一种表面改性碳酸钙填料及其制备方法
【专利摘要】一种表面改性碳酸钙填料,由下列重量份的原料制成：石蜡1-2、甲基三氯硅烷2-2.4、粉煤灰3-4、富马酸0.3-0.4、四氟化锆4-5、苯扎氯铵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、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯1-1.4、过硫酸铵0.1-0.2、硅酸钠1-2、轻质碳酸钙80-85、助剂13-16、水120-140；本发明填料选用了1,6己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甲基三氯硅烷进行反应对碳酸钙进行改性，解决了碳酸钙在PVC制品中容易发生团聚的问题，降低了吸油率，改善了PVC的力学性能，提高了韧性、弯曲强度和耐冲击性能。
【专利说明】一种表面改性碳酸钙填料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于塑料加工领域，特别涉及一种表面改性碳酸钙填料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 碳酸钙是一种被广泛使用的无机填料，可应用到塑料制品、橡胶制品、涂料、胶黏 剂等中，特别是轻质碳酸钙，对PVC塑料制品尺寸的稳定性有很大作用，能提高制品的硬 度，还可以提高制品的表面光泽和表面平整性。在一般PVC塑料制品中添加碳酸钙耐热性 可以提高，由于碳酸钙白度在90%以上，还可以取代昂贵的白色颜料起到一定的增白作用。 但碳酸钙的亲水性强，若不进行表面改性，则在聚合物制品的加工过程中与聚合物基体的 相容性差，非常容易团聚，甚至因为团聚而形成结构缺陷，所以碳酸钙粒子在应用到聚合物 材料中之前，必须对其表面进行改性，完成由亲水性至亲油性的适当转变。
[0003] 目前，国内外对碳酸钙的表面改性主要有两个途径，①使颗粒微细或超微细化；② 改进碳酸钙的表面性能，使其由无机性向有机性转变，提高与有机聚合物的相容性。然而微 细化的碳酸钙容易团聚，而且无法改变其表面亲水疏油的性能。碳酸钙的表面改性包括局 部反应改性和表面包覆改性，高能表面改性和机械化学改性等方式，但是目前PVC塑料工 业发展迅速，人们对复合材料的需求不断增长，碳酸钙表面改性已成为深加工技术之一，从 而进一步改善碳酸钙的吸油性、分散性、尺寸稳定性、耐热性、耐磨性、耐水性、阻燃性、防霉 性等一系列性能，以满足不断进步的PVC塑料工业。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种表面改性碳酸钙填料及其制备方法，该填料解决了碳 酸钙在PVC制品中容易发生团聚的问题，降低了吸油率，改善了 PVC的力学性能，提高了韧 性、弯曲强度和耐冲击性能。
[0005] 本发明的技术方案如下： 一种表面改性碳酸钙填料，其特征在于由下列重量份的原料制成：石蜡1-2、甲基三氯 硅烷2-2. 4、粉煤灰3-4、富马酸0. 3-0. 4、四氟化锆4-5、苯扎氯铵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、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯1-1. 4、过硫酸 铵0· 1-0. 2、硅酸钠1-2、轻质碳酸钙80-85、助剂13-16、水120-140 ; 所述助剂由下列重量份的原料制成：荷荷巴油〇. 03-0. 05、三聚磷酸钠0. 02-0. 03、烯 丙基缩水甘油醚〇. 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 马来酸酐 〇· 1-0. 2、乙二醇 0· 1-0. 2、油酸钾 0· 03-0. 04、ABS 0· 1-0. 2、微晶蜡 0· 1-0. 2、活性 氧化锌3-5、针状的碳酸钙晶须1-2、微孔碳酸钙1-2、亚烷基二醇0. 3-0. 4、水7-8 ;制备方 法为：将荷荷巴油、烯丙基缩水甘油醚、氨丙基三乙氧基硅烷、聚天冬氨酸、水解聚马来 酸酐、乙二醇、ABS、微晶蜡、亚烷基二醇混合，充分搅拌均匀，制得复合剂；将三聚磷酸钠、油 酸钾加入水中，加热至60-70°C，搅拌均匀，加入活性氧化锌、针状的碳酸钙晶须、微孔碳酸 钙，搅拌20-30分钟，烘干粉碎成氧化锌粉末，再加入复合剂，分散研磨20-30分钟，于室温 下静置，至复合剂慢慢渗透至所述氧化锌粉末表面，再分散研磨成2-50 μ m的颗粒，即得。
[0006] 所述的表面改性碳酸钙填料的制备方法，其特征在于包括以下步骤： (1) 将苯扎氯铵加入水中，搅拌均匀后加入轻质碳酸钙、四氟化锆、粉煤灰，在 3000-4000转/分下搅拌6-8分钟，得到混合物料； (2) 将甲基三氯硅烷、1，6己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、过硫酸铵加入 到第（1)步得到的物料中，加热至80-90°C，在9000-12000转/分下搅拌30-40分钟，得到 混合物料； (3) 将其他剩余成分混合研磨分散15-20分钟，加入第（2)步得到的混合物料中，加热 至80-90°C，在1000-1500转/分下搅拌30-40分钟，喷雾干燥，粉碎成2-50 μ m的颗粒，即 得。
[0007] 本发明的有益效果 本发明填料选用了 1，6己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甲基三氯硅烷 进行反应对碳酸钙进行改性，解决了碳酸钙在PVC制品中容易发生团聚的问题，降低了吸 油率，改善了 PVC的力学性能，提高了韧性、弯曲强度和耐冲击性能；通过添加四氟化锆，增 加了填料的疏水性，增加了 PVC的强度和耐磨性；本发明助剂能增加碳酸钙在PVC中的浸润 性，减少了 PVC的缺陷。
【具体实施方式】
[0008] 一种表面改性碳酸钙填料，由下列重量份（公斤）的原料制成：石蜡1. 5、甲基三 氯硅烷2. 2、粉煤灰3. 5、富马酸0. 3、四氟化锆4. 5、苯扎氯铵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、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯1. 2、过硫酸铵0. 1、硅酸 钠1. 5、轻质碳酸钙83、助剂16、水130 ; 所述助剂由下列重量份(公斤）的原料制成：荷荷巴油〇. 04、三聚磷酸钠0. 03、烯丙基 缩水甘油醚0.3、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.2、聚天冬氨酸0.2、水解聚马来酸酐0. 1、乙二 醇〇. 1、油酸钾〇. 〇3、ABS 0. 1、微晶蜡0. 1、活性氧化锌4、针状的碳酸钙晶须1. 5、微孔碳酸 钙1. 5、亚烷基二醇0. 3、水7. 5 ;制备方法为：将荷荷巴油、烯丙基缩水甘油醚、γ -氨丙基 三乙氧基硅烷、聚天冬氨酸、水解聚马来酸酐、乙二醇、ABS、微晶蜡、亚烷基二醇混合，充分 搅拌均匀，制得复合剂；将三聚磷酸钠、油酸钾加入水中，加热至65°C，搅拌均匀，加入活性 氧化锌、针状的碳酸钙晶须、微孔碳酸钙，搅拌25分钟，烘干粉碎成氧化锌粉末，再加入复 合剂，分散研磨25分钟，于室温下静置，至复合剂慢慢渗透至所述氧化锌粉末表面，再分散 研磨成2-50 μ m的颗粒，即得。
[0009] 所述的表面改性碳酸钙填料的制备方法，包括以下步骤： (1) 将苯扎氯铵加入水中，搅拌均匀后加入轻质碳酸钙、四氟化锆、粉煤灰，在3500转/ 分下搅拌7分钟，得到混合物料； (2) 将甲基三氯硅烷、1，6己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、过硫酸铵加入 到第（1)步得到的物料中，加热至85°C，在10000转/分下搅拌35分钟，得到混合物料； (3) 将其他剩余成分混合研磨分散18分钟，加入第（2)步得到的混合物料中，加热至 85°C，在1300转/分下搅拌30-40分钟，喷雾干燥，粉碎成2-50 μ m的颗粒，即得。
[0010] 实验数据： 本实施例填料的吸油值为35mL/100g，与水的接触角为95°。将该填料用于制取硬质 PVC试片，添加量为20%，性能测试结果为：屈服强度59. 67Mpa，断裂强度为47. 38Mpa，断裂 伸长率104%，杨氏模量2686. 14Mpa。
[0011] 将该填料用于制取软质PVC试片，添加量为20%，性能测试结果为：屈服强度 5. 45Mpa，断裂强度为6. 78Mpa，断裂伸长率117%，杨氏模量63. 74Mpa。
【权利要求】
1. 一种表面改性碳酸钙填料，其特征在于由下列重量份的原料制成：石蜡1-2、甲基三 氯硅烷2-2. 4、粉煤灰3-4、富马酸0. 3-0. 4、四氟化锆4-5、苯扎氯铵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、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯1-1. 4、过硫酸 铵0· 1-0. 2、硅酸钠1-2、轻质碳酸钙80-85、助剂13-16、水120-140 ; 所述助剂由下列重量份的原料制成：荷荷巴油〇. 03-0. 05、三聚磷酸钠0. 02-0. 03、烯 丙基缩水甘油醚〇. 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 马来酸酐 〇· 1-0. 2、乙二醇 0· 1-0. 2、油酸钾 0· 03-0. 04、ABS 0· 1-0. 2、微晶蜡 0· 1-0. 2、活性 氧化锌3-5、针状的碳酸钙晶须1-2、微孔碳酸钙1-2、亚烷基二醇0. 3-0. 4、水7-8 ;制备方 法为：将荷荷巴油、烯丙基缩水甘油醚、氨丙基三乙氧基硅烷、聚天冬氨酸、水解聚马来 酸酐、乙二醇、ABS、微晶蜡、亚烷基二醇混合，充分搅拌均匀，制得复合剂；将三聚磷酸钠、油 酸钾加入水中，加热至60-70°C，搅拌均匀，加入活性氧化锌、针状的碳酸钙晶须、微孔碳酸 钙，搅拌20-30分钟，烘干粉碎成氧化锌粉末，再加入复合剂，分散研磨20-30分钟，于室温 下静置，至复合剂慢慢渗透至所述氧化锌粉末表面，再分散研磨成2-50 μ m的颗粒，即得。
2. 根据权利要求1所述的表面改性碳酸钙填料的制备方法，其特征在于包括以下步 骤： (1) 将苯扎氯铵加入水中，搅拌均匀后加入轻质碳酸钙、四氟化锆、粉煤灰，在 3000-4000转/分下搅拌6-8分钟，得到混合物料； (2) 将甲基三氯硅烷、1，6己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、过硫酸铵加入 到第（1)步得到的物料中，加热至80-90°C，在9000-12000转/分下搅拌30-40分钟，得到 混合物料； (3) 将其他剩余成分混合研磨分散15-20分钟，加入第（2)步得到的混合物料中，加热 至80-90°C，在1000-1500转/分下搅拌30-40分钟，喷雾干燥，粉碎成2-50 μ m的颗粒，即 得。
【文档编号】C08K3/16GK104194053SQ201410365852
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】陈永忠 申请人:青阳县永诚钙业有限责任公司