[发明专利]重质碳酸钙复合填料及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于矿物加工与非金属矿物材料领域，具体涉及重质碳酸钙复合填料及其制备方法和用途。

背景技术

目前，塑料、橡胶等高聚物基材料得到越来越广泛的应用。但是，这类材料燃点低、容易着火，尽管在建筑、交通工具、电线电缆和电器设备及其它应用领域采取了严格的防火措施，每年仍发生数以千计的火灾，造成大量的生命和财产损失。为了减少因使用这些材料而引发的火灾，在制造这些材料时需添加阻燃剂。目前，阻燃剂可分为有机和无机二大类，有机阻燃剂是一类含氯、溴等的有机卤素类阻燃剂，当高聚物燃烧时，在气相中分解为高反应活性的HBr和HCl，隔绝燃烧部位所需的氧气，从而阻止燃烧的扩展。但是，添加这类阻燃剂的高聚物被引燃后虽不会剧烈燃烧，但会放出大量有毒和腐蚀性气体，这些气体对生命财产的伤害甚至超过火灾本身；无机阻燃剂，包括无机阻燃剂氢氧化铝（ATH）和氢氧化镁、锑化合物、硼化合物等，因低烟、无毒、价廉，与环境友好，是当今阻燃材料的主要发展方向。

塑料制品，特别是在聚氯乙烯（PVC）中，重质碳酸钙是用量最大的无机矿物填料，且具有良好的电绝缘性和难燃性。但是，重质碳酸钙不具有阻燃和抑烟功能，因此在其填充的PVC及其他塑料制品中，还必须添加有机阻燃剂才能实现有效阻燃。对于PVC来说，本身含有氯成份，有一定阻燃性，再添加一些其他有机阻燃剂，容易达到V-0级阻燃，而且不影响PVC材料的强度，但是，在着火时材料会产生大量的毒烟，对人民生命安全造成严重危害。但如果完全添加无机阻燃剂，如氢氧化铝、氢氧化镁。100份树脂的无机阻燃剂添加量必须达到100份以上才能达到V-0级阻燃，如此大的添加量，容易造成PVC材料力学性能的显著下降和制品成本的大幅增加。

发明人针对塑料制品，特别是PVC塑料制品现有阻燃抑烟性能存在的缺点以及目前重质碳酸钙填充塑料制品阻燃和抑烟功能的不足，提供一种全新的具有阻燃和抑烟功能的包含重质碳酸钙、超细活性氢氧化镁、超细多孔二氧化硅等组分的复合填料。

发明内容

本发明所解决的第一个技术问题是提供一种具有阻燃和抑烟功能的重质碳酸钙复合填料。

本发明重质碳酸钙复合填料含有下述重量配比的组分：重质碳酸钙50～75份、超细氢氧化镁20～40份、超细多孔二氧化硅1～8份（优选3～5份）、超细氧化锑1～8份（优选2～4份）。

其中，各组分的粒度要求如下：

重质碳酸钙粒度：中位粒径d₅₀=1～10μm，累计d₉₇≤45μm。

超细氢氧化镁（以下简称超细Mg(OH)₂）粒度：中位粒径d₅₀=0.5～5μm，累计d₉₇≤10μm。

超细多孔二氧化硅（以下简称超细多孔SiO₂）主要成分为SiO₂、·nH₂O和少量的Al₂O₃。其品种为蛇纹石提取氧化镁后的产物；粒度(中位粒径)d₅₀≤5μm。蛇纹石提取氧化镁后的多孔二氧化硅是一种比表面积大于120m²/g、孔径分布为0.5～5nm的介孔材料，其主要成分为水合无定形二氧化硅，在着火时，一方面释放水蒸汽降温，且脱水后形成的氧化硅覆盖于材料表面，具有独特的辅助阻燃和降低烟密度的功能，同时具有填充增强作用。

超细氧化锑（以下简称超细Sb₂O₃）粒度（中位粒径）为d₅₀≤1μm。

原料重质碳酸钙和超细Mg(OH)₂需进行表面改性，具体的：

重质碳酸钙进行表面改性，表面改性剂为硬脂酸、铝酸酯、钛酸酯中的至少一种；用量为重质碳酸钙质量的0.5%～2.5%（优选1.0%～1.5%）；改性温度70～140℃。其中：硬脂酸:铝酸酯:钛酸酯(质量百分比)=50%～100%:0～50%:0～50%。