CN107699005A - 一种改性碳酸钙生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及改性碳酸钙生产技术领域，尤其是一种改性碳酸钙生产方法，经过将天然大理石进行选择破碎后，将其制浆、调pH值，研磨过筛，加入改性剂改性后，喷雾干燥后，研磨，控制研磨温度，使得制备的碳酸钙粉末在用作PVC生产作填料后，极大程度的改善PVC试件的抗拉伸强度、拉伸断裂应变以及缺口冲击强度，提高了PVC试件力学性能。

Description

一种改性碳酸钙生产方法
技术领域
本发明涉及改性碳酸钙生产技术领域，尤其是一种改性碳酸钙生产方法。
背景技术
碳酸钙是高分子材料工业级高聚物基复合材料领域用量最大，不可缺少的填料，被广泛应用于塑料、橡胶、涂料、粘胶等行业。在高聚物基复合采用中，采用碳酸钙作为填料进行填充，能大幅度的减少树脂消耗量，节约原油；有助于缓解资源消耗以及环境压力，促进经济可持续发展。
碳酸钙填充后，能够降低材料的成本，改善材料的硬度、钢性和尺寸稳定性，提升材料其他力学性能，具有特殊的物理化学性质。碳酸钙属于无机材料，其表面与大多数高聚物基表面或者界面性质差异性较大，相容性不好，未经表面改性处理的碳酸钙，难以在基体中均匀分散，过多的填充，反而会导致材料的各项力学性能下降，严重影响碳酸钙作为填充材料填充后的性能和品质。
为此，现有技术中，大量的研究者将碳酸钙进行改性处理后，使得其表面活性下降，促进其在填充后的分散均匀，提高碳酸钙与高聚物基之间的相容性，提高采用高聚物基制备的制品的力学性能，使得碳酸钙的应用范围得到了大面积扩展。
目前，对于碳酸钙改性的方法有对碳酸钙粒度、粒径等进行控制，使得其表面物理化学性质趋于稳定；也有对碳酸钙表面进行有机华盖星，使得对碳酸钙表面进行物理化学特性的调节，改善其与高聚物基体的相容性，增强与基体间的相互作用力，而在此过程中，其采用的主要改性剂为多种脂肪酸或盐、油脂、偶联剂、表面活性剂、分散剂以及低聚物等，而这些材料的应用，都存在着各方面的局限性，造成改性后碳酸钙产品的成本较高，改善后的碳酸钙产品的品质不能全面满足用作高聚物基作填料，使得高聚物基制品的力学性能满足要求。
鉴于此，本研究者经过对碳酸钙制备过程中，并对其改性处理，为改性碳酸钙生产提供了一种新思路。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种改性碳酸钙生产方法。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
一种改性碳酸钙生产方法，包括以下步骤：
(1)将天然大理石送入颚式破碎机进行一次破碎、再进入锤式破碎机进行二次破碎，使得颗粒粒径≤0.5mm；并加水，调制成浆，预热到温度为40-60℃，调整pH值为10-12；
(2)将步骤(1)的浆送入研磨机中研磨，并过300目筛，静置，陈化1-3h后，加入改性剂，搅拌均匀，喷雾干燥后，得到干燥粉末；
(3)将干燥粉末置于研磨机中研磨，过400目筛，获得；
其中，在步骤(3)研磨过程中的温度控制在80-160℃。
所述的改性剂加入量为占天然大理石质量1-15％。
所述的改性剂是以质量比计，化合物：硬脂酸钠：磷酸脲＝1-6:0.01-0.07:0.3-0.5混合而成，其中化合物，其分子结构式为：
其中，R1为苯基、乙醚基、乙烯基、环烷基中的一种；R2为亚甲基、亚乙基、CH2CH2CH2OCH2CH2CH2中的一种；R3为(CH2)nCHOH，n为3～6的正整数中的一种。
所述的改性剂是以质量比计，化合物：硬脂酸钠：磷酸脲＝5:0.03:0.4混合而成。
所述的磷酸脲是将磷酸与尿素混合后，加水，使得其完全溶解，并置于温度为130-160℃下作用，使得其形成(H2PO4)-和(H2NCONH3)+离子，并且促使两个粒子作用20-30min，即可。
所述的改性剂，制备方法是：
(1)将磷酸脲在90-120℃下熔融，并加入硬脂酸钠，搅拌均匀，得到初料；
(2)将化合物与初料在搅拌速度为100-300r/min下搅拌混合，并置于研磨机中，研磨，过600-800目筛，得到改性剂粉末，即可。
所述的调整pH值，是采用氢氧化钙溶液进行调整。
与现有技术相比，本发明创造的技术效果体现在：
经过将天然大理石进行选择破碎后，将其制浆、调pH值，研磨过筛，加入改性剂改性后，喷雾干燥后，研磨，控制研磨温度，使得制备的碳酸钙粉末在用作PVC生产作填料后，极大程度的改善PVC试件的抗拉伸强度、拉伸断裂应变以及缺口冲击强度，提高了PVC试件力学性能。
为了充分验证本发明创造上述技术效果，本研究者将本发明创造制备的改性碳酸钙用作PVC生产作填料，并制备成试件，将其进行缺口冲击强度、拉伸强度以及揽胜断裂应变进行测试，测试标准分别是：缺口冲击强度测试标准为GB/T1040-92；拉伸强度和拉伸断裂应变测试标准为GB/T1843-2008/ISO180：2000。
测试结果如下表1：
表1
缺口冲击强度(KJ/㎡) 拉伸强度(MPa) 拉伸断裂应变(％)
实施例1 98.76 40.15 251.3
实施例2 99.13 42.51 249.6
实施例3 98.89 41.89 250.7
实施例4 99.24 40.78 250.1
实施例5 99.21 41.50 249.8
由上表1可见，本发明创造的改性碳酸钙用作填料填充后，能够极大程度的改善制品的各项力学性能，提高抗冲击强度和抗拉伸强度，改善拉伸应变性能。
试验过程中，参照现有技术中的碳酸钙最大添加量进行添加或者按照测试标准进行制备测试试件。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
在某些实施例中，改性碳酸钙生产方法，包括以下步骤：
(1)将天然大理石送入颚式破碎机进行一次破碎、再进入锤式破碎机进行二次破碎，使得颗粒粒径≤0.5mm；并加水，调制成浆，预热到温度为40-60℃，调整pH值为10-12；
(2)将步骤(1)的浆送入研磨机中研磨，并过300目筛，静置，陈化1-3h后，加入改性剂，搅拌均匀，喷雾干燥后，得到干燥粉末；
(3)将干燥粉末置于研磨机中研磨，过400目筛，获得；
其中，在步骤(3)研磨过程中的温度控制在80-160℃。
在某些实施例中，所述的改性剂加入量为占天然大理石质量1-15％。
在某些实施例中，所述的改性剂是以质量比计，化合物：硬脂酸钠：磷酸脲＝1-6:0.01-0.07:0.3-0.5混合而成，其中化合物，其分子结构式为：
其中，R1为苯基、乙醚基、乙烯基、环烷基中的一种；R2为亚甲基、亚乙基、CH2CH2CH2OCH2CH2CH2中的一种；R3为(CH2)nCHOH，n为3～6的正整数中的一种。
在某些实施例中，所述的改性剂是以质量比计，化合物：硬脂酸钠：磷酸脲＝5:0.03:0.4混合而成。
在某些实施例中，所述的磷酸脲是将磷酸与尿素混合后，加水，使得其完全溶解，并置于温度为130-160℃下作用，使得其形成(H2PO4)-和(H2NCONH3)+离子，并且促使两个粒子作用20-30min，即可。
在某些实施例中，所述的改性剂，制备方法是：
(1)将磷酸脲在90-120℃下熔融，并加入硬脂酸钠，搅拌均匀，得到初料；
(2)将化合物与初料在搅拌速度为100-300r/min下搅拌混合，并置于研磨机中，研磨，过600-800目筛，得到改性剂粉末，即可。
在某些实施例中，所述的调整pH值，是采用氢氧化钙溶液进行调整。
实施例1
改性碳酸钙生产方法，包括以下步骤：
(1)将天然大理石送入颚式破碎机进行一次破碎、再进入锤式破碎机进行二次破碎，使得颗粒粒径≤0.5mm；并加水，调制成浆，预热到温度为40℃，氢氧化钾调整pH值为10；
(2)将步骤(1)的浆送入研磨机中研磨，并过300目筛，静置，陈化1h后，加入改性剂，搅拌均匀，喷雾干燥后，得到干燥粉末；
(3)将干燥粉末置于研磨机中研磨，过400目筛，获得；
其中，在步骤(3)研磨过程中的温度控制在80℃。
所述的改性剂加入量为占天然大理石质量1％。
所述的改性剂是以质量比计，化合物：硬脂酸钠：磷酸脲＝1:0.01:0.3混合而成，其中化合物，其分子结构式为：
其中，R1为苯基；R2为亚甲基；R3为(CH2)nCHOH，n为3。
实施例2
改性碳酸钙生产方法，包括以下步骤：
(1)将天然大理石送入颚式破碎机进行一次破碎、再进入锤式破碎机进行二次破碎，使得颗粒粒径≤0.5mm；并加水，调制成浆，预热到温度为60℃，调整pH值为12；
(2)将步骤(1)的浆送入研磨机中研磨，并过300目筛，静置，陈化3h后，加入改性剂，搅拌均匀，喷雾干燥后，得到干燥粉末；
(3)将干燥粉末置于研磨机中研磨，过400目筛，获得；
其中，在步骤(3)研磨过程中的温度控制在160℃。
所述的改性剂加入量为占天然大理石质量15％。
所述的改性剂是以质量比计，化合物：硬脂酸钠：磷酸脲＝6:0.07:0.5混合而成，其中化合物，其分子结构式为：
其中，R1为乙醚基；R2为亚乙基；R3为(CH2)nCHOH，n为4。
所述的磷酸脲是将磷酸与尿素混合后，加水，使得其完全溶解，并置于温度为130℃下作用，使得其形成(H2PO4)-和(H2NCONH3)+离子，并且促使两个粒子作用20min，即可。
所述的改性剂，制备方法是：
(1)将磷酸脲在90℃下熔融，并加入硬脂酸钠，搅拌均匀，得到初料；
(2)将化合物与初料在搅拌速度为100r/min下搅拌混合，并置于研磨机中，研磨，过600目筛，得到改性剂粉末，即可。
实施例3
改性碳酸钙生产方法，包括以下步骤：
(1)将天然大理石送入颚式破碎机进行一次破碎、再进入锤式破碎机进行二次破碎，使得颗粒粒径≤0.5mm；并加水，调制成浆，预热到温度为50℃，调整pH值为11；
(2)将步骤(1)的浆送入研磨机中研磨，并过300目筛，静置，陈化2h后，加入改性剂，搅拌均匀，喷雾干燥后，得到干燥粉末；
(3)将干燥粉末置于研磨机中研磨，过400目筛，获得；
其中，在步骤(3)研磨过程中的温度控制在130℃。
所述的改性剂加入量为占天然大理石质量8％。
所述的改性剂是以质量比计，化合物：硬脂酸钠：磷酸脲＝5:0.03:0.4混合而成，其中化合物，其分子结构式为：
其中，R1为乙烯基；R2为CH2CH2CH2OCH2CH2CH2；R3为(CH2)nCHOH，n为6。
所述的磷酸脲是将磷酸与尿素混合后，加水，使得其完全溶解，并置于温度为160℃下作用，使得其形成(H2PO4)-和(H2NCONH3)+离子，并且促使两个粒子作用30min，即可。
所述的改性剂，制备方法是：
(1)将磷酸脲在120℃下熔融，并加入硬脂酸钠，搅拌均匀，得到初料；
(2)将化合物与初料在搅拌速度为300r/min下搅拌混合，并置于研磨机中，研磨，过800目筛，得到改性剂粉末，即可。
实施例4
改性碳酸钙生产方法，包括以下步骤：
(1)将天然大理石送入颚式破碎机进行一次破碎、再进入锤式破碎机进行二次破碎，使得颗粒粒径≤0.5mm；并加水，调制成浆，预热到温度为50℃，调整pH值为10；
(2)将步骤(1)的浆送入研磨机中研磨，并过300目筛，静置，陈化3h后，加入改性剂，搅拌均匀，喷雾干燥后，得到干燥粉末；
(3)将干燥粉末置于研磨机中研磨，过400目筛，获得；
其中，在步骤(3)研磨过程中的温度控制在110℃。
所述的改性剂加入量为占天然大理石质量13％。
所述的改性剂是以质量比计，化合物：硬脂酸钠：磷酸脲＝1:0.07:0.3混合而成，其中化合物，其分子结构式为：
其中，R1为环烷基；R2为CH2CH2CH2OCH2CH2CH2；R3为(CH2)nCHOH，n为5。
所述的磷酸脲是将磷酸与尿素混合后，加水，使得其完全溶解，并置于温度为140℃下作用，使得其形成(H2PO4)-和(H2NCONH3)+离子，并且促使两个粒子作用25min，即可。
所述的改性剂，制备方法是：
(1)将磷酸脲在100℃下熔融，并加入硬脂酸钠，搅拌均匀，得到初料；
(2)将化合物与初料在搅拌速度为200r/min下搅拌混合，并置于研磨机中，研磨，过700目筛，得到改性剂粉末，即可。
实施例5
在实施例3的基础上，其他均同实施例3，所述的调整pH值，是采用氢氧化钙溶液进行调整。

Claims (7)

1.一种改性碳酸钙生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将天然大理石送入颚式破碎机进行一次破碎、再进入锤式破碎机进行二次破碎，使得颗粒粒径≤0.5mm；并加水，调制成浆，预热到温度为40-60℃，调整pH值为10-12；
(2)将步骤(1)的浆送入研磨机中研磨，并过300目筛，静置，陈化1-3h后，加入改性剂，搅拌均匀，喷雾干燥后，得到干燥粉末；
(3)将干燥粉末置于研磨机中研磨，过400目筛，获得；
其中，在步骤(3)研磨过程中的温度控制在80-160℃。
2.如权利要求1所述的改性碳酸钙生产方法，其特征在于，所述的改性剂加入量为占天然大理石质量1-15％。
3.如权利要求1或2所述的改性碳酸钙生产方法，其特征在于，所述的改性剂是以质量比计，化合物：硬脂酸钠：磷酸脲＝1-6:0.01-0.07:0.3-0.5混合而成，其中化合物，其分子结构式为：
其中，R1为苯基、乙醚基、乙烯基、环烷基中的一种；R2为亚甲基、亚乙基、CH2CH2CH2OCH2CH2CH2中的一种；R3为(CH2)nCHOH，n为3～6的正整数中的一种。
4.如权利要求3所述的改性碳酸钙生产方法，其特征在于，所述的改性剂是以质量比计，化合物：硬脂酸钠：磷酸脲＝5:0.03:0.4混合而成。
5.如权利要求3所述的改性碳酸钙生产方法，其特征在于，所述的磷酸脲是将磷酸与尿素混合后，加水，使得其完全溶解，并置于温度为130-160℃下作用，使得其形成(H2PO4)-和(H2NCONH3)+离子，并且促使两个粒子作用20-30min，即可。
6.如权利要求1或2或4所述的改性碳酸钙生产方法，其特征在于，所述的改性剂，制备方法是：
(1)将磷酸脲在90-120℃下熔融，并加入硬脂酸钠，搅拌均匀，得到初料；
(2)将化合物与初料在搅拌速度为100-300r/min下搅拌混合，并置于研磨机中，研磨，过600-800目筛，得到改性剂粉末，即可。
7.如权利要求1所述的改性碳酸钙生产方法，其特征在于，所述的调整pH值，是采用氢氧化钙溶液进行调整。
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