[发明专利]一种PVC用重质碳酸钙的表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机填料表面改性技术领域，具体是一种PVC用重质碳酸钙的表面处理方法。

背景技术

PVC树脂具有耐腐蚀、耐磨损、绝缘等优点，广泛应用于工业、日用生活、包装、电力等领域。但是PVC材料冲击强度低、热稳定性差，为满足更高应用要求，需对其增韧改性。增韧改性填充材料有弹性体和非弹性体两种。填充弹性体可以提高PVC的韧性，但刚度和耐热性却下降。反之，填充非弹性体不仅可提高PVC的韧性，而且能改善其耐热性、强度及加工流动性等性能。作为PVC非弹性体填料优选为碳酸钙。

碳酸钙是一种稳定性好、白度高、磨耗低、无毒且价格低廉的材料，常用于塑料，橡胶，涂料，造纸等行业，可以起到增重补强，降低成本的作用。理论上轻质碳酸钙和纳米碳酸钙是PVC的理想填充填料，但目前所使用的轻质碳酸钙和纳米碳酸钙都存在不同程度的团聚情况，将这种分散性差的碳酸钙用于填充PVC，不仅难以改善其强度及加工流动性等性能，还有可能造成塑料内部缺陷，进而导致塑料劣化。

重质碳酸钙相比于轻质碳酸钙和纳米碳酸钙，其加工成本低、能耗小、对环境污染轻。随着粉碎技术和分级工艺的不断改进，重质碳酸钙已经被越来越多的企业接受。但是由于碳酸钙表面亲水疏油，因此用碳酸钙填充PVC前需对其进行表面改性，使其表面亲水疏油，提高其与基体材料相容性，以提高材料的综合性能。脂肪酸盐是碳酸钙表面处理的主要改性剂。但在重质碳酸钙改性中，由于重质碳酸钙表面能较低，处理剂的吸附量有限，而且脂肪酸体系在PVC基质中相容性欠佳，使得脂肪酸盐改性的重质碳酸钙不能很好分散，一般只能起到填充作用，无法达到增强增韧等效果。

发明内容

本发明针对现有重质碳酸钙表面改性存在的问题，提供一种PVC用重质碳酸钙的表面处理方法。本方法通过使用丙烯酸乳液、硫酸铵引发剂和十二烷基硫醇对重质碳酸钙进行表面改性处理，提高其在PVC中的相容性和分散性，以达到对PVC材料补强增韧的效果。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现：

一种PVC用重质碳酸钙的表面处理方法，包括以下步骤：

（1）将水磨后比表面积为3-8m²/g的重质碳酸钙加入反应釜加热，温度控制在50-90℃，加入丙烯酸乳液，搅拌10-30min，完成第一次表面改性；

（2）在第一次表面改性得到的重质碳酸钙中加入硫酸铵和十二烷基硫醇，搅拌30-60min，完成重质碳酸钙的表面改性；

（3）将步骤（2）改性后得重质碳酸钙经过常规方法脱水，干燥，粉碎，筛分，即可得到PVC用重质碳酸钙。

优选地，以上所述丙烯酸乳液的加入量为碳酸钙干基重量的5-30%。

优选地，以上所述丙烯酸乳液的质量浓度为20-45%。

优选地，以上所述硫酸铵的加入量为丙烯酸单体重量的0.2%-1%。

优选地，以上所述十二烷基硫醇的加入量为丙烯酸单体的0.3-0.8%。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果为：

1、本发明制备的重质碳酸钙产品与PVC树脂具有很好的分散性和相容性，达到对PVC材料补强增韧的效果，与常用纳米碳酸钙相比其加工成本更低、能耗更小、对环境污染更轻。

2、本方法先用丙烯酸乳液原位聚合进行第一次表面改性重质碳酸钙，可有效防止碳酸钙团聚，提高重质碳酸钙的分散性，再用硫酸铵和十二烷基硫醇进行二次表面处理，可提高碳酸钙与PVC材料的相容性，能够增加填料与PVC基体的界面层厚度，起增强增韧作用。

3、本方法制备工艺简单，成本低，操作容易，适合于工业生产，具有较好的经济效益、生态效益和社会效益。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明进一步说明，但不限于本发明的保护范围。

实施例1

一种PVC用重质碳酸钙的表面处理方法，包括以下步骤：

（1）将水磨后比表面积为3.2m²/g的重质碳酸钙加入反应釜加热，温度控制在70℃，加入为碳酸钙干基重量为5%的丙烯酸乳液（丙烯酸质量浓度为45%），搅拌15min，完成第一次表面改性；

（2）在第一次表面改性得到的重质碳酸钙中加入为丙烯酸单体重量0.2%的硫酸铵和丙烯酸单体重量0.5%的十二烷基硫醇，搅拌40min，完成重质碳酸钙的表面改性；

（3）将步骤（2）改性后得重质碳酸钙经过常规方法脱水，干燥，粉碎，筛分，即可得到PVC用重质碳酸钙。

实施例2