一种改性重质碳酸钙及其制备方法与流程

本发明涉及一种无机填料及其制备方法，具体为改性重质碳酸钙及其制备方法。

背景技术：

1、由于造纸、涂料、塑料、橡胶等材料工业的快速发展，市场对重质碳酸钙、轻质(纳米)碳酸钙等碳酸钙产品需求量越来越大。世界碳酸钙的生产能力在过去10年以年均增长率5％～8％的速度增长。据中国粉体网统计，2021年中国碳酸钙的产量约为3913万吨，2022年产量约为4010万吨，同比增长4.6％；2021年碳酸钙表面需求量为3926.4万吨，2022年表面需求量约为4111.5万吨，同比增长4.7％。2022年国内共签约、投建、投产大型碳酸钙项目20多个，今后将迅速增加新产能1000多万吨。因此，碳酸钙产品在中国具有广阔的应用前景。碳酸钙在高值化利用前一般需经表面有机化改性环节进行处理，从而由一般体积填料转变为功能性填料。碳酸钙的表面有机化改性处理能改善碳酸钙的表面润湿性能(表面亲水疏油变为亲油疏水)和与有机物基体的结合强度，从而消除其在有机基体中分散不均，填料与基体存在界面缺陷等不利因素，提高复合材料的力学性能，或改变材料的耐酸性耐候性，或者赋予其新的性能，提高附加值。例如，碳酸钙作为涂料中的最主要的一种颜料组分，其质量直接决定涂布性能、涂布质量。

2、重质碳酸钙会发生团聚，添加改性剂必不可少，一方面可改善重质碳酸钙的团聚现象，另一方面还可增强被填充材料的力学性能，改善其物理以及化学性质。目前市面上所采用的重质碳酸钙的改性剂，常见添加钛酸酯偶联剂或添加铝酸酯联剂，其与高聚物基料相容性或表面疏水性提升效果一般。为改善其效果，则将钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂各自和硬脂酸复配。其它新兴的改性剂例如聚氧乙烯醚型复合改性剂等，虽改性效果好，但存在生产成本过高、技术不完善等问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，提供一种钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂复配作为改性剂改性的重质碳酸钙及其制备方法，提升重质碳酸钙的活化率。

2、为解决以上技术问题，本发明首先公开了一种改性重质碳酸钙，该改性重质碳酸钙由钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂加入重质碳酸钙中经干法制备得到，所述钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂总量占重质碳酸钙的1wt％-3wt％，钛酸酯偶联剂占钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂总量的40wt％-60wt％，铝酸酯偶联剂占钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂总量的40wt％-60wt％。

3、进一步地，所述钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂总量占重质碳酸钙的2wt％。

4、进一步地，钛酸酯偶联剂占钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂总量的50wt％，铝酸酯偶联剂占钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂总量的50wt％。

5、本发明还公开了一种前述改性重质碳酸钙的制备方法，将重质碳酸钙放入烘箱中烘干，再水浴加热，同时对重质碳酸钙进行搅拌，接着加入钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂，继续搅拌，冷却出料，得改性重质碳酸钙。

6、进一步地，将重质碳酸钙放入烘箱，60-80℃烘20-28h，再60-80℃水浴加热，同时对重质碳酸钙进行搅拌5-15min，接着加入钛酸酯偶联剂与铝酸酯偶联剂，继续搅拌0.5-1h，冷却出料，得改性重质碳酸钙。

7、进一步地，将重质碳酸钙放入烘箱，70℃烘24h，再70℃水浴加热，同时对重质碳酸钙进行搅拌10min，接着加入钛酸酯偶联剂与铝酸酯偶联剂，继续搅拌1h，冷却出料，得改性重质碳酸钙。

8、首先，本发明采用钛酸酯偶联剂与铝酸脂偶联剂复配作为改性剂，其材料来源丰富，材料价格低廉，生产成本低。根据惯常思维，作为对重质碳酸钙改性的偶联剂，采用一种即可，为了增加其改性效果，一般会和硬脂酸复配，而不会想到将同样作为偶联剂的钛酸酯偶联剂与铝酸脂偶联剂复配。而本发明打破了该惯常思维，不加硬脂酸，而将钛酸酯偶联剂与铝酸脂偶联剂复配，可协调两组分的性能，充分发挥彼此的优势，所得改性重质碳酸钙与基体之间具有高相容性。

9、其次，本发明采用干法制备改性，操作便捷且实验周期短；通过干法搅拌，使得复配改性剂在重质碳酸钙表面上分散均匀，极大程度上发挥各自的优良特性。

10、再次，本发明在干法改性过程中无任何污染，为安全绿色实验，适合工业化生产。

11、本发明的改性重质碳酸钙可有效改善其表面润湿性能，解决了团聚问题，具有优异的亲油疏水性能。活化率可在95％以上，高于现有改性重质碳酸钙的活化率。

技术特征：

1.一种改性重质碳酸钙，其特征在于：该改性重质碳酸钙由钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂加入重质碳酸钙中经干法制备得到，所述钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂总量占重质碳酸钙的1wt％-3wt％，钛酸酯偶联剂占钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂总量的40wt％-60wt％，铝酸酯偶联剂占钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂总量的40wt％-60wt％。

2.根据权利要求1所述改性重质碳酸钙，其特征在于：所述钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂总量占重质碳酸钙的2wt％。

3.根据权利要求1所述改性重质碳酸钙，其特征在于：钛酸酯偶联剂占钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂总量的50wt％，铝酸酯偶联剂占钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂总量的50wt％。

4.一种如权利要求1-3任意一项权利要求所述改性重质碳酸钙的制备方法，其特征在于：将重质碳酸钙放入烘箱中烘干，再水浴加热，同时对重质碳酸钙进行搅拌，接着加入钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂，继续搅拌，冷却出料，得改性重质碳酸钙。

5.根据权利要求4所述改性重质碳酸钙的制备方法，其特征在于：将重质碳酸钙放入烘箱，60-80℃烘20-28h，再60-80℃水浴加热，同时对重质碳酸钙进行搅拌5-15min，接着加入钛酸酯偶联剂与铝酸酯偶联剂，继续搅拌0.5-1h，冷却出料，得改性重质碳酸钙。

6.根据权利要求5所述改性重质碳酸钙的制备方法，其特征在于：将重质碳酸钙放入烘箱，70℃烘24h，再70℃水浴加热，同时对重质碳酸钙进行搅拌10min，接着加入钛酸酯偶联剂与铝酸酯偶联剂，继续搅拌1h，冷却出料，得改性重质碳酸钙。

技术总结
本发明公开了一种改性重质碳酸钙，该改性重质碳酸钙由钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂加入重质碳酸钙中经干法制备得到，所述钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂总量占重质碳酸钙的1wt％‑3wt％，钛酸酯偶联剂占钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂总量的40wt％‑60wt％，铝酸酯偶联剂占钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂总量的40wt％‑60wt％。经改性后的重质碳酸钙活化率高，制备周期短，生产成本低。

技术研发人员：卢深,袁群华,朱鹏,陈天影,唐艳军
受保护的技术使用者：衢州市华顺钙业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15