[发明专利]一种表面活性改性的功能碳酸钙及其制备方法

说明书

本发明公开了一种表面活性改性的功能碳酸钙及其制备方法。其制备原料主要包括：碳酸钙、乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂、丙二醇单硬脂酸酯偶联剂、聚甲基苯乙烯助剂、己二酸二辛酯增塑剂、巴斯夫UV‑234抗老剂，其方法是：首先将碳酸钙粉末和水混合成碳酸钙水乳溶液，在不断搅拌下，添加乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂、丙二醇单硬脂酸酯偶联剂、聚甲基苯乙烯助剂、己二酸二辛酯增塑剂，在一定温度下搅拌混合均匀，再添加巴斯夫UV‑234抗老剂，最后脱水、干燥即得表面活性改性的功能碳酸钙粉体。该粉体的分散性、相容性和稳定性均具有较好性能。

技术领域

本发明属于碳酸钙制备技术领域，具体涉及一种利用硅烷偶联剂/羟基硬脂酸表面改性碳酸钙及其方法。

背景技术

碳酸钙是一类重要的功能性无机填料，具有价格低廉、储量丰富、性能稳定、易加工、无毒等优点。随着复合材料的迅速发展以及世界性的能源短缺，以石油为原料的合成树脂持续涨价，要求人们在塑料、橡胶等复合材料制品中填加更多的无机填料，以进一步降低制品成本，节省树脂用量，并要求在填加较多无机填料的同时，保证或提高制品的加工性能和物理机械性能。但是其表面有亲水性较强的羟基，呈现较强的碱性，这种亲水疏油的性质使得碳酸钙与有机高聚物的亲和性差，易形成聚集体，造成在高聚物内部分分散不均匀，从而造成两种材料间界面缺陷，直接应用效果不好，而且碳酸钙作为填料，其耐酸性、光滑度、白度等性能还有待进一步提高，因此，为了提高碳酸钙的补强作用以及在复合材料中的分散性能和改性碳酸钙填充复合材料的物理性能，有必要采用不同的表面改性剂和处理方法对碳酸钙粉末进行表面改性，进而拓宽碳酸钙的应用领域。

碳酸钙的改性，国内外所采用的方法归纳起来有两类：一是改变碳酸钙生产工艺，以生产粒度小且分散性小的微细或超细碳酸钙；另一类是在原生产工艺后加一个后处理工序，用各种改性剂对碳酸钙进行表面活化改性处理。第一类方法，须对旧工艺进行改造，设备投资大，产品成本高；第二类方法，设备简单、投资少，耗能低，成本低，同样也能得到性能较好的活性碳酸钙。目前在碳酸钙活化处理过程中所使用的表面活性剂一般有机链较短，处理的碳酸钙表面和树脂之间不能形成良好的界面层，在体系中碳酸钙用量添加的情况下，界面层有效浓度明显降低，更重要的是在碳酸钙表面不能形成均匀有效地弹性体，导致塑料制品机械性能明显下降。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于利用复合表面改性剂对碳酸钙进行表面改性处理，提供一种应用范围广，生产工艺简单，成本低而且综合性能优异的适用于塑料、橡胶、涂料及油墨等的功能碳酸钙。聚合物/无机粒子复合材料是一种新型材料，它克服了单纯无机粒子不易加工，有机高分子强度较低、稳定性较差等缺点。该制备该功能碳酸钙的原料组分及含量(按质量计)如下：

所述的乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂为水和醇配制成的溶液，溶液一般为硅烷(20％)、醇(72％)、水(8％)。

优先地，所述的碳酸钙为500-800目的碳酸钙粉末。

优先地，所述的脂肪酸多无醇脂偶联剂偶联剂含量为40-60％。

以上所述的功能碳酸钙的制备方法包括如下步骤：

⑴首先将碳酸钙粉末和水混合成碳酸钙水乳溶液；

⑵在碳酸钙水乳溶液体系中，依次添加乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂、丙二醇单硬脂酸酯偶联剂、聚甲基苯乙烯助剂、己二酸二辛酯增塑剂，继续搅拌均匀；

⑶将体系中温度加热控制在50-60℃范围内，搅拌1-2h；

⑷再添加巴斯夫UV-234抗老剂，在60-70℃范围内搅拌1-2h；

⑸反应结束后经脱水，干燥处理，物料冷却即得功能性碳酸钙。

优先地，在所述的功能碳酸钙的制备方法步骤⑴中，所述碳酸钙水乳溶液的溶度控制在20-30％。