[发明专利]一种用于碳酸钙表面改性、含聚酯结构的水溶性高分子改性剂及其制备方法

说明书

本发明属于无机粉体加工、改性合成助剂领域，具体涉及一种用于碳酸钙表面改性、含聚酯结构的水溶性高分子改性剂及其制备方法。所述改性剂是通过将式1所示化合物熔融缩聚到聚酯大分子链上而制得；述改性剂能降低重钙粉体的吸油值、赋予重钙粉体抗菌性能、提高重钙粉体的白度、降低重钙粉体的扬尘污染、改善重钙粉体与聚合物之间的界面相容等，从而实现重钙粉体的高值化利用，所述制备方法步骤简单、成本低，适合工业化生产。

【技术领域】

本发明属于无机粉体加工、改性合成助剂领域，涉及一种用于碳酸钙表面改性、含聚酯结构的水溶性高分子改性剂及其制备方法。

【背景技术】

碳酸钙是一种极为重要的非金属矿物材料，广泛应用于造纸、塑料、橡胶、涂料、胶黏剂、食品、饲料等领域，面对化石资源的过度消耗、环境污染的日趋严重等问题，低碳经济呼之欲出，碳酸钙又被上升为一种物美价廉的低碳材料。

然而，密度和表面性质的较大差异使得碳酸钙在塑料、橡胶等制品的应用不甚理想。为此，大量的研究工作集中在对碳酸钙表面进行改性，改性方法主要是化学包覆，辅之以机械力化学。目前使用的表面改性剂包括硬脂酸(盐)、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂以及无规聚丙烯、聚乙烯蜡等，改性的主要目的及效果大多集中在降低吸油值等，效果较为单一，精细化不够，产品附加值较低，难以满足人们日益增长的对美好生活的要求。

聚酯材料广泛应用于服装(如涤纶)、日常生活用品等领域，也是碳酸钙的主要应用领域之一，如何借碳酸钙量大、物美价廉的优势，变碳酸钙这一传统的体积填料为功能填料，对高性能聚合物基复合材料的发展具有极为重要的现实意义，预期有着广阔的市场前景。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种用于碳酸钙表面改性、含聚酯结构的水溶性高分子改性剂及其制备方法，所述改性剂能降低重钙粉体的吸油值、赋予重钙粉体抗菌性能、提高重钙粉体的白度、降低重钙粉体的扬尘污染、改善重钙粉体与聚合物之间的界面相容等，从而实现重钙粉体的高值化利用，所述制备方法步骤简单、成本低，适合工业化生产。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于碳酸钙表面改性、含聚酯结构的水溶性高分子改性剂，所述改性剂是通过将式1所示化合物熔融缩聚到聚酯大分子链上而制得；

其中，在式1中，

R₁(H)选自季胺中的一种；

R₂(H)选自4-氨基苯甲酸甲酯、4-氨基苯甲酸乙酯中的一种。

优选地，R₁(H)选自N,N-二甲基十二烷基胺、N,N-二甲基十四烷基胺、N,N-二甲基十六烷基胺中的一种。

进一步地，所述式1所示化合物按照以下步骤制得：

步骤1：将2份摩尔数的三聚氯氰加入到含1份摩尔数的4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸水溶液中，在0～5℃、搅拌、不断滴加1mol/L的氢氧化钠溶液以保持pH在4-5、反应2h；

步骤2：升高温度到40～50℃，将2份摩尔数的N,N-二甲基十二烷基胺或N,N-二甲基十四烷基胺或N,N-二甲基十六烷基胺滴加到步骤1反应后的体系中，不断滴加1mol/L的氢氧化钠溶液以保持pH在6-7，搅拌反应4h；

步骤3：将2份摩尔数的4-氨基苯甲酸甲酯或4-氨基苯甲酸乙酯加入到步骤2所得的溶液中，将反应混合物加热到回流，不断滴加1mol/L的氢氧化钠溶液以保持pH在8-9，搅拌反应6h；

步骤4：冷却步骤3所得的混合物至室温，用3mol/L的盐酸水溶液酸化至pH为2.7-3.3，析出结晶，蒸馏水洗涤并烘干，即得式1所示化合物。