一种pvc专用低吸油值亚微米活性碳酸钙的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙的制备方法。主要步骤为将精制的氢氧化钙浆料配制成重量百分浓度为5～7%，加入氢氧化钙重量的0.4～0.8%晶型控制剂蔗糖，通入含有25%以上二氧化碳气体的窑气，控制反应浆料的温度在27～30℃之间进行碳化，当碳化率达到15～25%后，关闭冷却水，再继续通入窑气进行常温碳化，至浆料的pH值小于7时，即为碳化终点。然后把浆料升温至80℃，并加入碳酸钙重量的2.5～4.5%硬脂酸皂化的乳液，在乳化泵高剪切力的作用下，使碳酸钙浆料的分散与表面包覆同步完成。最后将浆料过滤、干燥、解聚得粒径200～400纳米，吸油值16～18的PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙产品。
【专利说明】—种PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙的制备方法
[0001]【技术领域】:
本发明涉及一种活性碳酸钙的制备方法，尤其是一种PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙的制备方法。
[0002]【背景技术】:
PVC制品是以聚氯乙烯树脂为主要原料，加入适量的抗老化剂、改性剂等助剂，经混炼、压延、真空吸塑等工艺而成的材料。PVC制品具有轻质、隔热、保温、防潮、阻燃、施工简便等特点，规格、色彩、图案繁多，极富装饰性，其平均消耗量仅次于聚乙烯塑料居第二位。一般在PVC制品的加工过程中，为了降低生产成本，同时提高PVC制品的尺寸稳定性和冲击强度，通常加入无机粉体碳酸钙，以提供给PVC更高效的塑化性能。
[0003]目前在PVC制品加工过程中加入碳酸钙主要有:(I)超细重质碳酸钙，它作为增容的填料使用从而降低生产成本，但随着重质碳酸钙加入量的增加，PVC制品的理化性能大幅度下降。(2)纳米活性碳酸钙，它作为高档PVC制品中使用的功能性填料，它除了可提高制品的耐热性、耐磨性、尺寸稳定性及刚度等外，还可使塑料增韧增强，表面光洁。但由于纳米活性碳酸钙的比表面积大，吸油值高，流动性差，粘度大，加工性能不理想。同时纳米碳酸钙的生产成本高，价格贵，其推广使用受到一定的限制。(3)轻质活性碳酸钙，该产品在PVC制品中使用量大。但该产品本身以团聚体的大颗粒存在，吸油值高，使制成品表面粗糙，光泽度差，韧性差等弱点。因此作为理想的PVC用碳酸钙，要求粒径介于纳米与微米之间，产品的吸油值低，分散性好，既能提高PVC制品的理化性能，又有较好的加工性能，这已成为人们研究的热点。
【发明内容】
[0004]本发明需要解决的技术问题是提供一种PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙的制备方法。主要步骤为将精制的氢氧化`钙浆料配制成重量浓度为5~7%，加入氢氧化钙重量的0.4~0.8%晶型控制剂蔗糖，通入含有25%以上二氧化碳气体的窑气，控制反应釜夹套冷却水的流量使反应浆料的温度在28~30°C之间进行碳化，当碳化率达到15~25%后，关闭冷却水，再继续通入窑气进行常温碳化至浆料的PH值小于7时，即为碳化终点。然后把浆料升温至80°C，并加入碳酸钙重量的2.5~4.5%硬脂酸皂化的乳液，在乳化泵高剪切力的作用下，使碳酸钙浆料的分散与表面包覆同步完成。最后将浆料过滤、干燥、解聚得粒径200~400纳米，吸油值16~18之间的PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙粉体。
[0005]本发明的优点在于:
1、该产品与目前轻质活性碳酸钙产品相比，粒径小，吸油值低。
[0006]2、该产品与目前纳米碳酸钙产品相比，吸油值低，流动性好。
[0007]该产品在PVC制品中可以增加填充量而仍保持较好的加工性能和制品的理化性倉泛。
[0008]本发明所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现:
1、将生石灰用热水消化，除杂精制，配制成氢氧化钙浆料的重量百分浓度在5.0~7.0%之间，加入氢氧化钙重量的0.4~0.8%晶型控制剂蔗糖待用。
[0009]2、采用搅拌夹套式反应釜，通入冷却水控制浆料的温度在27~30°C之间进行碳化，当碳化率达到15~25%后，关闭冷却水，再继续通入窑气进行常温碳化至终点。
[0010]起始碳化时每立方米浆料窑气的流量为0.5~1.0立方米/分；继续常温碳化时每立方米浆料窑气的流量为1.0~1.8立方米/分。
[0011]3、将碳化后的浆料加热至75~80°C，与硬脂酸乳液混合，在乳化泵高剪切力的作用下，碳酸钙的分散与表面包覆同步完成，最后经过滤干燥解聚得发明产品。
[0012]所说的硬脂酸乳液是指在90°C的热水中加入硬脂酸，然后加入液碱至pH为13，使硬脂酸在热水中皂化成乳液。
[0013]所说的表面处理剂硬脂酸的加入量是碳酸钙重量的2.5~4.5%。
[0014]所说的乳化泵为通用的设备，如江苏启汇龙混合设备有限公司生产的HDX1/240乳化栗。
[0015]所说的包覆处理时间为20~30分钟。
[0016]4、将处理后的浆料过滤、干燥解聚后即得本发明PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙产品。
[0017]本发明的有益效果:按上述方法制备的PVC专用低吸油值亚微米碳酸钙，粒径200~400纳米，吸油值16~18之间，且无团聚现象。
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例， 对本发明作进一步描述，但应该理解这些实施例并不限制本发明的范围，在不违背本发明精神和范围的情况下，本领域技术人员可对本发明改变和改进以使其不同的使用情况、条件和实施方案。
[0019]实施例1
在I立方米的搅拌夹套式反应釜中，加入重量百分浓度为7%的氢氧化钙浆料0.9立方米，加入蔗糖0.4公斤，通入窑气进行碳化，其中窑气中二氧化碳气体的体积百分浓度为28%，控制碳化温度为27°C~30°C，窑气的流量为0.7立方米/分，碳化22分钟，再继续通入窑气的流量为1.位方米/分，碳化50分钟，浆料的pH值降为7.0以下，即为碳化终点。
[0020]在包覆剂合成釜中加水40公斤，加入4.0公斤的硬脂酸，恒温在90°C，同时加入液碱至pH为13，使硬脂酸在热水中皂化成乳液。
[0021]将硬脂酸乳液与碳酸钙浆料混合后，混合浆料加热至80°C，在乳化泵高剪切力的作用下，包覆处理20分钟，最后经过滤干燥解聚得发明产品。
[0022]在TEM电镜上测得该亚微米碳酸钙粒径为300纳米左右，吸油值17.5，且无团聚现象。
[0023]实施例2
与实施例1相似，在反应釜中加入重量百分浓度为5%的氢氧化钙浆料0.9立方米，加入蔗糖0.5公斤，通入窑气进行碳化，控制碳化温度为27°C~30°C，窑气的流量为0.5立方米/分，碳化16分钟，再继续通入窑气的流量为1.0立方米/分，碳化55分钟，浆料的pH值降为7.0以下，即为碳化终点。
[0024]在包覆剂合成 釜 中加水40公斤，加入2.5公斤的硬脂酸，恒温在90°C，同时加入液碱至pH为13，使硬脂酸在热水中皂化成乳液。
[0025]将硬脂酸乳液与碳酸钙浆料混合后，混合浆料加热至80°C，在乳化泵高剪切力的作用下，包覆处理20分钟，最后经过滤干燥解聚得发明产品。
[0026]该亚微米碳酸钙粒径为400纳米，吸油值16.0,且无团聚现象。
[0027]实施例3
与实施例1相似，在反应釜中加入重量百分浓度为6%的氢氧化钙浆料0.9立方米，加入蔗糖0.6公斤，通入窑气进行碳化，控制碳化温度为27°C~30°C，窑气的流量为0.6立方米/分，碳化19分钟，再继续通入窑气的流量为1.2立方米/分，碳化60分钟，浆料的pH值降为7.0以下，即为碳化终点。 [0028]在包覆剂合成釜中加水40公斤，加入2.8公斤的硬脂酸，恒温在90°C，同时加入液碱至pH为13，使硬脂酸在热水中皂化成乳液。
[0029]将硬脂酸乳液与碳酸钙浆料混合后，混合浆料加热至80°C，在乳化泵高剪切力的作用下，包覆处理30分钟，最后经过滤干燥解聚得发明产品。
[0030]该亚微米碳酸钙粒径为350纳米，吸油值17，且无团聚现象。
[0031]由本发明技术制备的亚微米活性碳酸钙几乎无团聚现象，吸油值大幅度下降，在PVC制品中可以增加填充量而仍保持较好的加工性能和制品的理化性能。
[0032]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
[0033]附图是实施例3产品的电镜照片。
【权利要求】
1.一种PVC专用低吸油值亚微米碳酸钙的制备方法，包括如下步骤: (1)将精制的氢氧化钙浆料配制成重量百分浓度为5~7%，加入氢氧化钙重量的0.4~0.8%晶型控制剂蔗糖。 (2)控制反应釜夹套冷却水流量使浆料的温度在27~30°C之间进行碳化。 (3)当碳化率达到15~25%后，关闭冷却水，再继续通入窑气进行常温碳化至pH值小于7即为碳化终点。 (4)把浆料升温至80°C，用硬脂酸乳液进行包覆处理。 (5)最后将浆料过滤、干燥、解聚得PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙粉体。
2.根据权利要求1所述的一种PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙的制备方法，其特征在于，加入晶型控制剂的量是氢氧化钙重量的0.4~0.8%。
3.根据权利要求1所述的一种PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙的制备方法，其特征在于，在每立方米氢氧化钙浆料中，通入窑气的量为0.5~1.0立方米/分，当碳化率达到15~25%后，关闭冷却水阀，继续通入窑气的量为1.0~1.8立方米/分进行常温碳化，当浆料的PH值小于7即为碳化终点。
4.根据权利要求1所述的一种PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙的制备方法，其特征在于，表面处理剂硬脂酸的加入量是碳酸钙重量的2.5~4.5%。
5.根据权利要求1所述的一种PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙的制备方法，其特征在于，所说硬脂酸乳液是指在90°C的`热水中加入硬脂酸，然后加入液碱至pH为13左右，使硬脂酸在热水中皂化成乳液。
6.根据权利要求1所述的一种PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙的制备方法，其特征在于，包覆液的温度控制在75~80°C，在乳化泵高剪切力的作用下，恒温包覆20~30分钟。
【文档编号】C01F11/18GK103754914SQ201310640549
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】顾达, 张和庆, 朱士洲, 邵小保, 张顺帆, 陈宁, 史韦, 倪春慧 申请人:芜湖卓越纳米新材料有限公司