[发明专利]一种用于塑料薄膜的新型纳米碳酸钙及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米碳酸钙的制备方法，尤其涉及一种用于塑料薄膜的新型纳米碳酸钙及其制备方法。

背景技术

纳米碳酸钙是一种十分重要的功能性无机填料，以其价格低廉、色泽洁白、综合性能良好而广泛应用于高分子产品中。但是，由于未经表面改性的碳酸钙一般与聚合物的亲和性较差，容易造成在高聚物基料中分散不均匀从而造成两种材料的界面缺陷，随着填充量的增加，这些缺点更加明显，加上粒子表面静电作用及表面能较高，易形成团聚体。为了提高纳米碳酸钙对高分子材料性能的改善，要对其进行表面改性处理，改性剂能有效降低碳酸钙的表面能，可以使碳酸钙可以更好地分散在聚合物中，并与聚合物有良好的界面结合，所以改性剂的选择对于碳酸钙的广泛应用起到了重要作用。

当前用于填充聚烯烃的无机材料中CaCO₃用量占80％以上，滑石粉约占10％，高岭土、硅灰土等约5％～15％。CaCO₃用得最多的是400-1250目，而纳米碳酸钙在聚烯烃中的用量还很少，其中一个重要的原因就是具有高比表面积的纳米碳酸钙在聚烯烃中的分散和界面结合差导致产品质量无法提高，尤其是在薄膜产品中，对碳酸钙的要求更高。如日本东赛璐株式会社发明的双轴取向多层聚丙烯膜中所用的碳酸钙是用高级脂肪酸改性【CN1575974，2004】，英默里斯矿物有限公司用研磨制备的d50小于1μm的碳酸钙通过双向拉伸制备透气薄膜，碳酸钙的改性剂主要是硬脂酸【CN1541243A，2002】，王子油化合成纸株式会社用吸油值为70-200ml/100g的碳酸钙填充到树脂薄膜中，得到了优良的可印刷性能，加快了油墨的传递性和干燥速度【CN1215649A，1998】。

以上专利中所用的碳酸钙都需要先进行活化处理，才能最大限度地发挥碳酸钙的填充效果。不同的产品对碳酸钙的改性要求也不同，例如：薄膜是聚烯烃树脂的一个最主要的应用领域之一，在农用、包装等领域有着广泛的应用市场。由于纳米碳酸钙在聚烯烃中分散困难，易于形成聚集体并影响薄膜的力学性能和透明性。

发明内容

本发明的目的是：提供一种稳定性好、透明度高的用于塑料薄膜的新型纳米碳酸钙及其制备方法。

本发明的技术方案是：一种用于塑料薄膜的新型纳米碳酸钙，按质量百分比组成为：

CaCO₃      70％-99.9％

表面处理剂     0.1％-30％

表面处理剂为分散剂和偶联剂，分散剂的质量百分比含量在0-15％，偶联剂的质量百分比含量在0-15％。分散剂是具有长碳链的有机物，有机物分子中的碳原子数在8-30之间，如软脂酸、硬脂酸、油酸、月桂酸等长链脂肪酸极其盐类。偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、铝锆偶联剂、铝钛复合偶联剂、铝锆复合偶联剂中的一种或几种，优选含长碳链的偶联剂。

一种用于塑料薄膜的新型纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：

(1)将石灰石进行清洗后在高温窑炉煅烧，经过纯化、消化、陈化后得氢氧化钙浆料，将氢氧化钙浆料放入碳化反应器内，通入二氧化碳进行碳化，在碳化过程加入晶型控制剂，获得纳米碳酸钙浆料，晶型控制剂为硫酸、磷酸、柠檬酸、蔗糖、甜菜糖、麦芽糖中的一种或一种以上的混合物，石灰石煅烧温度为800-1500℃，优选为900-1200℃；消化温度为20-95℃，优选为70-90℃；陈化时间为1-48h，优选4-16h；氢氧化钙的浆料浓度为1-40％，优选为5-20％；二氧化碳的浓度为1-100％(v)，优选为20-50％(v)；碳化温度为1-80℃，优选为5-25℃；碳化终点浆料的PH值在6.5-7之间。

(2)纳米碳酸钙的湿法改性：按照步骤(1)制备的纳米碳酸钙浆料在1-80℃下加入改性剂进行表面活化处理及表面包覆；先加分散剂使纳米碳酸钙稳定分散后，分散搅拌时间为30-120min，然后加入偶联剂，搅拌10-120min后，将改性好的浆料进行过滤、干燥、粉碎，即可获得具有优良耐热性的纳米碳酸钙。纳米碳酸钙浆料的质量浓度在2-20％。