CN105111499A - 一种能够增强塑胶强度的改性碳酸钙及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能够增强塑胶强度的改性碳酸钙及其制备方法，其特征在于，由下列重量份的原料制备制成：碳酸钙100-150、油酸钠30-50、十二烷基苯磺酸钠0.3-0.7、碳酸氢钠1-3、苯乙烯4-8、过硫酸钾0.02-0.05、气相二氧化硅3-5、有机膨润土2-3、二甲基硅油2-4、棕刚玉粉3-5、硼酸酯偶联剂0.6-1.4、去离子水适量；本发明添加的二甲基硅油和棕刚玉粉在硼酸酯偶联剂的作用下和碳酸钙粉末粘结性好，增强了碳酸钙粉末的强度、硬度、耐火、防火的性能，作为塑胶材料的填料时，起到补强的作用，很大程度上提高塑胶的性能，应用前景广泛。
Description
技术领域
本发明涉及工业填料领域，特别是一种能够增强塑胶强度的改性碳酸钙及其制备方法。
背景技术
碳酸钙作为橡胶、塑料制品的填料，可以提高制品的耐热性、耐磨性、尺寸稳定性、刚度及可加工性，并降低制品的成本，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的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。
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，在协同效应下，能够得到比无机粒子和有机高分子更新、更优异的性能，提高复合产品的稳定性和在有机相中的分散性、机械强度等性能，本发明采用聚合物包覆改性碳酸钙，解决了碳酸碳亲水疏油、分散性不好、易沉降、机械强度不高、与聚合物相容性差无法达到增强作用等问题，提高了碳酸钙的应用范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够增强塑胶强度的改性碳酸钙及其制备方法。为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：
一种能够增强塑胶强度的改性碳酸钙及其制备方法，由下列重量份的原料制备制成：碳酸钙100-150、油酸钠30-50、十二烷基苯磺酸钠0.3-0.7、碳酸氢钠1-3、苯乙烯4-8、过硫酸钾0.02-0.05、气相二氧化硅3-5、有机膨润土2-3、二甲基硅油2-4、棕刚玉粉3-5、硼酸酯偶联剂0.6-1.4、去离子水适量；
本发明所述一种能够增强塑胶强度的改性碳酸钙及其制备方法，由以下具体步骤制成：
（1）将油酸钠加去离子水溶解制成1%的油酸钠水溶液，电动搅拌10min并升高温度至60°C，加入碳酸钙搅拌1.5h，搅拌完成后静置4-6h后抽滤，用去离子水洗涤，在烘箱中于80°C下烘干备用；
（2）将步骤（1）制得的改性碳酸钙加到带有电动搅拌棒和回流冷凝管的四颈瓶中，加入适量的水搅拌使改性碳酸钙成浆液，停止搅拌加入十二烷基苯磺酸钠和碳酸氢钠，在氮气气氛下搅拌0.5h后加入苯乙烯，将混合物升温至80°C后滴加过硫酸钾水溶液，恒温保持80°C8h后离心，用去离子水冲洗后在烘箱中于80°C下干燥，后粉碎成300-400目备用；
（3）将有机膨润土和气相二氧化硅混合均匀后加入3-5倍量的甲醇溶液活化0.5h，再在研磨机中研磨2-3h至粒径小于5μm，再加入去离子水超声分散均匀，转移到烧瓶中再加入步骤（2）所得的产物，升高温度至80-100°C，超声回流至甲醇挥发，烘干产物；
（4）将剩余的物料混合，加热至40-60°C时搅拌均匀，再加入步骤（3）所得的产物在1300-1500转/分的转速下，搅拌8-10min，保温10-15min后自然冷却至室温，研磨成纳米粉状即可。
本发明的优点是：本发明用油酸钠作为改性剂使碳酸钙表面有机化，使碳酸钙粒子表面具有一定的疏水性，并将双键引入碳酸钙表面，以改性碳酸钙粒子作为种子，乳液聚合的方法制备了聚苯乙烯包覆碳酸钙复合粒子，增强了碳酸钙与聚合物的相容性，并且易分散、不易团聚、机械强度高，本发明还将气相二氧化硅和有机膨润土活化后处理改性碳酸钙，使二氧化硅粘附在碳酸钙的表面，不易沉降，分散均匀，悬浮稳定性好，并且进一步增强了碳酸钙的润滑性、耐水性和耐高温性，使碳酸钙在工业中具有广泛的应用，添加的二甲基硅油和棕刚玉粉在硼酸酯偶联剂的作用下和碳酸钙粉末粘结性好，增强了碳酸钙粉末的强度、硬度、耐火、防火的性能，作为塑胶材料的填料时，起到补强的作用，很大程度上提高塑胶的性能，应用前景广泛。
具体实施方案
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
一种能够增强塑胶强度的改性碳酸钙及其制备方法，由下列重量份（公斤）的原料制备制成：碳酸钙150、油酸钠46、十二烷基苯磺酸钠0.5、碳酸氢钠2、苯乙烯6、过硫酸钾0.04、气相二氧化硅5、有机膨润土2、二甲基硅油3、棕刚玉粉5、硼酸酯偶联剂0.8、去离子水适量；
本发明所述一种能够增强塑胶强度的改性碳酸钙及其制备方法，由以下具体步骤制成：
（1）将油酸钠加去离子水溶解制成1%的油酸钠水溶液，电动搅拌10min并升高温度至60°C，加入碳酸钙搅拌1.5h，搅拌完成后静置6h后抽滤，用去离子水洗涤，在烘箱中于80°C下烘干备用；
（2）将步骤（1）制得的改性碳酸钙加到带有电动搅拌棒和回流冷凝管的四颈瓶中，加入适量的水搅拌使改性碳酸钙成浆液，停止搅拌加入十二烷基苯磺酸钠和碳酸氢钠，在氮气气氛下搅拌0.5h后加入苯乙烯，将混合物升温至80°C后滴加过硫酸钾水溶液，恒温保持80°C8h后离心，用去离子水冲洗后在烘箱中于80°C下干燥，后粉碎成400目备用；
（3）将有机膨润土和气相二氧化硅混合均匀后加入5倍量的甲醇溶液活化0.5h，再在研磨机中研磨2h至粒径小于5μm，再加入去离子水超声分散均匀，转移到烧瓶中再加入步骤（2）所得的产物，升高温度至100°C，超声回流至甲醇挥发，烘干产物；
（4）将剩余的物料混合，加热至40°C时搅拌均匀，再加入步骤（3）所得的产物在1500转/分的转速下，搅拌8min，保温10min后自然冷却至室温，研磨成纳米粉状即可。
对本发明生产的改性碳酸钙和未改性的碳酸钙性能进行比较，得到改性碳酸钙比未改性的碳酸钙吸油值降低了50.8%，沉降体积降低了62.7%，粘度降低了58.8%，堆积密度降低了16.8%，说明改性后的碳酸钙亲油疏水，与聚合物相容性好，并且堆积密度变小，说明碳酸钙分散性能好，不易团聚。
Claims (2)
1.一种能够增强塑胶强度的改性碳酸钙及其制备方法，其特征在于，由下列重量份的原料制备制成：碳酸钙100-150、油酸钠30-50、十二烷基苯磺酸钠0.3-0.7、碳酸氢钠1-3、苯乙烯4-8、过硫酸钾0.02-0.05、气相二氧化硅3-5、有机膨润土2-3、二甲基硅油2-4、棕刚玉粉3-5、硼酸酯偶联剂0.6-1.4、去离子水适量。
2.根据权利要求1所述一种能够增强塑胶强度的改性碳酸钙及其制备方法，其特征在于，由以下具体步骤制成：
（1）将油酸钠加去离子水溶解制成1%的油酸钠水溶液，电动搅拌10min并升高温度至60°C，加入碳酸钙搅拌1.5h，搅拌完成后静置4-6h后抽滤，用去离子水洗涤，在烘箱中于80°C下烘干备用；
（2）将步骤（1）制得的改性碳酸钙加到带有电动搅拌棒和回流冷凝管的四颈瓶中，加入适量的水搅拌使改性碳酸钙成浆液，停止搅拌加入十二烷基苯磺酸钠和碳酸氢钠，在氮气气氛下搅拌0.5h后加入苯乙烯，将混合物升温至80°C后滴加过硫酸钾水溶液，恒温保持80°C8h后离心，用去离子水冲洗后在烘箱中于80°C下干燥，后粉碎成300-400目备用；
（3）将有机膨润土和气相二氧化硅混合均匀后加入3-5倍量的甲醇溶液活化0.5h，再在研磨机中研磨2-3h至粒径小于5μm，再加入去离子水超声分散均匀，转移到烧瓶中再加入步骤（2）所得的产物，升高温度至80-100°C，超声回流至甲醇挥发，烘干产物；
（4）将剩余的物料混合，加热至40-60°C时搅拌均匀，再加入步骤（3）所得的产物在1300-1500转/分的转速下，搅拌8-10min，保温10-15min后自然冷却至室温，研磨成纳米粉状即可。
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