釋，比重調至1. 060,控制溫度為18°C，然后 輸送到碳酸化反應釜；通入凈化、冷卻后的石灰窯窯氣進行碳酸化反應，窯氣流量為9m3/ h，二氧化碳體積含量為35%，當反應液pH降到7. 0時，碳酸化反應完成，熟漿比表面積為 33. 7m2/g ；
[0049] 配制4. 5% (以碳酸鈣干基計）的復配表面處理劑：其中硬脂酸用量為表面處理 劑總量的20%，月棕櫚酸用量為表面處理劑總量的30%，聚酰胺蠟用量為表面處理劑總量 的50%，熱水溫度為95°C，氫氧化鈉用量為脂肪酸總量的12% ;
[0050] 將碳化好的漿液輸送至表面處理槽，升溫至70°C，加入復配表面處理劑攪拌 60min即完成表面處理；
[0051] 然后將漿料進行壓濾脫水，使用鏈帶干燥機進行烘干，干燥溫度為105°C，粉碎、分 級、包裝，即得到本發明的耐候硅酮密封膠專用納米碳酸鈣產品。
[0052] 對比例1
[0053] 將精制、陳化48h后的石灰乳進行稀釋，比重調至1. 065,控制溫度為20°C，然后 輸送到碳酸化反應釜；通入凈化、冷卻后的石灰窯窯氣進行碳酸化反應，窯氣流量為IOm3/ h，二氧化碳體積含量為33%，當反應液pH降到7. 0時，碳酸化反應完成，熟漿比表面積為 27. 4m2/g ;
[0054] 配制4. 0% (以碳酸鈣干基計）的表面處理劑：其中表面處理劑全為硬脂酸，熱水 溫度為95°C，氫氧化鈉用量為硬脂酸總量的14% ;
[0055] 將碳化好的漿液輸送至表面處理槽，升溫至70°C，加入復配表面處理劑攪拌 60min即完成表面處理；
[0056] 然后將漿料進行壓濾脫水，使用鏈帶干燥機進行烘干，干燥溫度為115°C，粉碎、分 級、包裝，即得到本發明的耐候硅酮密封膠專用納米碳酸鈣產品。
[0057] 各實施例與對比例采用的制備條件如表1。
[0058] 表1 :實施例與對比例的制備條件表
[0059]
【權利要求】
1. 一種硅酮耐候密封膠專用納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于：主要工藝步驟為： (1) 將精制、陳化36?72 h后的石灰乳比重調至1. 055?1. 070,控制溫度在18?28 °C之間，然后輸送到碳酸化反應釜； (2) 通入凈化、冷卻后的石灰窯窯氣進行碳酸化反應，控制窯氣流量為6?10 m3/h，二 氧化碳體積含量為25?40 %，當反應液pH降至7. 0時，碳酸化反應完成，得到納米碳酸鈣 漿液； (3) 將步驟（2)所得到的納米碳酸鈣漿液加熱至50?90 °C，加入復配表面處理劑進 行包覆，攪拌60?120 min，完成納米碳酸1?的表面改性，得到改性納米碳酸1?衆液； (4) 將步驟（3)的改性碳酸鈣漿液脫水，干燥，粉碎，分級即得本發明的硅酮耐候密封膠 專用納米碳酸鈣產品。
2. 根據權利要求1所述的一種硅酮耐候密封膠專用納米碳酸鈣的制備方法，其特征在 于：上述步驟（2)中所述的納米碳酸鈣的比表面積為20?30 m2/g (BET法，下同）。
3. 根據權利要求1所述的一種硅酮耐候密封膠專用納米碳酸鈣的制備方法，其特征在 于：上述步驟（3)中所述的復配表面處理劑的總加入量為碳酸鈣干基質量的2. 5?5. 0 % ; 所述的復配表面處理劑組分為： A. 碳原子數目為碳12?20個的脂肪酸皂化液，優選為月桂酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、 花生酸，其中不飽和脂肪酸含量占表面處理劑總量的〇?10 %，飽和脂肪酸含量占表面處 理劑總量的40?80 % ; B. 聚酰胺蠟，其含量占表面處理劑總量的10?60 %。
4. 根據權利要求1所述的一種硅酮耐候密封膠專用納米碳酸鈣的制備方法，其特征在 于：所述的復配表面處理劑的制備方法為：在90?95 °C的熱水中加入氫氧化鈉或氫氧化 鉀，氫氧化鈉或氫氧化鉀的加入量為脂肪酸總用量的8?20 %，待氫氧化鈉或氫氧化鉀充 分溶解后加入脂肪酸進行皂化反應，攪拌30 min，然后加聚酰胺蠟，攪拌30min后，即完成 復配表面處理劑的配制。
5. 根據權利要求1所述的一種硅酮耐候密封膠專用納米碳酸鈣的制備方法，其特征在 于：上述步驟（4)中所述的脫水為常規方法脫水；所述的干燥溫度為90?150 °C ;所述的 粉碎采用針式磨機。
【文檔編號】C09C3/10GK104497634SQ201410685359
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月25日 優先權日:2014年11月25日
【發明者】熊文, 朱勇, 吳娜, 陸永芳 申請人:廣西華納新材料科技有限公司