[发明专利]一种原位表面包覆改性碳酸钙填料及其制备方法和应用

说明书

本发明实施例涉及材料加工技术领域，具体公开了一种原位表面包覆改性碳酸钙填料及其制备方法和应用，所述原位表面包覆改性碳酸钙填料包括以下的原料：碳酸钙基料、表面处理剂、成膜助剂以及溶剂；其中，表面处理剂是甲基硅酸钠或甲基硅酸钾水溶液，成膜助剂是有机碳酸酯类化合物。本发明实施例通过采用原位表面包覆技术，配合表面处理剂，同时以有机碳酸酯类化合物作为成膜助剂，实现了碳酸钙表面有机化改性，能够使改性后的碳酸钙填料的吸油量得到有效降低，成本低廉、处理过程无废水废渣产生，具有经济环保的优势，解决了现有碳酸钙填料表面处理工艺存在无法在环保且降低生产成本的同时保证表面处理效果的问题，具有广阔的市场前景。

技术领域

本发明涉及材料加工技术领域，具体是一种原位表面包覆改性碳酸钙填料及其制备方法和应用。

背景技术

随着材料加工技术的不断发展，目前市场上对于无机填料的需求也在不断增加，越来越多的无机填料被用于改善强度、提高刚性、改善耐候性、提高表面光泽、改善声学性能等需求中。其中，碳酸钙作为一种廉价易得的无机填料，在建筑材料、橡胶、塑料、造纸、油漆、日化、食品添加剂等行业有着广泛的用途。按照性能和来源，碳酸钙可以分为轻质碳酸钙和重质碳酸钙。由于碳酸钙表面存在大量的强极性羟基，因而具有亲水疏油性，与有机高分子极性相差较大、相容性不好，难以形成较强粘接界面、形成高强度粘接。因而作为高分子材料填料使用的碳酸钙都需要经过表面改性来提高其与有机高分子的相容性，这种经过表面改性的碳酸钙又称活性碳酸钙或改性碳酸钙。

在现有技术中，碳酸钙的表面改性一般是通过化学或物理方法将表面处理剂包覆在碳酸钙的表面，使其表面活化。其中最为常用的处理方法是以表面活性剂或偶联剂作为改性剂，采用湿法工艺进行处理：通常是将碳酸钙填料加入至表面处理剂水溶液或乳液中搅拌反应，再经过滤、干燥和粉碎工序即可得到表面处理剂包覆处理碳酸钙。其中，常用的表面活性剂为脂肪酸(盐)和磷酸酯，而在偶联剂方面应用较多的则为铝酸酯偶联剂和钛酸酯偶联剂。这些传统的处理方法中存在如下问题：(1)常用的表面处理剂价格较高，使生产成本增加；(2)处理过程或处理结束后会产生大量废水，环保性较差；(3)处理剂在水溶液中自身会发生水解而聚合，导致处理效果降低、处理剂溶液使用周期缩短。

为解决湿法处理工艺中的上述问题，本领域技术人员不断从表面处理剂、处理条件与方法等方面不断进行改进。其中，专利公开号为CN114369290A的中国专利公开了一种利用甲基硅酸钠水溶液作为表面处理剂对滑石粉表面进行表面处理的技术，在该方法中通过物理或化学吸附的方式使甲基硅酸钠吸附在滑石粉填料粒子表面，进而在后期干燥过程中与空气中的二氧化碳或通过物理方式引入的二氧化碳反应形成有机硅膜包覆在滑石粉粒子表面，从而实现对滑石粉粒子表面进行有机化改性。利用该方法所制取的表面有机化改性的滑石粉吸油量得到了有效下降，该技术具有环保、生产成本低的特点。

但是，以上技术方案在实际应用中还存在以下不足：当将上述利用甲基硅酸钠水溶液作为表面处理剂对滑石粉表面进行表面处理的这一技术应用于处理碳酸钙填料时，处理效果并不理想，无法使碳酸钙吸油量得到有效下降。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种原位表面包覆改性碳酸钙填料，以解决上述背景技术中提出的现有碳酸钙填料表面处理工艺存在无法在环保且降低生产成本的同时保证表面处理效果的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种原位表面包覆改性碳酸钙填料，包括以下的原料：碳酸钙基料、表面处理剂、成膜助剂以及适量的溶剂；其中，所述表面处理剂是甲基硅酸钠水溶液或者甲基硅酸钾水溶液，所述成膜助剂是有机碳酸酯类化合物。

作为本发明实施例进一步的方案：所述有机碳酸酯类化合物可以是环状有机碳酸酯或线形有机碳酸酯。

作为本发明实施例进一步的方案：环状有机碳酸酯如下式所示：