CN102504608A

CN102504608A - 一种微纳级表面改性重质碳酸钙的制备方法及其产品

Info

Publication number: CN102504608A
Application number: CN201110319419XA
Authority: CN
Inventors: 邓剑如; 周思宇
Original assignee: Zhangjiajie Hengliang New Material Technology Co Ltd
Current assignee: Zhangjiajie Hengliang New Material Technology Co Ltd
Priority date: 2011-10-20
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2012-06-20

Abstract

本发明涉及一种微纳级表面改性重质碳酸钙及其制备方法，其制备方法为：将初磨至44μm的碳酸钙配制成70%的水悬浮液，加入0.5%~2.5%分散改性多功能助剂，注入SMA-0.75型篮式研磨分散机中，在30℃~80℃下进行研磨分散10~30min，研磨好的浆钙经喷雾干燥机制得微纳级表面改性重质碳酸钙。本发明应用的丙烯酸盐-丙烯酸酯共聚物系列分散改性多功能助剂，将分散与改性相结合，缩减了传统工艺中分散时加入分散剂，浆钙经烘干，再加入改性剂的繁琐工艺，工艺成本较低。其可有效防止碳酸钙的团聚，保持超细粒子的形态，显著改善重质碳酸钙在下游产品中的使用效果。微纳级表面改性重质碳酸钙可以填充化纤、油墨、橡胶、粘合剂等，在保证材料力学强度的基础上，提高复合材料的韧性，降低生产成本，应用前景广阔。

Description

一种微纳级表面改性重质碳酸钙的制备方法及其产品

技术领域

本发明涉及一种微纳级表面改性重质碳酸钙制备方法，特别是湿法研磨、改性和喷雾干燥联机进行的方法。

背景技术

重质碳酸钙储量充沛，色泽好，硬度低并且化学稳定，因而常常作为塑料、橡胶、化纤等的填充成分，补强材料。它可以降低塑料、橡胶、化纤、油墨、油漆等的生产成本，节约大量的有机资源。由于碳酸钙颗粒表面能高，处于热力学非稳定状态，极易聚集成团, 从而影响了超细重质碳酸钙的实际应用效果，重质碳酸钙作为这些材料的填料，其颗粒要细微，粒度要达到2μm，一般干磨碳酸钙只能研磨到14μm左右，要得到超细的颗粒粉体，就得将碳酸钙在湿磨状态下充分研磨，在湿磨过程中要加入一定量的分散剂，以防止碳酸钙颗粒团聚；另外，碳酸钙表面有许多羟基，表面极性很强，具有亲水疏油特性，与很多有机高分子材料热力学不容，易和基体产生界面缺陷，要想得到填充性能好的碳酸钙粉体，就必须对碳酸钙表面进行有机改性。

超细表面改性碳酸钙的制备在传统工艺中是湿磨时加分散剂，浆钙经烘干，再加改性剂的方法，但是此法在浆钙烘干时容易发生二次团聚，随后的改性工艺中也容易成团，因此很难得到粒度小而均匀且改性完好的碳酸钙。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种制备微纳级重质碳酸钙的方法，该方法将分散与改性相结合，既能在碳酸钙湿磨过程起分散作用，浆钙烘干过程中防止碳酸钙发生二次团聚，又能对碳酸钙表面有机改性。经湿磨分散后的碳酸钙粒度超细，改性效果良好。

本发明的技术方案：

一种微纳级表面改性重质碳酸钙的制备方法，将初磨至44μm的碳酸钙配制成70%的水悬浮液，加入适量的分散改性多功能助剂，注入研磨机中进行研磨，研磨好的浆钙经喷雾干燥机制得微纳级表面改性重质碳酸钙。

所说的分散改性多功能助剂为聚丙烯酸钠-丙烯酸酯或聚丙烯酸钾-丙烯酸酯，具有以下化学结构式：

其中R为K⁺或Na⁺，n=4-10。

优化的是，所说的分散改性多功能助剂为聚丙烯酸钠-丙烯酸丁酯，化学结构式为：

所述的分散改性多功能助剂，在湿磨分散时羧酸根粒子能在碳酸钙颗粒表面形成带电离子保护层，防止碳酸钙的团聚；改性时酯基能改变碳酸钙的亲水亲油性。

所说的分散改性多功能助剂的加入量为碳酸钙重量的0.5%~2.5%，改性温度为30℃~80℃，研磨及改性时间为10~30min。

所说的喷雾干燥热风温度为120~160℃；干燥后经旋风分离，分级收集粉体。

本发明所涉微纳级表面改性重质碳酸钙，由上述方法制备。

本发明原理：分散改性多功能助剂的水溶液含有羧酸根离子，在重质碳酸钙湿法研磨时能形成带电离子保护层，防止碳酸钙的团聚；经喷雾干燥后碳酸钙表面极性降低，也不易吸潮和团聚，保持超细粒子的形态；分散改性多功能助剂的烷基酯链与聚合物基体具有较好的相容性，增强了界面间的粘结作用，显著改善重质碳酸钙在下游产品中的使用效果。

本发明的优越性在于：本发明应用的聚丙烯酸钠-丙烯酸酯系列分散改性多功能助剂将分散与改性相结合，缩减了传统工艺中分散时加入分散剂，浆钙经烘干，再加入改性的繁琐工艺，工艺成本较低，超细分散改性碳酸钙可以填充化纤、油墨、橡胶、粘合剂等，应用前景广阔。

附图说明

图1未加分散改性多功能助剂的湿磨烘干重质碳酸钙显微图；

图2加有分散改性多功能助剂的湿磨烘干重质碳酸钙显微图。

具体实施方式

实施例1

将0.7g的聚丙烯酸钠-丙烯酸丁酯分散改性多功能助剂剂、70g重质碳酸钙加入30ml水，所形成的悬浮液加入SMA-0.75型篮式研磨分散机中，在50℃条件下，充分研磨包覆30min，再进行喷雾干燥，旋风分离，即得到微纳级表面改性重质碳酸钙。

分散性表征是通过测量表面改性重质碳酸钙在石蜡油中的粘度来实现的。具体为：在70%的石蜡油中加入30%的表面改性重质碳酸钙，在25℃下用旋转粘度计测量粘度；改性效果表征是通过测量表面改性重质碳酸钙的对水的接触角来实现的。具体为：将表面改性重质碳酸钙粉末用压片机在12MPa下压成片，在接触角测定仪上测定水在该表面的接触角。测量结果如下：

表1 分散改性多功能助剂剂的分散改性效果

样品	粘度	接触角（水）
				（mPa·s）	（°）
未改性重质碳酸钙	32.0	0
			实施例1表面改性重质碳酸钙	13.0	34

未改性重质碳酸钙在液体石蜡中不易分散，流动性较差，故悬浮液的粘度较大；表面改性重质碳酸钙颗粒表面能降低，分散性提高，悬浮液在流动时克服的阻力小，表面改性重质碳酸钙液体石蜡悬浮液的粘度降幅为未改性的40%。

未改性重质碳酸钙表面呈强极性，水在其上接触角为0°；表面改性重质碳酸钙，水在其上接触角为34°，表明表面改性重质碳酸钙表面有一定的亲油性。

实施例2

将7g的聚丙烯酸钠-丙烯酸丁酯分散改性剂、700g重质碳酸钙加入300ml水，所形成的悬浮液加入SMA-0.75型篮式研磨分散机中，在50℃条件下，充分研磨包覆30min，再进行喷雾干燥，旋风分离，即得到微纳级表面改性重质碳酸钙。

将实施例2得到的微纳级表面改性重质碳酸钙，置于金相显微镜中观察粒子聚集状态，置于粒度分析仪中测量粒子平均粒径，对比分散改性前后碳酸钙颗粒的粒径：未改性碳酸钙平均粒度为19μm，湿磨改性后的碳酸钙平均粒径为0.6μ。

Claims

1.一种微纳级表面改性重质碳酸钙的制备方法，其特征在于，将初磨至44μm的碳酸钙配制成70%的水悬浮液，加入适量的分散改性多功能助剂，注入研磨机中进行研磨，研磨好的浆钙经喷雾干燥机制得微纳级表面改性重质碳酸钙。

2.根据权利要求1所述的微纳级表面改性重质碳酸钙的制备方法，其特征在于，所说的分散改性多功能助剂为聚丙烯酸钠-丙烯酸酯或聚丙烯酸钾-丙烯酸酯，具有以下化学结构式：

Figure 201110319419X100001DEST_PATH_IMAGE001

其中其中R为K⁺或Na⁺，n=4-10。

3.根据权利要求1或2所述的微纳级表面改性重质碳酸钙的制备方法，其特征在于，所说的分散改性多功能助剂为聚丙烯酸钠-丙烯酸丁酯，化学结构式为：

。

4.根据权利要求1所述的微纳级表面改性重质碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述的分散改性多功能助剂，在湿磨分散时羧酸根粒子能在碳酸钙颗粒表面形成带电离子保护层，防止碳酸钙的团聚；改性时酯基能改变碳酸钙的亲水亲油性。

5.根据权利要求1所述的微纳级表面改性重质碳酸钙的制备方法，其特征在于，分散改性多功能助剂的加入量为碳酸钙重量的0.5%~2.5%，改性温度为30℃~80℃，研磨及改性时间为10~30min。

6.根据权利要求1所述的微纳级表面改性重质碳酸钙的制备方法，其特征在于，喷雾干燥热风温度为120~160℃；干燥后经旋风分离，分级收集粉体。

7.一种微纳级表面改性重质碳酸钙，其特征在于，由权利要求1~6任意一项所述的方法制备。