CN103754914A - 一种pvc专用低吸油值亚微米活性碳酸钙的制备方法 - Google Patents

一种pvc专用低吸油值亚微米活性碳酸钙的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙的制备方法。主要步骤为将精制的氢氧化钙浆料配制成重量百分浓度为5～7%，加入氢氧化钙重量的0.4～0.8%晶型控制剂蔗糖，通入含有25%以上二氧化碳气体的窑气，控制反应浆料的温度在27～30℃之间进行碳化，当碳化率达到15～25%后，关闭冷却水，再继续通入窑气进行常温碳化，至浆料的pH值小于7时，即为碳化终点。然后把浆料升温至80℃，并加入碳酸钙重量的2.5～4.5%硬脂酸皂化的乳液，在乳化泵高剪切力的作用下，使碳酸钙浆料的分散与表面包覆同步完成。最后将浆料过滤、干燥、解聚得粒径200～400纳米，吸油值16～18的PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙产品。

Description

一种PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙的制备方法
技术领域：
  本发明涉及一种活性碳酸钙的制备方法，尤其是一种PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙的制备方法。
背景技术：
   PVC制品是以聚氯乙烯树脂为主要原料，加入适量的抗老化剂、改性剂等助剂，经混炼、压延、真空吸塑等工艺而成的材料。PVC制品具有轻质、隔热、保温、防潮、阻燃、施工简便等特点，规格、色彩、图案繁多，极富装饰性，其平均消耗量仅次于聚乙烯塑料居第二位。一般在PVC制品的加工过程中，为了降低生产成本，同时提高PVC制品的尺寸稳定性和冲击强度，通常加入无机粉体碳酸钙，以提供给PVC更高效的塑化性能。
目前在PVC制品加工过程中加入碳酸钙主要有：（1）超细重质碳酸钙，它作为增容的填料使用从而降低生产成本，但随着重质碳酸钙加入量的增加，PVC制品的理化性能大幅度下降。（2）纳米活性碳酸钙，它作为高档PVC制品中使用的功能性填料，它除了可提高制品的耐热性、耐磨性、尺寸稳定性及刚度等外，还可使塑料增韧增强，表面光洁。但由于纳米活性碳酸钙的比表面积大，吸油值高，流动性差，粘度大，加工性能不理想。同时纳米碳酸钙的生产成本高，价格贵，其推广使用受到一定的限制。（3）轻质活性碳酸钙，该产品在PVC制品中使用量大。但该产品本身以团聚体的大颗粒存在，吸油值高，使制成品表面粗糙，光泽度差，韧性差等弱点。因此作为理想的PVC用碳酸钙，要求粒径介于纳米与微米之间，产品的吸油值低，分散性好，既能提高PVC制品的理化性能，又有较好的加工性能，这已成为人们研究的热点。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙的制备方法。主要步骤为将精制的氢氧化钙浆料配制成重量浓度为5～7%，加入氢氧化钙重量的0.4～0.8%晶型控制剂蔗糖，通入含有25%以上二氧化碳气体的窑气，控制反应釜夹套冷却水的流量使反应浆料的温度在28～30℃之间进行碳化，当碳化率达到15～25%后，关闭冷却水，再继续通入窑气进行常温碳化至浆料的pH值小于7时，即为碳化终点。然后把浆料升温至80℃，并加入碳酸钙重量的2.5～4.5%硬脂酸皂化的乳液，在乳化泵高剪切力的作用下，使碳酸钙浆料的分散与表面包覆同步完成。最后将浆料过滤、干燥、解聚得粒径200～400纳米，吸油值16～18之间的PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙粉体。
本发明的优点在于：
1、该产品与目前轻质活性碳酸钙产品相比，粒径小，吸油值低。
2、该产品与目前纳米碳酸钙产品相比，吸油值低，流动性好。
该产品在PVC制品中可以增加填充量而仍保持较好的加工性能和制品的理化性能。
本发明所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：
1、将生石灰用热水消化，除杂精制，配制成氢氧化钙浆料的重量百分浓度在5.0～7.0%之间，加入氢氧化钙重量的0.4～0.8%晶型控制剂蔗糖待用。
2、采用搅拌夹套式反应釜，通入冷却水控制浆料的温度在27～30℃之间进行碳化，当碳化率达到15～25%后，关闭冷却水，再继续通入窑气进行常温碳化至终点。
起始碳化时每立方米浆料窑气的流量为0.5～1.0立方米/分；继续常温碳化时每立方米浆料窑气的流量为1.0～1.8立方米/分。
3、将碳化后的浆料加热至75～80℃，与硬脂酸乳液混合，在乳化泵高剪切力的作用下，碳酸钙的分散与表面包覆同步完成，最后经过滤干燥解聚得发明产品。
所说的硬脂酸乳液是指在90℃的热水中加入硬脂酸，然后加入液碱至pH为13，使硬脂酸在热水中皂化成乳液。
所说的表面处理剂硬脂酸的加入量是碳酸钙重量的2.5～4.5%。
所说的乳化泵为通用的设备，如江苏启汇龙混合设备有限公司生产的HDX1/240乳化泵。
所说的包覆处理时间为20～30分钟。
4、将处理后的浆料过滤、干燥解聚后即得本发明PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙产品。
本发明的有益效果：按上述方法制备的PVC专用低吸油值亚微米碳酸钙，粒径200～400纳米，吸油值16～18之间，且无团聚现象。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步描述，但应该理解这些实施例并不限制本发明的范围，在不违背本发明精神和范围的情况下，本领域技术人员可对本发明改变和改进以使其不同的使用情况、条件和实施方案。 
 实施例1
在1立方米的搅拌夹套式反应釜中，加入重量百分浓度为7%的氢氧化钙浆料0.9立方米，加入蔗糖0.4公斤，通入窑气进行碳化，其中窑气中二氧化碳气体的体积百分浓度为28%，控制碳化温度为27℃～30℃，窑气的流量为0.7立方米/分，碳化22分钟，再继续通入窑气的流量为1.4立方米/分，碳化50分钟，浆料的pH值降为7.0以下，即为碳化终点。 
在包覆剂合成釜中加水40公斤，加入4.0公斤的硬脂酸，恒温在90℃，同时加入液碱至pH为13，使硬脂酸在热水中皂化成乳液。
将硬脂酸乳液与碳酸钙浆料混合后，混合浆料加热至80℃，在乳化泵高剪切力的作用下，包覆处理20分钟，最后经过滤干燥解聚得发明产品。
在TEM电镜上测得该亚微米碳酸钙粒径为300纳米左右，吸油值17.5，且无团聚现象。
实施例2
与实施例1相似，在反应釜中加入重量百分浓度为5%的氢氧化钙浆料0.9立方米，加入蔗糖0.5公斤，通入窑气进行碳化，控制碳化温度为27℃～30℃，窑气的流量为0.5立方米/分，碳化16分钟，再继续通入窑气的流量为1.0立方米/分，碳化55分钟，浆料的pH值降为7.0以下，即为碳化终点。
在包覆剂合成釜中加水40公斤，加入2.5公斤的硬脂酸，恒温在90℃，同时加入液碱至pH为13，使硬脂酸在热水中皂化成乳液。
将硬脂酸乳液与碳酸钙浆料混合后，混合浆料加热至80℃，在乳化泵高剪切力的作用下，包覆处理20分钟，最后经过滤干燥解聚得发明产品。
该亚微米碳酸钙粒径为400纳米，吸油值16.0，且无团聚现象。
实施例3
与实施例1相似，在反应釜中加入重量百分浓度为6%的氢氧化钙浆料0.9立方米，加入蔗糖0.6公斤，通入窑气进行碳化，控制碳化温度为27℃～30℃，窑气的流量为0.6立方米/分，碳化19分钟，再继续通入窑气的流量为1.2立方米/分，碳化60分钟，浆料的pH值降为7.0以下，即为碳化终点。
在包覆剂合成釜中加水40公斤，加入2.8公斤的硬脂酸，恒温在90℃，同时加入液碱至pH为13，使硬脂酸在热水中皂化成乳液。
将硬脂酸乳液与碳酸钙浆料混合后，混合浆料加热至80℃，在乳化泵高剪切力的作用下，包覆处理30分钟，最后经过滤干燥解聚得发明产品。
该亚微米碳酸钙粒径为350纳米，吸油值17，且无团聚现象。
由本发明技术制备的亚微米活性碳酸钙几乎无团聚现象，吸油值大幅度下降，在PVC制品中可以增加填充量而仍保持较好的加工性能和制品的理化性能。
  以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
附图是实施例3产品的电镜照片。

Claims (6)

1.一种PVC专用低吸油值亚微米碳酸钙的制备方法，包括如下步骤：
（1）将精制的氢氧化钙浆料配制成重量百分浓度为5～7%，加入氢氧化钙重量的0.4～0.8%晶型控制剂蔗糖。
（2）控制反应釜夹套冷却水流量使浆料的温度在27～30℃之间进行碳化。
（3）当碳化率达到15～25%后，关闭冷却水，再继续通入窑气进行常温碳化至pH值小于7即为碳化终点。
（4）把浆料升温至80℃，用硬脂酸乳液进行包覆处理。
（5）最后将浆料过滤、干燥、解聚得PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙粉体。
2.根据权利要求1所述的一种PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙的制备方法，其特征在于，加入晶型控制剂的量是氢氧化钙重量的0.4～0.8%。
3. 根据权利要求1所述的一种PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙的制备方法，其特征在于，在每立方米氢氧化钙浆料中，通入窑气的量为0.5～1.0立方米/分，当碳化率达到15～25%后，关闭冷却水阀，继续通入窑气的量为1.0～1.8立方米/分进行常温碳化，当浆料的pH值小于7即为碳化终点。
4. 根据权利要求1所述的一种PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙的制备方法，其特征在于，表面处理剂硬脂酸的加入量是碳酸钙重量的2.5～4.5%。
5. 根据权利要求1所述的一种PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙的制备方法，其特征在于，所说硬脂酸乳液是指在90℃的热水中加入硬脂酸，然后加入液碱至pH为13左右，使硬脂酸在热水中皂化成乳液。
6. 根据权利要求1所述的一种PVC专用低吸油值亚微米活性碳酸钙的制备方法，其特征在于，包覆液的温度控制在75～80℃，在乳化泵高剪切力的作用下，恒温包覆20～30分钟。
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