[发明专利]一种四元共聚物表面改性纳米碳酸钙的方法

说明书

一种四元共聚物表面改性纳米碳酸钙的方法，将生石灰，化灰，除铁，消化，加入晶型控制剂碳化，得到纳米碳酸钙浆液，将由丙烯酰胺、丙烯酸、十八烯、马来酸酐共聚制备的四元共聚物作为改性剂，加入纳米碳酸钙浓缩浆液中，得到表面改性纳米碳酸钙浆料。该方法不需要对纳米碳酸钙进行多次、分步表面改性、活化，得到的表面改性纳米碳酸钙的活化率可以达到95%以上，有效调控了产物的粒径分布和活性，极大地提高了纳米碳酸钙和有机高分子之间的相容性。

技术领域

本发明涉及一种碳酸钙的制备方法，特别是一种四元共聚物表面改性纳米碳酸钙的方法。

背景技术

纳米碳酸钙广泛用于橡胶工业、塑料工业、造纸工业、涂料工业、医药工业等。在应用工程中，纳米碳酸钙需要能够良好分散于有机介质中，从而使目标材料具有均一的性质，然而，由于纳米碳酸钙自身的特性导致纳米碳酸钙在应用方面具有一定的问题，例如，一方面，纳米颗粒表面能高，处于热力学非稳定状态，易于团聚；另一方面，目前常见的碳酸钙制备方法得到的碳酸钙表面多呈亲水性，在有机介质中分散时难以达到均匀分散的效果，与聚合物之间结合力低，导致形成界面缺陷，影响聚合物性能。因此，人们为改善纳米粉体与介质界面的相容性以及粉体的分散性进行了大量的尝试和努力。采用聚合物对纳米碳酸钙进行表面改性可以改善纳米碳酸钙在应用过程中与聚合物基体的亲和性，有利于纳米碳酸钙在聚合物基体中的分散，也可以改进纳米碳酸钙在有机介质中稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是改善纳米碳酸钙在有机介质中的相容性和稳定性，提供一种制备纳米碳酸钙的方法，并利用四元共聚物对其进行表面改性。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：

一种四元共聚物表面改性纳米碳酸钙的方法，包括如下步骤：

1）称取低品位生石灰，化灰，除铁；

2）加入盛有热水的消化反应器中，搅拌，进行消化反应，静置冷却，过滤，浆液陈化；

3）浆液中通入二氧化碳进行碳化，碳化过程加入晶型控制剂，碳化至pH值为12-13，得到纳米碳酸钙浆液，

4）将步骤3）得到的纳米碳酸钙浆液陈化，沉降浓缩；

5）由丙烯酰胺、丙烯酸、十八烯、马来酸酐共聚制备四元共聚物；将共聚得到四元共聚物作为改性剂，将改性剂溶于水和乙醇的混合溶剂中，备用；

6）将改性剂溶液加入纳米碳酸钙浓缩浆液中，进行改性，时间为20－30分钟，得到表面改性纳米碳酸钙浆料；

7）将步骤6）得到的表面改性纳米碳酸钙浆料干燥，即可得到表面改性纳米碳酸钙粉体。

进一步地，四元共聚物的用量为纳米碳酸钙质量的2-10%。

进一步地，制备共聚物过程中，丙烯酰胺、丙烯酸、十八烯、马来酸酐原料质量配比为：丙烯酰胺20-30份，丙烯酸50-70份，十八烯0.5-3份，马来酸酐30-60份。

进一步地，改性在50－60℃下进行。

进一步地，步骤5）中水和乙醇的体积比为1:4-6。

进一步地，所述碳化温度为20－30℃。

进一步地，将步骤4）浓缩后的纳米碳酸钙浆液进行二次碳化，再进行表面改性活化。

进一步地，制备四元共聚物的方法如下：将丙烯酰胺、丙烯酸、十八烯、马来酸酐加入反应器中，用氢氧化钠溶液调节pH值为6.8-7.3，配成单体总质量浓度为15-25%的水溶液；加入丙二胺，搅拌均匀，加入引发剂过硫酸铵溶液和亚硫酸氢钠溶液，持续通入氮气，在温度为30-40℃条件下反应6-8h；经过乙醇洗涤、烘干、粉碎可得四元共聚物。