专利名称：一种疏水性碳酸钡的制备方法
技术领域：
本发明属于表面改性碳酸钡的制备方法，涉及一种疏水性碳酸钡的制备方法。采用本发明制备的疏水性碳酸钡特别适用作塑料、橡胶、涂料等的填充料。
背景技术：
现有技术中，碳酸钡作为填充改性材料广泛应用于塑料、橡胶和涂料等行业，既可提高复合材料的刚性、硬度、耐磨性、耐热性和制品的尺寸稳定性等，又能降低制品的成本。 但是，碳酸钡在用作橡塑制品填料时，由于碳酸钡表面存在较强的亲水性羟基，呈亲水疏油性，与有机高聚物之间的极性差异较大，相容性不好，本身易团聚，因此必须对其进行适当的表面处理。无机粉体的表面经过改性后，它的吸附、润湿、分散等一系列性质都会发生显著改变，从而使其结合力、结合强度以及复合材料的力学性质和物理功能都将得到显著的增强。常用的无机粉体改性可分为干法和湿法湿法改性存在着改性剂损失、需要后处理、 成本上升等问题；干法改性工艺简单，基本没有改性剂损失，改性时间短、效果好。
发明内容
本发明的目的旨在克服上述现有技术中的不足，通过对碳酸钡进行表面改性，提供一种疏水性碳酸钡的制备方法，制得疏水性碳酸钡(即改性碳酸钡)与有机高聚物具有较好的相容性，可增强结合力、结合强度以及复合材料的热学性能及力学性能。本发明的内容是一种疏水性碳酸钡的制备方法，其特征是取碳酸钡、取碳酸钡重量0. 1% 20%的改性剂，将碳酸钡与改性剂混合、在50°C 170°C温度下搅拌反应(包覆) 5 120min，即制得疏水性碳酸钡(或称改性碳酸钡)；
所述改性剂可以是硬脂酸或铝酸酯偶联剂。本发明的内容中所述碳酸钡可以是天然碳酸钡(例如毒重石等)或人工合成碳酸钡中的任意一种。本发明的内容中所述制得的疏水性碳酸钡可以用作塑料、橡胶、或涂料的填充材料。与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果
(1)采用本发明，硬脂酸改性碳酸钡时，能在碳酸钡微粒表面形成单分子层包覆，硬脂酸分子中的羧基(一 C00H)与碳酸钡微粒表面吸附的羟基(一 0H)能够发生键合，又由于长链烃基的相互缠绕，其结果是碳酸钡微粒表面被硬脂酸单分子层包覆，使碳酸钡微粒表面有机化；铝酸酯偶联剂改性碳酸钡时，铝酸酯偶联剂中的单烷氧基与碳酸钡表面上的羟基反应形成化学键合，另外两个有机长链与聚合物分子发生缠绕，这样就将聚合物与填料紧密的结合起来；
(2)采用本发明，硬脂酸在塑料工业中是一种常用的助剂，熔点适宜，原料易得，对人体无任何毒害作用，且价格便宜，生产工艺易于推广实施，无污染；铝酸酯偶联剂具有性能好、 色浅、味小、无须稀释剂、使用方便、价格低廉等优点；(3)本发明制备工艺简单，工序简便，容易操作，制得的疏水性碳酸钡(即改性碳酸钡) 可以填充塑料、橡胶、涂料等材料，应用前景广阔，实用性强。
具体实施例方式下面给出的实施例拟以对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。实施例1
将1. 5g的硬脂酸放入250ml三口烧瓶中，然后将三口瓶置于恒温水浴中，装上回流冷凝装置，之后加热至80°C，迅速加入IOOg经预处理后的工业碳酸钡，搅拌反应30min后，取出样品烘干，即得到改性工业碳酸钡粉末，活化指数>99%，接触角由改性前的41°提高到 125°。碳酸钡经硬脂酸改性后，粉体颗粒分散比较均勻，有效改善了粉体的团聚现象，体积中心粒径d5(1由4. 56 μ m降至4. 19 μ m,红外光谱研究表明改性后样品在1706CHT1处硬脂酸羧基-COOH中C = 0键的特征吸收峰消失，1451cm—1处的吸收峰加宽，在157 !^1可能出现了硬脂酸盐羧酸根阴离子(CH3(CH2)16COO-)的C = O键吸收峰，硬脂酸在碳酸钡表面发生吸附键合，形成新的化学键，改性碳酸钡由亲水变为疏水。实施例2
将1.5g的铝酸酯偶联剂放入250ml三口烧瓶中，然后将三口瓶置于恒温油浴中，装上回流冷凝装置，之后加热至120°C，迅速加入IOOg经预处理后的工业碳酸钡，搅拌反应 20min后，取出样品烘干，即得到改性工业碳酸钡粉末，活化指数>98%，接触角由改性前的 41°提高到为112°。红外光谱研究表明，波数为3436CHT1和1631CHT1处的吸收峰分别为羟基伸缩振动和弯曲振动峰，与改性前相比，羟基特征峰明显增强，表明改性后的碳酸钡表面活性高；在^22(31^1和^52(31^1处出现了 CH3和CH2等有机基团的特征峰，这表明已成功将有机物连接到了碳酸钡粒子表面，铝酸酯偶联剂在碳酸钡表面发生吸附键合，形成新的化学键，改性碳酸钡由亲水变为疏水。实施例3:
一种疏水性碳酸钡的制备方法，是取碳酸钡、取碳酸钡重量0. 1%的改性剂，将碳酸钡与改性剂混合、在50°c温度下搅拌反应(包覆)120min，即制得疏水性碳酸钡(或称改性碳酸钡)。实施例4:
一种疏水性碳酸钡的制备方法，是取碳酸钡、取碳酸钡重量20%的改性剂，将碳酸钡与改性剂混合、在170°C温度下搅拌反应(包覆)5min,即制得疏水性碳酸钡(或称改性碳酸钡)。实施例5:
一种疏水性碳酸钡的制备方法，是取碳酸钡、取碳酸钡重量10%的改性剂，将碳酸钡与改性剂混合、在110°c温度下搅拌反应(包覆)60min，即制得疏水性碳酸钡(或称改性碳酸钡)。实施例6:
一种疏水性碳酸钡的制备方法，是取碳酸钡、取碳酸钡重量1的改性剂，将碳酸钡与改性剂混合、在50°C 110°C温度下搅拌反应(包覆)40min，即制得疏水性碳酸钡(或称改性碳酸钡)。实施例 7—13:
一种疏水性碳酸钡的制备方法，是取碳酸钡、取碳酸钡重量0. 1% 20%的改性剂，将碳酸钡与改性剂混合、在50°C 170°C温度下搅拌反应(包覆)5 120min，即制得疏水性碳酸钡(或称改性碳酸钡)；
各实施例中改性剂的具体重量百分比例用量见下表1 表1
实施讓号I 重量■分？89 ο IiJ213改棚 I 3.5I3S I 91215
表1中改性剂一行的数据“0. 5”即表示“取碳酸钡重量0. 5%的改性剂”，其它依此类推。上述实施例3 —13中所述改性剂可以是硬脂酸或铝酸酯偶联剂(例如生产企业为重庆嘉世泰化工有限公司生产销售的铝酸酯偶联剂F-1、铝酸酯偶联剂F-2 ；杭州杰西卡化工有限公司生产销售的铝酸酯偶联剂HY-1108、铝酸酯偶联剂HY-988 ；广州市开云化工有限公司生产销售的铝酸酯偶联剂AL-822等)。上述实施例3—13中所述碳酸钡可以是天然碳酸钡(例如毒重石等)或人工合成碳酸钡中的任意一种。本发明内容及上述实施例中的所述原料均为现有市售原料，未特别注明的原料组分的用量单位均为与相邻其它组分相同单位的重量份(可以均是克或千克等)；所采用的百分比例中，未特别注明的，均为重量百分比例。上述实施例中各步骤中的工艺参数(温度、时间等)和各组分用量数值等为范围的，任一点均可适用。上述实施例制得的疏水性碳酸钡可以用作塑料、橡胶、或涂料的填充材料。
本发明内容及上述实施例中未具体叙述的技术内容同现有技术。 本发明不限于上述实施例，本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。
权利要求
1.一种疏水性碳酸钡的制备方法，其特征是取碳酸钡、取碳酸钡重量0. 1% 20%的改性剂，将碳酸钡与改性剂混合、在50°C 170°C温度下搅拌反应5 120min，即制得疏水性碳酸钡；所述改性剂是硬脂酸或铝酸酯偶联剂。
2.按权利要求1所述的疏水性碳酸钡的制备方法，其特征是所述碳酸钡是天然碳酸钡或人工合成碳酸钡中的任意一种。
3.按权利要求1或2所述的疏水性碳酸钡的制备方法，其特征是所述制得的疏水性碳酸钡用作塑料、橡胶、或涂料的填充材料。
全文摘要
本发明公开了一种疏水性碳酸钡的制备方法，其特征是取碳酸钡、取碳酸钡重量0.1%～20%的改性剂，将碳酸钡与改性剂混合、在50℃～170℃温度下搅拌反应5～120min，即制得疏水性碳酸钡；所述改性剂是硬脂酸或铝酸酯偶联剂。采用本发明，原料易得，生产工艺易于实施，制得的改性碳酸钡可以用作塑料、橡胶、涂料等的填充材料，应用前景广阔。
文档编号C09C1/02GK102352132SQ20111024147
公开日2012年2月15日 申请日期2011年8月22日 优先权日2011年8月22日
发明者刘树信, 刘铭, 霍冀川 申请人:西南科技大学