CN104194049A - 一种能提高机械性能的碳酸钙填料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种能提高机械性能的碳酸钙填料,由下列重量份的原料制成：硬脂酸铁0.7-1.3、海藻酸钠1-1.5、纳米硬脂酸铋1.1-1.3、沥青0.4-0.7、丁二酸酐2-3、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵2-3、桐油酸酐1-2、松香水2-3、磷酸三丁酯1-1.5、顺丁烯二酸酐1-2、轻质碳酸钙80-85、助剂13-16、水120-140；本发明对碳酸钙表面改性均匀，结合牢固，有机化程度高，改性效果显著且优于传统硬脂酸类改性剂，能够显著增加PVC的机械性能；本发明助剂能增加碳酸钙在PVC中的浸润性，减少了PVC的缺陷。
Description
技术领域
本发明属于塑料加工领域，特别涉及一种能提高机械性能的碳酸钙填料及其制备方法。
背景技术
碳酸钙是一种被广泛使用的无机填料，可应用到塑料制品、橡胶制品、涂料、胶黏剂等中，特别是轻质碳酸钙，对PVC塑料制品尺寸的稳定性有很大作用，能提高制品的硬度，还可以提高制品的表面光泽和表面平整性。在一般PVC塑料制品中添加碳酸钙耐热性可以提高，由于碳酸钙白度在90%以上，还可以取代昂贵的白色颜料起到一定的增白作用。但碳酸钙的亲水性强，若不进行表面改性，则在聚合物制品的加工过程中与聚合物基体的相容性差，非常容易团聚，甚至因为团聚而形成结构缺陷，所以碳酸钙粒子在应用到聚合物材料中之前，必须对其表面进行改性，完成由亲水性至亲油性的适当转变。
目前，国内外对碳酸钙的表面改性主要有两个途径，①使颗粒微细或超微细化；②改进碳酸钙的表面性能，使其由无机性向有机性转变，提高与有机聚合物的相容性。然而微细化的碳酸钙容易团聚，而且无法改变其表面亲水疏油的性能。碳酸钙的表面改性包括局部反应改性和表面包覆改性，高能表面改性和机械化学改性等方式，但是目前PVC塑料工业发展迅速，人们对复合材料的需求不断增长，碳酸钙表面改性已成为深加工技术之一，从而进一步改善碳酸钙的吸油性、分散性、尺寸稳定性、耐热性、耐磨性、耐水性、阻燃性、防霉性等一系列性能，以满足不断进步的PVC塑料工业。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能提高机械性能的碳酸钙填料及其制备方法，该填料对碳酸钙表面改性均匀，结合牢固，有机化程度高，改性效果显著且优于传统硬脂酸类改性剂，能够显著增加PVC的机械性能，能够减少了PVC的缺陷。
本发明的技术方案如下：
一种能提高机械性能的碳酸钙填料,其特征在于由下列重量份的原料制成：硬脂酸铁0.7-1.3、海藻酸钠1-1.5、纳米硬脂酸铋1.1-1.3、沥青0.4-0.7、丁二酸酐2-3、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵2-3、桐油酸酐1-2、松香水2-3、磷酸三丁酯1-1.5、顺丁烯二酸酐1-2、轻质碳酸钙80-85、助剂13-16、水120-140；
所述助剂由下列重量份的原料制成：荷荷巴油0.03-0.05、三聚磷酸钠0.02-0.03、烯丙基缩水甘油醚0.2-0.3、γ- 氨丙基三乙氧基硅烷0.1-0.2、聚天冬氨酸0.1-0.2、水解聚马来酸酐0.1-0.2、乙二醇0.1-0.2、油酸钾0.03-0.04、ABS 0.1-0.2、微晶蜡0.1-0.2、活性氧化锌3-5、针状的碳酸钙晶须1-2、微孔碳酸钙1-2、亚烷基二醇0.3-0.4、水7-8；制备方法为：将荷荷巴油、烯丙基缩水甘油醚、γ- 氨丙基三乙氧基硅烷、聚天冬氨酸、水解聚马来酸酐、乙二醇、ABS、微晶蜡、亚烷基二醇混合，充分搅拌均匀，制得复合剂；将三聚磷酸钠、油酸钾加入水中，加热至60-70℃，搅拌均匀，加入活性氧化锌、针状的碳酸钙晶须、微孔碳酸钙，搅拌20-30分钟，烘干粉碎成氧化锌粉末，再加入复合剂，分散研磨20-30分钟，于室温下静置，至复合剂慢慢渗透至所述氧化锌粉末表面，再分散研磨成2-50μm的颗粒，即得。
所述的能提高机械性能的碳酸钙填料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将硬脂酸铁、海藻酸钠加入水中，搅拌均匀后加入轻质碳酸钙、纳米硬脂酸铋、沥青，在3000-4000转/分下搅拌6-8分钟，得到混合物料；
（2）将桐油酸酐、松香水、磷酸三丁酯、顺丁烯二酸酐加入到第（1）步得到的物料中，加热至80-90℃，在9000-12000转/分下搅拌30-40分钟，得到混合物料；
（3）将其他剩余成分混合研磨分散15-20分钟，加入第（2）步得到的混合物料中，加热至80-90℃，在1000-1500转/分下搅拌30-40分钟，喷雾干燥，粉碎成2-50μm的颗粒，即得。
本发明的有益效果
本发明对碳酸钙表面改性均匀，结合牢固，有机化程度高，改性效果显著且优于传统硬脂酸类改性剂，能够显著增加PVC的机械性能；本发明助剂能增加碳酸钙在PVC中的浸润性，减少了PVC的缺陷。
具体实施方式
一种能提高机械性能的碳酸钙填料,由下列重量份(公斤)的原料制成：硬脂酸铁1、海藻酸钠1.3、纳米硬脂酸铋1.2、沥青0.5、丁二酸酐2.5、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵2.5、桐油酸酐1.5、松香水2.5、磷酸三丁酯1.3、顺丁烯二酸酐1.5、轻质碳酸钙83、助剂15、水130；
所述助剂由下列重量份（公斤）的原料制成：荷荷巴油0.04、三聚磷酸钠0.03、烯丙基缩水甘油醚0.3、γ- 氨丙基三乙氧基硅烷0.2、聚天冬氨酸0.2、水解聚马来酸酐0.1、乙二醇0.1、油酸钾0.03、ABS 0.1、微晶蜡0.1、活性氧化锌4、针状的碳酸钙晶须1.5、微孔碳酸钙1.5、亚烷基二醇0.3、水7.5；制备方法为：将荷荷巴油、烯丙基缩水甘油醚、γ- 氨丙基三乙氧基硅烷、聚天冬氨酸、水解聚马来酸酐、乙二醇、ABS、微晶蜡、亚烷基二醇混合，充分搅拌均匀，制得复合剂；将三聚磷酸钠、油酸钾加入水中，加热至65℃，搅拌均匀，加入活性氧化锌、针状的碳酸钙晶须、微孔碳酸钙，搅拌25分钟，烘干粉碎成氧化锌粉末，再加入复合剂，分散研磨25分钟，于室温下静置，至复合剂慢慢渗透至所述氧化锌粉末表面，再分散研磨成2-50μm的颗粒，即得。
所述的能提高机械性能的碳酸钙填料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将硬脂酸铁、海藻酸钠加入水中，搅拌均匀后加入轻质碳酸钙、纳米硬脂酸铋、沥青，在3500转/分下搅拌7分钟，得到混合物料；
（2）将桐油酸酐、松香水、磷酸三丁酯、顺丁烯二酸酐加入到第（1）步得到的物料中，加热至85℃，在10000转/分下搅拌35分钟，得到混合物料；
（3）将其他剩余成分混合研磨分散17分钟，加入第（2）步得到的混合物料中，加热至85℃，在1300转/分下搅拌35分钟，喷雾干燥，粉碎成2-50μm的颗粒，即得。
实验数据：
本实施例填料的吸油值为 43mL/100g，与水的接触角为 110°。将该填料用于制取硬质PVC试片，添加量为20%,性能测试结果为：屈服强度57.67Mpa，断裂强度为47.64Mpa，断裂伸长率107%，杨氏模量2723.77Mpa。
将该填料用于制取软质PVC试片，添加量为20%,性能测试结果为：屈服强度6.35Mpa，断裂强度为6.84Mpa，断裂伸长率118%，杨氏模量685.6Mpa。
Claims (2)
1.一种能提高机械性能的碳酸钙填料,其特征在于由下列重量份的原料制成：硬脂酸铁0.7-1.3、海藻酸钠1-1.5、纳米硬脂酸铋1.1-1.3、沥青0.4-0.7、丁二酸酐2-3、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵2-3、桐油酸酐1-2、松香水2-3、磷酸三丁酯1-1.5、顺丁烯二酸酐1-2、轻质碳酸钙80-85、助剂13-16、水120-140；
所述助剂由下列重量份的原料制成：荷荷巴油0.03-0.05、三聚磷酸钠0.02-0.03、烯丙基缩水甘油醚0.2-0.3、γ- 氨丙基三乙氧基硅烷0.1-0.2、聚天冬氨酸0.1-0.2、水解聚马来酸酐0.1-0.2、乙二醇0.1-0.2、油酸钾0.03-0.04、ABS 0.1-0.2、微晶蜡0.1-0.2、活性氧化锌3-5、针状的碳酸钙晶须1-2、微孔碳酸钙1-2、亚烷基二醇0.3-0.4、水7-8；制备方法为：将荷荷巴油、烯丙基缩水甘油醚、γ- 氨丙基三乙氧基硅烷、聚天冬氨酸、水解聚马来酸酐、乙二醇、ABS、微晶蜡、亚烷基二醇混合，充分搅拌均匀，制得复合剂；将三聚磷酸钠、油酸钾加入水中，加热至60-70℃，搅拌均匀，加入活性氧化锌、针状的碳酸钙晶须、微孔碳酸钙，搅拌20-30分钟，烘干粉碎成氧化锌粉末，再加入复合剂，分散研磨20-30分钟，于室温下静置，至复合剂慢慢渗透至所述氧化锌粉末表面，再分散研磨成2-50μm的颗粒，即得。
2.根据权利要求1所述的能提高机械性能的碳酸钙填料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将硬脂酸铁、海藻酸钠加入水中，搅拌均匀后加入轻质碳酸钙、纳米硬脂酸铋、沥青，在3000-4000转/分下搅拌6-8分钟，得到混合物料；
（2）将桐油酸酐、松香水、磷酸三丁酯、顺丁烯二酸酐加入到第（1）步得到的物料中，加热至80-90℃，在9000-12000转/分下搅拌30-40分钟，得到混合物料；
（3）将其他剩余成分混合研磨分散15-20分钟，加入第（2）步得到的混合物料中，加热至80-90℃，在1000-1500转/分下搅拌30-40分钟，喷雾干燥，粉碎成2-50μm的颗粒，即得。
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