[发明专利]交联型有机聚合物-碳酸钙复合粒子及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种交联型有机聚合物-碳酸钙复合颗粒及其制备方法，属于高分子材料领域。

背景技术

CaCO₃是一种价廉易得的无机原材，可作为橡胶、塑料等制品的填料，不仅起填充作用，降低成本，还可对材料起改性作用。但是CaCO₃具有突出的表面效应，即颗粒易团聚和热稳定性差，在其制备和应用过程中容易聚集和团聚，从而使已制备出的超微细CaCO₃重新聚合为大颗粒的CaCO₃；CaCO₃是一种亲水性无机化合物，与有机高聚物的相溶性差，如果直接添加，会造成分散不均，过量填充甚至使制品无法使用，所以需要对其进行表面改性，以改变它原有的性质(亲油性、吸油率等)，改善与聚合物的亲合性、相溶性，以及加工流动性、分散性，并提高填料与聚合物相界面之间的结合力，使复合材料的综合性能得到显著的提高，从而使其转变为功能性填料。

目前比较流行的方法主要有两种，一种是将CaCO₃颗粒细化，另一种办法是将CaCO₃颗粒表面进行物理或化学改性，即通过物理或化学方法将表面处理剂吸附或反应在CaCO₃粉末的表面，形成包膜，使其表面活化，从而改善CaCO₃粉末的表面性能。

CaCO₃表面改性方法一般分为偶联剂表面处理、有机物表面处理与无机物表面处理三种。使用无机物及有机物对CaCO₃进行表面包覆,只能防止粉末粒子间絮凝,提高分散性和改善流动性,但界面作用较弱。用偶联剂对CaCO₃进行表面改性是借助于偶联剂在CaCO₃表面形成分子桥起着偶联作用,从而使CaCO₃与有机高分子材料相容性得以提高。目前亦有综合使用无机物及有机物进行表面包覆和偶联剂表面处理，形成一种核壳结构，但这种结构主要依靠物理吸附作用保存，在应用加工过程中不稳定，高温、高剪切力作用下易被破坏。解决方法一般是使用带双键或者引发基团的偶联剂预处理CaCO₃或将聚合物交联，中国专利CN1583860是将聚合物烯烃单体进行乳液聚合并同时交联、接枝在经偶联处理的CaCO₃表面，界面作用较强，但聚合工艺复杂、效率低、成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种交联型有机聚合物-碳酸钙复合粒子及其制备方法，制备方法简单，得到一种界面作用强的交联型有机聚合物-CaCO₃粒子。

本发明一种交联型有机聚合物-碳酸钙复合粒子，是在碳酸钙粒子表面包覆一层有机聚合物，其特征在于所述有机聚合物是由数均分子量为400～2000的聚乙二醇在交联剂和交联催化剂的作用下形成的交联型有机聚合物。

本发明利用低分子量的聚乙二醇（PEG）的结构与一些聚合物类同，与聚合物分子的亲和性较好，将PEG包覆在CaCO₃上，使CaCO₃由亲水性变为亲油性，再用化学反应的方法使PEG发生交联，得到类似弹性体（橡胶或热塑性弹性体）的包覆层，该包覆层具有一定形变能力，且与聚合物相容性良好，界面结合力大。

具体制备步骤如下：

（1）将CaCO₃与蒸馏水、PEG、交联剂、交联催化剂配制成膏状物后，混合均匀，干燥脱去水分。

（2）将上述混合物投入高速混合机,搅拌升温至70～90℃的温度范围内反应6～9分钟，再升温至100～150℃的温度范围内反应10～15分钟。高速搅拌的目的是为了反应均匀，一般设备的搅拌转速不低于1500转/分钟即可。

（3）将反应混合物冷却至室温粉碎，即可得到交联型有机聚合物-CaCO₃复合粒子。

本发明首先将聚合物PEG、交联剂、交联催化剂用蒸馏水作为分散介质混合均匀，高速搅拌并干燥后，混合物便可定向吸附在CaCO₃的表面上，然后在一定的温度下高速搅拌，PEG一方面与CaCO₃表面上的羟基发生化学反应，另一方面在交联剂的存在下自身也发生一定的交联化学反应，发生反应的PEG不溶于水，也不易从CaCO₃上脱落，在CaCO₃表面形成一层均匀的包覆层。反应完全后冷却粉碎，即可得到交联型有机聚合物-CaCO₃粒子。

原材料为：