[发明专利]一种表面改性碳酸钙及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳酸钙，特别是一种表面改性碳酸钙及其制备方法。

背景技术

碳酸钙由于稳定性好、色泽单纯、低磨耗、易加工、无毒、来源广泛、价格 低廉等诸多优点常用来填充塑料、橡胶等材料，起到增容、增量、降低生产成本 的作用。但由于其表面亲水疏油且易团聚，与有机高聚物的界面性质不同，相容 性差，直接或过多地填充易导致材料力学性能下降。通过表面改性可改善其表面 性质，提高分散性、与聚合物界面相容性和材料的机械强度等综合性能。碳酸钙 表面改性剂的种类较多，但由于工艺复杂，成本较高，大多只停留在研究阶段。 目前应用最为广泛的为硬脂酸，其分子中只含有一个羧基，作用点少，改性碳酸 钙时多为物理作用，且包覆不牢极易脱落，改性效果不甚理想。

发明内容

本发明的目的在于获得一种新的表面改性碳酸钙及其制备方法，该改性碳酸 钙与聚合物具有较好的相容性，可增强界面间的作用，综合提高材料的力学性能。

本发明的技术方案：

一种表面改性碳酸钙，其制备方法为：在碳酸钙中加入桐油系列衍生物表面 改性剂或桐油系列衍生物表面改性剂的丙酮溶液，改性剂的用量为碳酸钙重量的 0.5％～2.5％，在30℃～100℃条件下包覆10～30min，制得改性碳酸钙。

所说的的碳酸钙可以是重质碳酸钙干粉、轻质碳酸钙水悬浮液中的任意一 种。

所说的桐油系列衍生物表面改性剂为桐油酸、桐油酸酐、桐酸酸酐中的任意 一种。

所说的桐油系列衍生物表面改性剂的丙酮溶液的配比为：桐油系列衍生物表 面改性剂∶丙酮＝1.0～3.0g∶5.0ml。

本发明所提供的表面改性碳酸钙，由上述方法制备。

本发明所提供的表面改性碳酸钙应用于塑料、橡胶、粘合剂的填充材料。

本发明原理：桐油系列衍生物表面改性剂含有的羧基与碳酸钙形成化学结 合，使得碳酸钙表面变为疏水性，降低了分子间的作用力，减少了碳酸钙粒子之 间的团聚；改性剂的长烷基链与聚合物具有较好的相容性，增强了界面间的作用。

本发明的优越性在于：本发明应用的桐油系列衍生物表面改性剂所用原料为 可再生资源，生产工艺易于推广实施，成本较低，无污染。在填充聚合物基复合 材料时，改性剂的不饱和键在与聚合物加工过程中可以起到交联的作用，在保证 材料力学强度的基础上，大幅提高复合材料的韧性。改性碳酸钙可以填充塑料、 橡胶、粘合剂等，应用前景广阔。

附图说明

图1为未改性碳酸钙/聚氯乙烯复合材料断面扫面电子显微镜图；

图2为改性碳酸钙/聚氯乙烯复合材料断面扫面电子显微镜图。

具体实施方式

实施例1

将2.5g的桐油酸酐溶解于5ml丙酮中配成丙酮溶液，将100g轻质碳酸钙水 悬浮液加入高速分散混合机中，在80℃条件下，加入桐油酸酐的丙酮溶液，充 分混合搅拌包覆30min，包覆完成后进行脱水、干燥、粉碎、筛分，即得到改性 的轻质碳酸钙，活化度＞99％。

实施例2

将100g重质碳酸钙干粉加入高速分散机中，在100℃条件下，加入2.0g桐 油酸，充分混合搅拌包覆20min，包覆完成后进行干燥、粉碎、筛分，得到改性 的重质碳酸钙。

表1 改性剂的改性效果

表1表明，实施例2中制得的改性碳酸钙其活化率达到95％，碳酸钙表面已 由亲水变为疏水。

未改性重质碳酸钙极易团聚，分散不均，粒子间间隙较大，吸油值高为；改 性后碳酸钙因表面包覆一层改性剂渗入到颗粒内部或覆盖在其表面，减小了颗粒 间的间隙，其堆积密度降低，吸油值降低。

未改性重质碳酸钙在液体石蜡中不易分散，流动性较差，故悬浮液的粘度较 大；改性后的碳酸钙颗粒表面能降低，分散性提高，悬浮液在流动时克服的阻力 小，改性后碳酸钙液体石蜡悬浮液的粘度降幅为未改性的40％。

未改性重质碳酸钙表面呈强极性，水在其上接触角为0°；改性后碳酸钙， 水在其上接触角为90°，表明碳酸钙表面已由疏油性转为亲油性。

实施例3