[发明专利]一种提高塑料用碳酸钙疏水性和耐温性的表面改性方法

说明书

技术领域

本发明属于碳酸钙的有机表面改性方法，更具体的说是对碳酸钙粉末进行有机包裹，从而提高其疏水性和耐温性的方法。

背景技术

碳酸钙因为具有价格便宜、色泽好、易着色、硬度低、热稳定性及化学稳定性良好、易干燥、无毒、无刺激性、无味等优点，所以在塑料加工中得到大量使用。但是直接把碳酸钙的加入到树脂体系中，却会使塑料材料的力学性能全面下降，这就限制了碳酸钙的加入比例，也就限制了碳酸钙的大规模应用。但如果事先对碳酸钙进行表面改性处理，可以减轻碳酸钙对填充塑料力学性能的不良影响，甚至使某些性能比纯基体塑料还要好。多年的应用实践表明，经过表面有机改性处理的碳酸钙(通俗称法为活化碳酸钙)不仅可以降低塑料制品的原材料成本，还可以提高塑料制品的抗冲击性能和表面的印刷性能。

当碳酸钙被应用于塑料领域时，疏水性能和耐温性能是衡量碳酸钙品质的两个非常重要的指标。若疏水性差，则碳酸钙表面被极性基团(如-OH)所包覆，使其容易因极性吸附或吸潮而产生团聚，用于塑料用途时，出现碳酸钙添加困难，容易在输送管道内粘结，也很容易堵塞筛网，即使顺利加入到混炼机内，混炼时也很难在体系中均匀地分散，这会严重影响塑料制品的生产效率和降低碳酸钙的填充量。若碳酸钙的耐温性差，碳酸钙在混炼时容易因温度升高，造成碳酸钙表面的有机改性剂挥发或碳酸钙吸附的水分挥发，这会导致塑料制品出现缝隙、鼓包等缺陷，严重影响塑料制品的强度和外观。

碳酸钙疏水性的表征方法：

1)漂浮法

在透明烧杯中注入清水(水温与室温接近)，用小勺取适量碳酸钙撒在水面上，观察其沉降情况，沉降越慢，则疏水性越好；反之，疏水性越差。

2)压片法

将适量碳酸钙倒入压片模具中，将其用刮刀压紧、刮平，并形成凹面。然后用滴管滴加水珠在其表面，观察水珠渗漏和扩散情况。渗漏和扩散越慢，则疏水性越好；反之，疏水性越差。

碳酸钙耐热性的表征方法：

将待检测的5-10克的碳酸钙粉末分别平铺在表面皿内，同时置于烘箱中，在指定温度下(一般为250-500摄氏度)烘烤20-60分钟(一般为30分钟)后，取出所有碳酸钙，置于干燥箱内冷却，冷却至常温后取出所有表面皿，一字排开，目视检测其颜色变化情况，主要是看黄变程度。以空白样为参照物，黄变越严重，表示耐温性越差，颜色越白，表示耐温性越好。

传统的碳酸钙表面改性剂大都选择硬脂酸及其衍生物、钛酸酯等，虽然它们都可以在不同程度上的解决分散性、疏水性等问题，但是这些物质都很难同时达到疏水性和耐温性的要求。

发明内容

本发明是提出采用一种或几种有机硅材料，对碳酸钙进行有机改性处理，得到具有高疏水性和高耐温性的碳酸钙的方法。

我们通过如下的技术方案来实现上述目的：

1)将适量的去离子水加入到带有高速搅拌装置的处理槽中，开动搅拌，转速为1000转/分至3000转/分；

2)将计量的一种或几种有机硅材料加入到处理槽中；

3)缓慢添加计量的碳酸钙(碳酸钙为未经有机改性处理的碳酸钙)，进行打浆处理20-30分钟，转速为2000转/分至3000转/分；

4)将碳酸钙浆料在100-150摄氏度的烘箱内进行烘干后，再进行气流粉碎，制得所需的高疏

水性和高耐温性的碳酸钙产品。

以上所述的有机硅材料是粘度为1-500cst的，含有端羟基聚硅氧烷、端甲基含氢聚硅氧烷的一种或两种的复配物，分子式分别为：

端甲基含氢聚硅氧烷：(CH₃)₃SiO[SiO(H)(CH₃)]nSi(CH₃)₃n＝15-50

端羟基聚硅氧烷：HO(CH₃)₂SiO[SiO(CH₃)₂]nSi(CH₃)₂OH n＝10-30

具体实施方式

实施例1：

取400毫升去离子水加入到带有高速搅拌装置的1000毫升的玻璃烧杯中，开动搅拌(转速为1000转/分钟)，缓慢加入200克的碳酸钙(碳酸钙为未经有机改性的碳酸钙)，进行打浆处理30分钟(转速为3000转/分)；将碳酸钙在120度的烘箱中烘烤至完全干燥，冷却后将碳酸钙用小型气流粉碎机进行粉碎，制得所需的碳酸钙样品。

实施例2：