[发明专利]一种硅酸钙/聚烯烃复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅酸钙用于塑料填料的技术领域，特别涉及活性硅酸钙母粒的制备方法。

背景技术

无机矿物粉体填料是现在塑料行业仅次于树脂的第二大消费原料，增加矿物粉体用量，节约树脂原料，开发具有特种功能性、高附加值的塑料产品，是塑料行业的发展趋势。利用粉煤灰脱硅产物—硅酸钠溶液水热合成的硅酸钙产品具有质轻、低密度、蓬松多孔、高吸附和比表面积大等特性。利用其制备橡胶、塑料复合材料产品的生产过程中，具有较强自吸性，使生产过程中无烟，无气，无味，做到清洁生产。

目前国际上关于硅酸钙/聚合物复合材料的报道较少，主要有：法国巴黎高等物理化学学院曾报道利用自制的两种硅烷偶联剂对硅酸钙表面进行了改性处理，在聚合物和硅酸钙之间形成新的化合键，制备出改性硅酸钙。加拿大国家研究委员会曾在硅酸钙的沉淀过程中加入不同浓度的PVA溶液制备硅酸钙/聚乙烯醇纳米复合材料。巴西圣保罗大学研究了聚二烯丙基二甲基氯化铵/硅酸钙复合材料，研究发现，硅酸钙的填充有利于聚合物弹性和硬度提高。通过上述文献分析，目前国外对于硅酸钙/聚合物复合材料的研究主要集中在复合材料的制备上，且以极性聚合物或亲水性聚合物居多。且上述报道中的硅酸钙均为天然硅灰石型的，而以粉煤灰为原料制备的质轻、多孔活性硅酸钙，及其在复合材料领域中的应用只有本发明人及其团队的发明CN201310090597公开的一种活性硅酸钙/橡胶复合材料及其制备方法，在橡胶混炼过程中，每100份橡胶基体中加入20～65份的活性硅酸钙，能提高橡胶的拉伸性能、弹性、伸长率，降低生产成本；CN201310183476公开的一种硅酸钙母粒的制备方法，提供的硅酸钙母粒的制备方法，采用偶联剂对硅酸钙进行处理，使硅酸钙具有活性，使硅酸钙能更好的与塑料基体相容并分散均匀。CN201410095886公开的一种合成多孔硅酸钙改性粉体填充聚乙烯包装板材的制备方法，该制备方法选用合成多孔硅酸钙粉体为主要材料，将其经过干燥、成核能力的减弱和抗氧性能的提高、表面的硅烷偶联剂改性、表面的自组装、润滑改性后制备成合成多孔硅酸钙改性粉体，然后将合成多孔硅酸钙改性粉体与聚乙烯经过热切双阶挤出机和板材成型挤出机生产线制备成合成多孔硅酸钙改性粉体填充聚乙烯包装板材，但是上述几种方法均存在改性工艺复杂，硅酸钙与聚合物基体相容性和结合力差，高加填后制品强度性能下降等问题。

本发明将大宗工业固体废弃物粉煤灰脱硅产物水热合成的硅酸钙粉体用于制备硅酸钙/聚烯烃复合材料，能够起到节约原料、降低成本、清洁生产等作用，为聚烯烃复合材料的规模化工业应用和未来发展，开辟了一条新的途径。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种硅酸钙/聚烯烃复合材料的制备方法，解决目前硅酸钙改性工艺复杂，硅酸钙与聚合物基体相容性和结合力差，高加填后制品强度性能下降等问题。

本发明的技术方案为：

一种硅酸钙/聚烯烃复合材料的制备方法，包含如下步骤：

(1)将硅酸钙粉体进行研磨，使硅酸钙粉体粒径更加均匀，硅酸钙粉体的平均粒径控制在800～2000目；

(2)对磨细后的硅酸钙粉体进行活化改性：用偶联剂、相容剂和润滑剂与硅酸钙粉体按比例进行配料，加入高速混合机内，在70～110℃条件下进行高速混合搅拌30～90min，得到活性硅酸钙粉体；

(3)在活性硅酸钙中按活性硅酸钙与聚烯烃树脂100质量份：60～100质量份的比例添加聚烯烃树脂，在70～110℃条件下在高速混合机内继续高速混合搅拌10～60min，将硅酸钙/聚烯烃混合物挤出，得硅酸钙/聚烯烃母粒；

(4)然后按聚烯烃树脂与硅酸钙100质量份：30～75质量份的比例，对硅酸钙/聚烯烃母粒补充聚烯烃树脂，混合均匀后，经过成型工艺制得硅酸钙/聚烯烃复合材料。

进一步地，所述的偶联剂、润滑剂、相容剂的用量分别为硅酸钙粉体质量的0.01％-20％、0.5～10％、0.05～5％；优选为0.5～2％、3～10％、0.05～1.5％；更优选为0.5～1.5％、5～10％、0.05～1％。

进一步地，所述润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸盐或脂肪醇中的一种或两种以上的混合物。

进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或者稀土类偶联剂中的一种或两种以上的混合物。

进一步地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚烯烃或带有环氧基团的共聚物。

进一步地，所述成型工艺为挤出成型、注射成型、压延或吹塑成型。

本发明的有益效果在于：