[发明专利]一种无机粉体的表面改性方法

说明书

技术领域

本发明属于无机粉体的表面改性技术领域，涉及一种经乙烯-乙烯醇共聚物表面改性无机粉体的制备方法。具体说是用乙烯-乙烯醇共聚物改性无机粉体，使其表面由亲水性变为亲油性的改性方法。

背景技术

无机粉体如碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙、氢氧化铝、氧化铝、氢氧化镁、碳酸镁、氧化镁、水镁石、白云石、方解石、盐基性碳酸镁、碱式碳酸钠铝、硅灰石、高岭土、粘土、云母、滑石粉、二氧化硅、二氧化钛、玻璃微珠、大理石、白垩、石灰石、硫酸钡、霞石、钾长石、钠长石、石墨、碳黑、氧化锌、碳酸锌等矿物在塑料、橡胶、合成纤维、涂料、粘结剂等高分子材料工业中有着广泛的应用，具有降低高分子材料及制品成本、赋予高分子材料功能性、开发高分子材料新用途的作用。因此无机粉体在高分子材料中的应用一直深受科研工作者和广大高分子材料加工生产厂家的重视。特别是在2003年以后，随着生产合成树脂原材料——石油的价格暴涨，以及对高分子材料造成的环境污染的日益关注，来源于自然、又可回归于自然、具有良好环境协调性的、并可以减少高分子材料使用量的无机粉体日益受到人们的高度重视。

无机粉体的表面性质一般为亲水性，与有机高分子材料基体之间存在较大差异。有机高分子材料加入未经改性的无机粉体后，往往造成材料的力学性能和加工性能下降。因此必须对无机粉体进行表面改性，使其由原来亲水性的表面性质变为改性后的亲油性，以改善填充材料的机械和加工性能。

常见的无机粉体的表面改性方法有：

1、使用表面活性剂和偶联剂对无机粉体进行表面处理。小分子处理剂在使用过程中存在析出、迁移等问题。

2、使用马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油醇酯接枝聚合物等制备大分子改性剂，用于改性聚合物/无机粉体填充体系。但这类接枝聚合物的接枝率较低，一般仅为0.4%~2%，因此要达到处理目的，需要的马来酸酐等接枝聚合物用量较大。

3、借助于能产生辐照、等离子、超声波等专门设备，或首先借助于能在无机填料表面引入引发基团的化合物，然后在无机粉体表面上引发单体进行聚合，形成聚合物接枝在无机粉体表面的“壳-核”结构。具体公开的成果有：王勇在《高等学校化学学报》（1994, 15 ( 8 ) : 1253-1255）发表了“无机填料同时增韧增强HDPE体系的界面相互作用”。该研究对CaCO₃进行辐照处理，通过在CaCO₃表面产生的自由基引发丙烯酰胺进行聚合，在CaCO₃表面接枝上聚丙烯酰胺，从而达到改性的目的。类似的报道还有：王怀法等人在《中国粉体技术》（2000, (6): 235-238）发表了“无机颗粒材料的辐射改性”；高小铃等在《绝缘材料》（2003, (3): 13-15）发表了“辐照接枝改性纳米碳酸钙在聚甲醛中的分散形态研究”；吴春蕾在《复合材料学报》（2002, 19(6): 61-67）发表了“纳米SiO₂表面接枝聚合改性及其聚丙烯基复合材料的力学性能”；蒋波在《应用化学》（1997, 14(1): 95-97）发表了“氧化镁表面辐射接枝聚合反应机理研究”；温贵安、章文贡在《粉体技术》（1997, 3(2): 27-32）发表了“无机粉体的低温等离子体表面改性”；樊世民等人在《中国粉体技术》（2002, 31(2): 5-8）发表了“碳酸钙的等离子体表面改性”；卢寿慈等人在《中国粉体技术》（1999, 5(1): 33-37）发表了“矿物颜填料机械力化学改性的理论与实践”；杨华明等人在《中国粉体技术》（2002, 8(2): 31-36）发表了“超细粉碎机械化学的研究进展”；徐僖在《新材料产业》（2003, (3)：12-17）发表了“高分子材料科学研究动向及发展展望”；钱家盛在《安徽化工》（2000, (6): 13-14）发表了“纳米SiO₂表面聚合物接枝改性的研究”；毋伟在《北京化工大学学报（自然科学版）》（2003, 30(2): 1-4）发表了“聚合物接枝改性超细二氧化硅表面状况及形成机理”。