一种用于生物降解塑料的改性碳酸钙及其制备方法与流程

本发明属于新材料，尤其涉及一种用于生物降解塑料的改性碳酸钙及其制备方法。

背景技术：

1、随着塑料材料应用的高速发展，塑料材料的多功能改性和降低生产成本，成为塑料加工最重要的任务之一，

2、碳酸钙是一种非金属无机材料，广泛用于造纸、涂料、塑料和橡胶等工业中做填充剂，用量最大的当属塑料填充，碳酸钙在塑料加工中已经占到了无机填材料总量的80％，它可以改善塑料材料的综合性能，其中包括：提高尺寸稳定性；提高制品弹性模量、硬度、刚性；提高制品耐热性、散光性和白度；还可以改善高分子材料的加工性能，改变塑料的流变性能，减少制品的收缩率、线性膨胀系数和蠕变性能，同时可大大降低生物降解材料的原料成本。

3、碳酸钙作为塑料填充材料虽然有诸多优点，但也存在缺陷：碳酸钙属于无机非金属矿物材料，其粉体越细，比表面越大，表面能就越大，在制备和后处理过程中极易团聚，分散性和流动性差；其次，碳酸钙表面含有大量羟基基团，是亲水疏油性，容易吸附水分，呈强极性，极易团聚，因此难以和疏水性强的结晶性生物降高分子材料界面相容；所以必须要对其表面进行疏水处理和活化包覆改性，提高其表面相容性和分散性，才能很好的与高分子材料相融合，提高材料的使用性能，此时即可提高其在生物降解材料中的添加量，达到真正降低生物降解材料成本的目的。鉴于以上情况，如何降低碳酸钙表面能、改善其亲水疏油特性是亟待解决的问题。

4、目前生物降解塑料填充材料多为淀粉，碳酸钙添加量只限于5％以内，主要原因是碳酸钙表面改性技术不能满足生物降解材料加工要求。目前碳酸钙表面处理只是烘干除水，然后采用钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂和硅烷偶联剂进行表面活化。但由于这些表面活化剂均为小分子化合物，惰性有机基团比较小，与疏水性强、结晶性高、性能比较稳定的生物降解材料体系之间的分子间作用力比较弱，从而导致碳酸钙粉体与生物降解高分子体系之间的作用力不强，相容性差，分散性、流动性差，熔体强度低，加工困难，生产的产品性能不能满足使用要求，尤其是缺口冲击和横向撕裂强度都很低；填充量就无法提高，因此达不到降低生物降解塑料成本的目的。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于生物降解塑料的改性碳酸钙及其制备方法，具备改性碳酸钙有了很好的亲油疏水，使其在生物降解聚合物中分散性、相容性和加工稳定性都有了较好的提高，大大提高了碳酸钙的添加量，降低生物降解材料的优点，解决了现有技术中填充量就无法提高，因此达不到降低生物降解塑料成本的目的问题。

2、本发明是这样实现的，一种用于生物降解塑料的改性碳酸钙，按质量份数包括以下成分：

3、碳酸钙100份、偶联剂0.5-3份、扩链剂0.5-1份、加工助剂1-2份。

4、作为本发明优选的，还包括增塑剂0.5-2份。

5、作为本发明优选的，所述碳酸钙采用1000-2500目碳酸钙粉末。

6、作为本发明优选的，所述偶联剂为双金属系偶联剂、稀土系偶联剂或双金属系和稀土系复合偶联剂。

7、作为本发明优选的，所述扩链剂为噁唑啉类和异氰酸酯类或噁唑啉和异氰酸酯复配的扩链剂；

8、所述噁唑啉类选用2,2-双(2-噁唑啉)(boz)，2,2-(1,3-苯撑)-双(2-噁唑啉)(pbo)中的一种或多种混合物，所述异氰酸酯类选用二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)，六亚甲基二异氰酸酯(hdi),2,6-二异氰酸酯(tdi),1,5萘二异氰酸酯(ndi)中的一种或多种混合物。

9、作为本发明优选的，所述增塑剂为环氧植物油类和柠檬酸类增塑剂或是柠檬酸类和环氧植物油类复配的增塑剂，所述环氧植物油类为环氧大豆油、环氧亚麻油、环氧蓖麻油、环氧棉籽油、环氧向日葵油中的一种或多种混合物；所述柠檬酸类选自柠檬酸三乙酯(tec)、柠檬酸三丁酯(tbc)、柠檬酸三辛酯(toc)、乙酰柠檬酸三丁酯(atbc)、乙酰柠檬酸三乙酯(atec)、乙酰柠檬酸三辛酯(atoc)、乙酰柠檬酸三正乙酯(athc)中的一种或多种混合物。

10、作为本发明优选的，所述加工助剂为甲基丙烯酸酯类和丙烯酸酯共聚物，所述的加工助剂有acr-201，acr-301，acr-401。

11、一种用于生物降解塑料的改性碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：

12、取1000-2500目的碳酸钙，放入搅拌机内于80-120℃温度下高速搅拌干燥至含水量≤0.35；

13、将设定比例的偶联剂投入到高速搅拌机内进行高速搅拌8-10分钟，在80-120℃温度下进行活化；

14、将设定比例的扩链剂投入正在活化的高速搅拌机内，高速搅拌4-5分钟，80-120℃进行扩链反应；

15、将设定比例的增塑剂和加工助剂投入正在活化扩连反应的高速搅拌机内，高速搅拌3-5分钟，80-120℃进行改性；

16、通水冷却降温到35-50℃后，将改性好的碳酸钙打入储料仓，即可得到改性碳酸钙成品；

17、其中，碳酸钙、偶联剂、扩链剂、增塑剂、加工助剂的比例为：碳酸钙100份、偶联剂0.5-3份、扩链剂0.5-1份、增塑剂0.5-2份、加工助剂1-2份；

18、作为本发明优选的，各个阶段所述温度均相同。

19、作为本发明优选的，各个阶段搅拌速度均相等。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

21、本发明利用双金属偶联剂和稀土偶联剂的复配偶联剂，噁唑啉类和异氰酸酯类扩链剂，柠檬酸类和环氧植物油类增塑剂和acr加工助剂等表面处理剂对碳酸钙进行表面改性处理，改性后的粉体吸油值、粘度、活化率等性能指标均发生变化，该改性碳酸钙有了很好的亲油疏水，使其在生物降解聚合物中分散性、相容性和加工稳定性都有了较好的提高，大大提高了碳酸钙的添加量，达到了降低生物降解材料价格的目的。

技术特征：

1.一种用于生物降解塑料的改性碳酸钙，其特征在于：按质量份数包括以下成分：

2.如权利要求1所述的一种用于生物降解塑料的改性碳酸钙，其特征在于：

3.如权利要求1所述的一种用于生物降解塑料的改性碳酸钙，其特征在于：

4.如权利要求1所述的一种用于生物降解塑料的改性碳酸钙，其特征在于：

5.如权利要求1所述的一种用于生物降解塑料的改性碳酸钙，其特征在于：

6.如权利要求2所述的一种用于生物降解塑料的改性碳酸钙，其特征在于：

7.如权利要求1所述的一种用于生物降解塑料的改性碳酸钙，其特征在于：

8.一种用于生物降解塑料的改性碳酸钙的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的一种用于生物降解塑料的改性碳酸钙的制备方法，其特征在于：

10.如权利要求8所述的一种用于生物降解塑料的改性碳酸钙的制备方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种用于生物降解塑料的改性碳酸钙及其制备方法，其中，用于生物降解塑料的改性碳酸钙，按质量份数包括以下成分：碳酸钙100份、偶联剂0.5‑3份、扩链剂0.5‑1份、加工助剂1‑2份，还包括增塑剂0.5‑2份，所述碳酸钙采用1000‑2500目碳酸钙粉末。该发明利用双金属偶联剂和稀土偶联剂的复配偶联剂，噁唑啉类和异氰酸酯类扩链剂，柠檬酸类和环氧植物油类增塑剂和ACR加工助剂等表面处理剂对碳酸钙进行表面改性处理，改性后的粉体吸油值、粘度、活化率等性能指标均发生变化，该改性碳酸钙有了很好的亲油疏水，使其在生物降解聚合物中分散性、相容性和加工稳定性都有了较好的提高，大大提高了碳酸钙的添加量，达到了降低生物降解材料价格的目的。

技术研发人员：庾高轩,陈立夏,陈礼义,李玉荣
受保护的技术使用者：广东永轩纳米塑胶材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13