含偶联剂的改性硅白粉的制作方法

专利名称：含偶联剂的改性硅白粉的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程塑料填充材料，特别涉及一种用于工程塑料填充材料的含偶联剂的改性硅白粉。
背景技术：
众所周知塑料的各项性能指标是母体树脂所提供的，但在工程中的应用具有一定的局限性、单一性，如何扩大塑料的应用范围这就需要在塑料中加入填充材料使其成为工程塑料。
钛白粉被公认为最好的塑料填充材料。钛白粉作为战略储备物资，应用资源受到限制，近年来价格始终保持高位。对于钛白粉的替代材料，人们进行了大量的材料和改性工艺方面的探索，取得了不少进展，但在遮盖率和耐老化性能上始终没有完全取得突破，钛白粉还是被公认为最好的塑料填充材料。因此，研制钛白粉的替代材料对降低工程塑料(树脂产品)的价格非常重要。 .

发明内容
本发明的目的在于解决上述钛白粉的替代材料问题，提供一种与钛白粉特性接近的用于工程塑料填充材料的含偶联剂的改性硅白粉。
实现本发明目的技术方案是 一种含偶联剂的改性硅白粉，它的组成为
Si02 41-50%， CaO 46-50%， A1203 2-5%， MgO 2-5%，以上百分比为重量百
分比，其特征在于，它的表面经硅烷偶联剂偶联处理。
进一步地，所述硅烷偶联剂的重量为改性硅白粉总重量的2-3%。进一步地，上述的含偶联剂的改性硅白粉，其烧失量LOSS〈2。/。。进一步地，上述的含偶联剂的改性硅白粉，其物理结构为针状结构，粒
度为-10微米到1250目，长径比为7: 1-15: 1。进一步地，上述的含偶联剂的改性硅白粉，其纤维长度为
0.05mm-0.20mm，白度为85%-96%。
由于采用了上述的技术解决方案，上述含偶联剂的改性硅白粉在高温下具有柔性流动性能、高强度、高留着率、使用方便，在不改变现有工艺及原有填料的前提下，适当调整材料比例，可以有效的提高树脂产品的各项物理
指标及抗紫外线(老化)指标。经检测表明上述含偶联剂的改性硅白粉具
有增强塑料性能，它的加入使塑料的抗拉、抗压强度提高25%，弹性摸量提高30%。完全解决了用于工程塑料填充材料钛白粉的替代问题，显著降低了工程塑料的成本。
Si02 41-50%,
:百分比，其特征
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
一种含偶联剂的含偶联剂的改性硅白粉，它的组成为
CaO 46-50%， A1203 2-5%， MgO 2-5%，以上百分比为重i
在于，它的表面经硅垸偶联剂偶联处理。
上述硅烷偶联剂的重量为改性硅白粉总重量的2-3%。上述的含偶联剂的改性硅白粉，其烧失量L0SS<2%。上述的含偶联剂的改性硅白粉，其物理结构为针状结构，粒度为-10微
米到1250目，长径比为7: 1-15: 1。上述的含偶联剂的改性硅白粉的纤维
长度为0.05mm-0.20mm，白度为85%-96%。实施例1
一种改性硅白粉，它的组成为Si02 41%，CaO 50%，A1203 4%，MgO 5%，
以上百分比为重量百分比。上述改性硅白粉的制造方法选用进口硅矿石，改变粉碎方法，采用超生粉碎法，按矿物纹理切割，使硅白粉呈针状结构，在计算机仿真控制下，长径比和粒度离散性得到有效控制，改变材料表
4面物理特性,与钛白粉特性更接近。经过与硅垸偶联剂偶联进行复合表面处理后，上述改性硅白粉在高温下具有柔性流动性能，实验中发现，其流动性超过金红石型钛白粉。硅材料具有天然抗老化的能力，其抗老化性能不需要特殊处理。硅烷偶联剂为南京大学生产的N-66。
该含偶联剂的改性硅白粉，其烧失量LOSS〈2。/。。其物理结构为针状结构，粒度为-10微米到1250目，长径比为7: 1-15: 1。其纤维长度为0.05腿-0.20廳，白度为96%。
实施例2
一种改性硅白粉，它的组成为Si02 50%，CaO 46%，A1203 2%，MgO 2%，
以上百分比为重量百分比。上述改性硅白粉的制造方法选用进口硅矿石，改变粉碎方法，采用超生粉碎法，按矿物纹理切割，使硅白粉呈针状结构，在计算机仿真控制下，长径比和粒度离散性得到有效控制，改变材料表面物理特性，与钛白粉特性更接近。经过与上述改性硅白粉重量的2%的硅垸偶联剂偶联进行复合表面处理后，上述含偶联剂的改性硅白粉在高温下具有柔性流动性能，实验中发现，其流动性超过金红石型钛白粉。硅材料具有天然抗老化的能力，其抗老化性能不需要特殊处理。硅垸偶联剂为南京大学
生产的N-90。
上述的含偶联剂的改性硅白粉，其烧失量LOSS《M。其物理结构为针状结构，粒度为-10微米到1250目，长径比为7: 1-15: 1。其纤维长度为0.05画-0.20醒，白度为85%。
实施例3
一种改性硅白粉，它的组成为
Si02 45%,CaO 48%，A1203 3.5%,MgO 3.5%，
以上百分比为重量百分比。上述改性硅白粉的制造方法选用进口硅矿石，改变粉碎方法，采用超生粉碎法，按矿物纹理切割，使硅白粉呈针状结构，在计算机仿真控制下，长径比和粒度离散性得到有效控制，改变材料表
面物理特性,与钛白粉特性更接近。经过与上述改性硅白粉重量的2.5%的硅
烷偶联剂偶联进行复合表面处理后，上述含偶联剂的改性硅白粉在高温下具有柔性流动性能，实验中发现，其流动性超过金红石型钛白粉。硅材料具有天然抗老化的能力，其抗老化性能不需要特殊处理。硅烷偶联剂为南京大
学生产的N-66。
上述的含偶联剂的改性硅白粉，其烧失量LOSS〈2M。其物理结构为针状结构，粒度为-IO微米到1250目，长径比为7: 1-15: 1。其纤维长度为0.05mm-0.20腿，白度为90.5%。
实施例4
一种改性硅白粉，它的组成为
Si02 40.5%，CaO 50%，A1203 4.5%，MgO 5%，
上述改性硅白粉的制造方法选用进口硅矿石，改变粉碎方法，采用超生粉碎法，按矿物纹理切割，使硅白粉呈针状结构，在计算机仿真控制下，长径比和粒度离散性得到有效控制，改变材料表面物理特性,与钛白粉特性
更接近。经过与上述改性硅白粉重量的3%的硅垸偶联剂偶联进行复合表面
处理后，上述含偶联剂的改性硅白粉在高温下具有柔性流动性能，实验中发现，其流动性超过金红石型钛白粉。硅材料具有天然抗老化的能力，其抗
老化性能不需要特殊处理。硅垸偶联剂为南京大学生产的N-90。
上述的含偶联剂的改性硅白粉，其烧失量L0SS〈2。/。。其物理结构为针状结构，粒度为-IO微米到1250目，长径比为7: 1-15: 1。其纤维长度为0.05mm-0.20匪，白度为93%。
上述改性硅白粉与硅垸偶联剂偶联的方法，包括如下步骤A、 加入改性硅白粉将待偶联的改性硅白粉加入到偶联反应罐中；
B、 加入硅垸偶联剂打开所述偶联反应罐的搅拌装置，搅动使改性硅 白粉旋转，将硅垸偶联剂直接喷洒在所述改性硅白粉中，搅拌装置旋转速度 越高，越有助于硅烷偶联剂分散，所述硅垸偶联剂的用量为所述改性硅白粉 重量的2.0-3.0%;
C、 加快搅拌速度控制所述偶联反应罐搅拌装置的旋转速度，使步骤B
获得的混合物的温度达到13(TC，此时硅烷偶联剂气化，吸附在所述改性硅 白粉表面，使所述改性硅白粉的形状由棒状变成橄榄状；
D、 偶联:继续加快搅拌装置的旋转速度，步骤B获得的混合物反应13-20 分钟后，所述改性硅白粉与硅垸偶联剂偶联完成。
硅烷偶联剂含两个活性官能团，可分别与有机物和无机物起反应，能改 善填料与高分子材料之间界面特性，增强含偶联剂的改性硅白粉与树脂形成
的立体网状协同效应，在树脂产品内部形成网状链接结构，使树脂产品的物 理强度有明显的增强，有效提高了产品的抗撕裂性能，使产品的强度和韧性 达到了统一，在保持树脂产品表面平整与良好的光泽以及抗洗刷和抗风化性 能都有良好的表现。
上述含偶联剂的改性硅白粉具有高耐热性、电绝缘性和化学惰性，在橡 胶和塑料工业上用作增强填料，特别是制造树脂型材、橡胶、鞋底和非黑色 的各类橡塑产品，配入适量硅白粉，可以使产品具有较高的耐磨性；作为热 塑和弹性材料的填充剂，在电学、力学和热学性质方面，优于石棉和滑石原 料，并且对人完全没有害处，有利于工人的身体健康，改善工作环境。
上述含偶联剂的改性硅白粉配入聚丙烯塑料中，能提高产品的电绝缘 性，并使产品易加工，易着色，改善产品光学性能，降低产品吸湿性；配入 环氧树脂中，可减少其收縮性，增强其稳定性和抗热冲击强度，也可制成塑 胶粘合剂；因其有增强和加固作用，而常用于涂料及尼龙压模等材料生产。
上述含偶联剂的改性硅白粉最显著的特点是高强度、高留着率、使用 方便，在不改变现有工艺及原有填料的前提下，适当调整材料比例，可以有 效的提高树脂产品的各项物理指标及抗紫外线(老化)指标。
经检测表明上述含偶联剂的改性硅白粉增强了高低温下的分散性和流
7动性，在产品定型时保持了蜂窝状的结构，使产品的抗拉力和柔性都得到了 加强，具有增强塑料性能。它的加入使塑料的抗拉、抗压强度提高25%，弹
性摸量提高30%。
含偶联剂的改性硅白粉具有优质亮柔白色的作用，在PVC塑钢中应用
发现除替代颜料级钛白粉外，其他各项物化力学指标也得以大大提高。在作 为生产优质白色和柔和浅色调的涂料时，对提高涂料的韧性和耐用性起到十 分明显的效果，适用于室外涂料、交通标识线等要求较高的领域，在保持涂 料表面平整与良好的光泽以及抗洗刷和抗风化性能都有良好的表现。另外， 由于含偶联剂的改性硅白粉具有低的吸油性，实际应用时还可减少涂料的吸 油量并保持碱性，具有抗腐蚀能力。
另外，由于增强硅白粉具有低的吸油性，实际应用时还可减少树脂产品 的吸油量并保持碱性，具有抗腐蚀能力。
水溶性增强硅白粉可以用在色浆、水溶性油墨等领域。在有效增加色浆、 油墨的鲜艳度及抗紫外线能力方面有很好的表现。
该产品还可以在纺织色浆中代替钛白粉和立德粉，可以有效的提高产品 的遮盖率和吸附率。 .
改性处理后的增强硅白粉具有热膨胀系数低，在高温条件下易与树脂共 溶、不含化学结合水或碳酸盐以及具有针状晶形等特性，因此用增强硅白粉 作树脂填料，能降低产品的收縮率和减少出现翘曲、开裂现象，并能提高坯 体强度和压型质量，改善产品机械性能，达到提高产品物理性能的目标。
相对钛白粉作为工程塑料的填充材料，上述改性硅白粉替代钛白粉可使
工程塑料的每吨成本下降1/3，从而取得了显著的经济效益。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域 的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换 或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要 求所限定。
8
权利要求
1、一种含偶联剂的改性硅白粉，它的组成为SiO2 41-50％，CaO 46-50％，Al2O3 2-5％，MgO2-5％，以上百分比为重量百分比，其特征在于，它的表面经硅烷偶联剂偶联处理。
2、 如权利要求1所述的含偶联剂的改性硅白粉，其特征在于，所述硅 烷偶联剂的重量为改性硅白粉总重量的2-3%。
3、 如权利要求1所述的含偶联剂的改性硅白粉，其特征在于，其烧失 量LOSS〈20/。。
4、 如权利要求1所述的含偶联剂的改性硅白粉，其特征在于，其物理 结构为针状结构，粒度为-10微米到1250目，长径比为7: 1-15: 1。
5、 如权利要求2所述的含偶联剂的改性硅白粉，其特征在于，其纤维 长度为0.05mm-0.20mm，白度为85%-96%。
全文摘要
本发明涉及一种用于工程塑料填充材料的含偶联剂的改性硅白粉。该含偶联剂的改性硅白粉，它的组成为SiO₂ 41-50％，CaO 46-50％，Al₂O₃ 2-5％，MgO2-5％，以上百分比为重量百分比，它的表面经硅烷偶联剂偶联处理。上述含偶联剂的改性硅白粉在高温下具有柔性流动性能、高强度、高留着率、使用方便，在不改变现有工艺及原有填料的前提下，适当调整材料比例，可以有效的提高树脂产品的各项物理指标及抗紫外线指标，完全解决了用于工程塑料填充材料钛白粉的替代问题，显著降低了工程塑料的成本。
文档编号C09C1/40GK101497750SQ200810033280
公开日2009年8月5日 申请日期2008年1月31日 优先权日2008年1月31日
发明者明 倪, 倪国庆, 朱海月 申请人:上海麦登复合材料有限公司