[发明专利]一种功能碳酸钙及其改性方法

说明书

技术领域

本发明属于碳酸钙制备技术领域，具体涉及一种利用硅烷偶联剂改性制备的碳酸钙及其方法。

背景技术

碳酸钙是一类重要的功能性无机填料，具有价格低廉、储量丰富、性能稳定、易加工、无毒等优点。随着复合材料的迅速发展以及世界性的能源短缺，以石油为原料的合成树脂持续涨价，要求人们在塑料、橡胶等复合材料制品中填加更多的无机填料，以进一步降低制品成本，节省树脂用量，并要求在填加较多无机填料的同时，保证或提高制品的加工性能和物理机械性能。但是其表面有亲水性较强的羟基，呈现较强的碱性，这种亲水疏油的性质使得碳酸钙与有机高聚物的亲和性差，易形成聚集体，造成在高聚物内部分分散不均匀，从而造成两种材料间界面缺陷，直接应用效果不好，而且碳酸钙作为填料，其耐酸性、光滑度、白度等性能还有待进一步提高，因此，为了提高碳酸钙的补强作用以及在复合材料中的分散性能和改性碳酸钙填充复合材料的物理性能，有必要采用不同的表面改性剂和处理方法对碳酸钙粉末进行表面改性，进而拓宽碳酸钙的应用领域。

碳酸钙的改性，国内外所采用的方法归纳起来有两类：一是改变碳酸钙生产工艺，以生产粒度小且分散性小的微细或超细碳酸钙；另一类是在原生产工艺后加一个后处理工序，用各种改性剂对碳酸钙进行表面活化改性处理。第一类方法，须对旧工艺进行改造，设备投资大，产品成本高；第二类方法，设备简单、投资少，耗能低，成本低，同样也能得到性能较好的活性碳酸钙。目前在碳酸钙活化处理过程中所使用的表面活性剂一般有机链较短，处理的碳酸钙表面和树脂之间不能形成良好的界面层，在体系中碳酸钙用量添加的情况下，界面层有效浓度明显降低，更重要的是在碳酸钙表面不能形成均匀有效地弹性体，导致塑料制品机械性能明显下降。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于利用复合表面改性剂对碳酸钙进行表面改性处理，提供一种应用范围广，生产工艺简单，成本低而且综合性能优异的适用于塑料、橡胶、涂料及油墨等的活性碳酸钙。聚合物/无机粒子复合材料是一种新型材料，它克服了单纯无机粒子不易加工，有机高分子强度较低、稳定性较差等缺点。

为了实现上述目的，本发明提供一种功能碳酸钙，其原料组分及含量(按质量计)如下：

所述的碳酸钙为500-800目的碳酸钙粉末；

所述的硼酸多醇脂偶联剂含量为40-60％。

以上所述的功能碳酸钙，其技术方案包括如下步骤：

⑴取一定比例的的碳酸钙粉末和水，配置质量百分比20-30％碳酸钙水乳溶液；

⑵在上述碳酸钙水乳溶液体系中，依次添加乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂、硼酸多醇脂偶联剂、聚甲基苯乙烯助剂、己二酸二辛酯增塑剂，继续搅拌均匀；

⑶将体系中温度加热控制在50-60℃范围内，搅拌1-2h；

⑷最后添加马来酸酐接枝相容剂，在60-70℃范围内搅拌1-2h；

⑸反应结束后经脱水，100-115℃下干燥处理，物料冷却即得功能性碳酸钙。

本发明的有益效果为：利用乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂、硼酸多醇脂偶联剂、聚甲基苯乙烯助剂、己二酸二辛酯增塑剂等表面处理剂对碳酸钙进行改性处理，改性后的粉体吸油值、粘度、活化率等性能指标均发生变化，变得亲油疏水，更利于其在聚合物中分散性、相容性和稳定性，从而达到良好的填充补强效果。

具体实施方式

实施例一：

取100g的500目碳酸钙粉末，加水搅拌，配置成质量百分比20％碳酸钙水乳溶液，在上述碳酸钙水乳溶液中，添加1g的乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂、1g的含量为40％的硼酸多醇脂偶联剂、2g的聚甲基苯乙烯助剂、1g的己二酸二辛酯增塑剂，搅拌均匀，将体系温度加热控制在50℃，搅拌1h，再添加1g马来酸酐接枝相容剂，在60℃范围内搅拌1h，反应结束后经脱水，在100℃下干燥处理，物料冷却即得功能性碳酸钙。

实施例二：

取10kg的600目碳酸钙粉末倒入一加热搅拌装置，加水搅拌，配置成质量百分比25％碳酸钙水乳溶液，在上述碳酸钙水乳溶液中，添加0.2kg乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂、0.2kg的含量为50％的硼酸多醇脂偶联剂、0.35kg的聚甲基苯乙烯助剂、0.2kg的己二酸二辛酯增塑剂，搅拌均匀，将体系温度加热控制在55℃，搅拌1.5h，再添加0.2kg来酸酐接枝相容剂，在65℃范围内搅拌1.5h，反应结束后经脱水，在110℃下干燥处理，物料冷却即得功能性碳酸钙。

实施例三：