CN106673043A - 聚醚砜树脂填充用增韧抗紫外抗氧化纳米碳酸钙及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚醚砜树脂填充用增韧抗紫外抗氧化纳米碳酸钙，在制备工艺中通过对反应温度、终止pH值及复配表面处理剂的配方进行精准控制，得到粒径为80nm‑100nm、白度达到92以上、无团聚现象、具有增韧抗紫外抗氧化性能的聚醚砜树脂填充用纳米碳酸钙。本发明的纳米碳酸钙在聚醚砜树脂中作为填料使用能够增加产品的韧性、抗老化性能、抗氧化抗紫外线性能及亮洁度。
Description
技术领域
本发明涉及材料添加剂技术领域，尤其是一种聚醚砜树脂填充用纳米碳酸钙及其制备方法、用途。
背景技术
碳酸钙是一种重要的无机材料，由于价格低、原料广、无毒性而被广泛应用于橡胶、塑料、造纸等领域。近年来碳酸钙产品越来越向精细化、专业化、功能化的方向发展，纳米碳酸钙是20世纪80年代发展起来的一种新型功能性材料，填充在橡胶和塑料中，可极好的提高橡胶和塑料的各项性能，提高橡胶的硫化伸长率、抗撕裂性能、压缩变形和耐屈挠性能，提高塑料的尺寸稳定性、硬度和刚性，改善塑料的加工性能、耐热性，在橡胶和塑料领域是一种极好的填充剂。
聚醚砜树脂是20世纪70年代开发的一种综合性能优异的热塑性高分子材料，是目前得到应用的为数不多的特种工程塑料之一，具有优良的耐热性能、物理机械性能、绝缘性能等，在许多领域已经得到广泛应用，但其存在着抗紫外线较差、抗氧化性较差、疲劳强度较低的缺点。将纳米碳酸钙作为填料填充于聚醚砜树脂中，可有效改善这些缺点。
中国专利CN201610247624.2专利中公开了一种高档油墨专用纳米碳酸钙的制备，采用的表面处理剂为亚麻仁油酸和顺丁烯二酸的皂化液。该发明得到的高档油墨专用纳米碳酸钙应用于凹印油墨填充，具有流动性高，透明度好，干燥时间短，加热后无胶化现象，流动度变化小，产品质量稳定的优点。
中国专利CN201510945104.4专利中公开了一种应用于填充硅酮密封胶的纳米碳酸钙的表面处理方法，该处理办法中，碳酸钙经过两次表面处理，经过该表面处理方法得到的纳米碳酸钙具有良好的分散性、疏水性及较低的吸油值，应用于填充硅酮密封胶，可以提高硅酮密封胶的贮存稳定性、力学、耐老化、抗光热、抗氧化等性能。
中国专利CN201610247632.7专利中公开了一种硬质PVC用活性纳米碳酸钙的制备方法，该发明制备的纳米碳酸钙产品的比表面积在15-20m2/g之间，形貌规整，分散性好，与PVC树脂具有良好的相容性，填充后不仅可以明显改善硬质PVC塑料的力学性能，还可有效避免铁离子对塑料光泽和耐老化性能的不利影响。
中国专利CN201610247653.9专利中公开了一种光伏胶专用纳米碳酸钙的表面处理方法，该方法采用的复配表面处理剂为硬脂酸与聚氧乙烯硬脂酸酯的皂化物，通过该发明改性所得的纳米碳酸钙分散性好、活性高、疏水性强，应用于填充光伏胶不仅可以保证胶体优异的加工及力学性能，还具有良好的粘度低、触变性好、拉伸强度高和耐湿热老化性能。
中国专利CN201610203421.3专利中公开了一种玻璃纤维/碳酸钙/聚四氟乙烯三元复合材料及其制备方法，该三元复合材料填料表面改性工艺简单、成本低，碳酸钙填充量大时，性能依然较好，接近纯四氟乙烯的力学性能。
以上是几项关于纳米碳酸钙填充于高分子材料的专利，但用于聚醚砜树脂添加效果欠佳，尤其是在提升聚醚砜树脂的韧性和耐老化方面效果较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的种种不足，提供一种聚醚砜树脂填充用增韧抗紫外抗氧化纳米碳酸钙及其制备方法和用途。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
聚醚砜树脂填充用增韧抗紫外抗氧化纳米碳酸钙，在制备工艺中通过对反应温度、终止pH值及复配表面处理剂的配方进行精准控制，得到粒径为80nm-100nm、白度达到92以上、无团聚现象、具有增韧抗紫外抗氧化性能的聚醚砜树脂填充用纳米碳酸钙。
上述聚醚砜树脂填充用增韧抗紫外抗氧化纳米碳酸钙的制备方法，该方法包括如下步骤：
A、首先取氢氧化钙浆料并进行陈化，然后控制反应温度介于40℃-60℃之间，边缓慢搅拌边向陈化后的氢氧化钙浆料中通入二氧化碳进行碳化反应，至pH值介于8.5-9.5时终止反应；
B、控制反应温度介于55℃-65℃之间，在步骤A所得反应体系中加入复配表面处理剂并快速搅拌，至反应体系的pH值降至7.0，终止反应，得纳米碳酸钙浆料；
C、将步骤B所得纳米碳酸钙浆料进行脱水、干燥、粉碎、分装，即得聚醚砜树脂填充用纳米碳酸钙。
作为上述制备方法的一种优选技术方案，步骤A中，所述氢氧化钙浆料的陈化时间为18h-24h。
作为上述制备方法的一种优选技术方案，步骤A中，所述缓慢搅拌为搅拌速度为400r/min-600r/min。
作为上述制备方法的一种优选技术方案，步骤B中，所述快速搅拌为搅拌速度为700r/min-900r/min。
作为上述制备方法的一种优选技术方案，步骤B中，所述复配表面处理剂为乙二醇—乙二醇丁醚醋酸酯复配表面处理剂。
作为上述制备方法的一种优选技术方案，所述乙二醇—乙二醇丁醚醋酸酯中乙二醇与乙二醇丁醚醋酸酯的体积比为（10-30）:（70-90）。
作为上述制备方法的一种优选技术方案，步骤B中，所述复配表面处理剂的用量为碳酸钙重量的5%-10%。
作为上述制备方法的一种优选技术方案，该方法包括如下步骤：
A、首先取氢氧化钙浆料并进行陈化，然后控制反应温度在50℃，边缓慢搅拌边向陈化后的氢氧化钙浆料中通入二氧化碳进行碳化反应，至pH值为9时终止反应；其中，所述氢氧化钙浆料的陈化时间为20h；所述缓慢搅拌为搅拌速度为500r/min；
B、控制反应温度在60℃之间，在步骤A所得反应体系中加入复配表面处理剂并快速搅拌，至反应体系的pH值降至7.0，终止反应，得纳米碳酸钙浆料；其中，所述复配表面处理剂为乙二醇—乙二醇丁醚醋酸酯复配表面处理剂，乙二醇与乙二醇丁醚醋酸酯的体积比为20:80，复配表面处理剂的总用量为碳酸钙重量的8%；所述快速搅拌为搅拌速度为800r/min；
C、将步骤B所得纳米碳酸钙浆料进行脱水、干燥、粉碎、分装，即得聚醚砜树脂填充用纳米碳酸钙。
上述聚醚砜树脂填充用增韧抗紫外抗氧化纳米碳酸钙的用途，在聚醚砜树脂中作为填料增加产品的韧性、抗老化性能、抗氧化抗紫外线性能及亮洁度。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明在制备工艺中通过对反应温度、终止pH值及复配表面处理剂的配方进行精准控制，得到粒径为80nm-100nm、白度达到92以上、无团聚现象、具有增韧抗紫外抗氧化性能的聚醚砜树脂填充用纳米碳酸钙。其具体优点包括
（1）产品质量优良。所得纳米碳酸钙产品粒径为80-100nm，白度达到92以上，且无团聚现象。
（2）抗老化抗氧化抗紫外线性能良好。本发明所制备纳米碳酸钙的经过表面活性剂活化处理，其关键特点是作为聚醚砜树脂填料具有良好的增韧和抗老化性能，同时能够显著提升聚醚砜树脂的抗紫外抗氧化性能。
（3）生产成本低。中国碳酸钙资源丰富、分布广泛，与其他材料相比，碳酸钙原料价廉且易得，降低生产成本。
具体实施方式
以下实施例详细说明了本发明。本发明所使用的各种原料及各项设备均为常规市售产品，均能够通过市场购买直接获得。
实施例1
（1）在500r/min转速搅拌下，向陈化20h后的氢氧化钙浆料中通入窑气进行碳化反应，控制反应体系的pH值为9.0，加入复配表面处理剂乙二醇—乙二醇丁醚醋酸酯（v：v=20：80），在800r/min转速快速搅拌下，继续反应至反应体系的pH值降至7.0，停止反应，得纳米碳酸钙浆料；
（2）将纳米碳酸钙浆料进行脱水、干燥、粉碎、分装，得到聚醚砜树脂填充用纳米碳酸钙。
实施例2
（1）在400r/min转速搅拌下，向陈化20h后的氢氧化钙浆料中通入窑气进行碳化反应，控制反应体系的pH值为9.0，加入复配表面处理剂乙二醇—乙二醇丁醚醋酸酯（v：v=20：80），在800r/min转速快速搅拌下，继续反应至反应体系的pH值降至7.0，停止反应，得纳米碳酸钙浆料；
（2）将纳米碳酸钙浆料进行脱水、干燥、粉碎、分装，得到聚醚砜树脂填充用纳米碳酸钙。
实施例3
（1）在500r/min转速搅拌下，向陈化18h后的氢氧化钙浆料中通入窑气进行碳化反应，控制反应体系的pH值为9.0，加入复配表面处理剂乙二醇—乙二醇丁醚醋酸酯（v：v=20：80），在800r/min转速快速搅拌下，继续反应至反应体系的pH值降至7.0，停止反应，得纳米碳酸钙浆料；
（2）将纳米碳酸钙浆料进行脱水、干燥、粉碎、分装，得到聚醚砜树脂填充用纳米碳酸钙。
实施例4
（1）在500r/min转速搅拌下，向陈化20h后的氢氧化钙浆料中通入窑气进行碳化反应，控制反应体系的pH值为9.5，加入复配表面处理剂乙二醇—乙二醇丁醚醋酸酯（v：v=20：80），在800r/min转速快速搅拌下，继续反应至反应体系的pH值降至7.0，停止反应，得纳米碳酸钙浆料；
（2）将纳米碳酸钙浆料进行脱水、干燥、粉碎、分装，得到聚醚砜树脂填充用纳米碳酸钙。
实施例5
（1）在500r/min转速搅拌下，向陈化20h后的氢氧化钙浆料中通入窑气进行碳化反应，控制反应体系的pH值为9.0，加入复配表面处理剂乙二醇—乙二醇丁醚醋酸酯（v：v=25：75），在800r/min转速快速搅拌下，继续反应至反应体系的pH值降至7.0，停止反应，得纳米碳酸钙浆料；
（2）将纳米碳酸钙浆料进行脱水、干燥、粉碎、分装，得到聚醚砜树脂填充用纳米碳酸钙。
实施例6
（1）在500r/min转速搅拌下，向陈化20h后的氢氧化钙浆料中通入窑气进行碳化反应，控制反应体系的pH值为9.0，加入复配表面处理剂乙二醇—乙二醇丁醚醋酸酯（v：v=20：80），在900r/min转速快速搅拌下，继续反应至反应体系的pH值降至7.0，停止反应，得纳米碳酸钙浆料；
（2）将纳米碳酸钙浆料进行脱水、干燥、粉碎、分装，得到聚醚砜树脂填充用纳米碳酸钙。
以上给出了实施本发明的数个具体实例。本发明在缓慢搅拌下，向陈化后的氢氧化钙浆料中通入窑气进行碳化反应，控制反应体系的pH值，加入复配表面处理剂，快速搅拌，继续反应至反应体系的pH值降至7.0，停止反应，得纳米碳酸钙浆料；将纳米碳酸钙浆料进行脱水、干燥、粉碎、分装，得到聚醚砜树脂填充用纳米碳酸钙。本发明所制备的纳米碳酸钙可应用于聚醚砜树脂材料中，提高该材料韧性和抗老化性能及抗氧化抗紫外线性能，大幅提高产品的耐疲劳强度。
上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。
Claims (10)
1.聚醚砜树脂填充用增韧抗紫外抗氧化纳米碳酸钙，其特征在于：在制备工艺中通过对反应温度、终止pH值及复配表面处理剂的配方进行精准控制，得到粒径为80nm-100nm、白度达到92以上、无团聚现象、具有增韧抗紫外抗氧化性能的聚醚砜树脂填充用纳米碳酸钙。
2.权利要求1所述聚醚砜树脂填充用增韧抗紫外抗氧化纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
A、首先取氢氧化钙浆料并进行陈化，然后控制反应温度介于40℃-60℃之间，边缓慢搅拌边向陈化后的氢氧化钙浆料中通入二氧化碳进行碳化反应，至pH值介于8.5-9.5时终止反应；
B、控制反应温度介于55℃-65℃之间，在步骤A所得反应体系中加入复配表面处理剂并快速搅拌，至反应体系的pH值降至7.0，终止反应，得纳米碳酸钙浆料；
C、将步骤B所得纳米碳酸钙浆料进行脱水、干燥、粉碎、分装，即得聚醚砜树脂填充用纳米碳酸钙。
3.根据权利要求2所述的聚醚砜树脂填充用增韧抗紫外抗氧化纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述氢氧化钙浆料的陈化时间为18h-24h。
4.根据权利要求2所述的聚醚砜树脂填充用增韧抗紫外抗氧化纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述缓慢搅拌为搅拌速度为400r/min-600r/min。
5.根据权利要求2所述的聚醚砜树脂填充用增韧抗紫外抗氧化纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：步骤B中，所述快速搅拌为搅拌速度为700r/min-900r/min。
6.根据权利要求2所述的聚醚砜树脂填充用增韧抗紫外抗氧化纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：步骤B中，所述复配表面处理剂为乙二醇—乙二醇丁醚醋酸酯复配表面处理剂。
7.根据权利要求6所述的聚醚砜树脂填充用增韧抗紫外抗氧化纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：所述乙二醇—乙二醇丁醚醋酸酯中乙二醇与乙二醇丁醚醋酸酯的体积比为（10-30）:（70-90）。
8.根据权利要求2所述的聚醚砜树脂填充用增韧抗紫外抗氧化纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：步骤B中，所述复配表面处理剂的用量为碳酸钙重量的5%-10%。
9.根据权利要求2-8任一项所述的聚醚砜树脂填充用增韧抗紫外抗氧化纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
A、首先取氢氧化钙浆料并进行陈化，然后控制反应温度在50℃，边缓慢搅拌边向陈化后的氢氧化钙浆料中通入二氧化碳进行碳化反应，至pH值为9时终止反应；其中，所述氢氧化钙浆料的陈化时间为20h；所述缓慢搅拌为搅拌速度为500r/min；
B、控制反应温度在60℃之间，在步骤A所得反应体系中加入复配表面处理剂并快速搅拌，至反应体系的pH值降至7.0，终止反应，得纳米碳酸钙浆料；其中，所述复配表面处理剂为乙二醇—乙二醇丁醚醋酸酯复配表面处理剂，乙二醇与乙二醇丁醚醋酸酯的体积比为20:80，复配表面处理剂的总用量为碳酸钙重量的8%；所述快速搅拌为搅拌速度为800r/min；
C、将步骤B所得纳米碳酸钙浆料进行脱水、干燥、粉碎、分装，即得聚醚砜树脂填充用纳米碳酸钙。
10.权利要求1所述的聚醚砜树脂填充用增韧抗紫外抗氧化纳米碳酸钙的用途，在聚醚砜树脂中作为填料增加产品的韧性、抗老化性能、抗氧化抗紫外线性能及亮洁度。
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