CN108129882A - 一种利用改性偶联剂制备功能碳酸钙的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用改性偶联剂制备功能碳酸钙的方法。首先按一定的比例将探酸钙粉末和水混合，搅拌成均匀的碳酸钙混合液，然后往混合液添加乙烯基三(2‑甲氧乙氧基)硅烷偶联剂溶液、丙二醇单硬脂酸酯偶联剂、聚甲基苯乙烯助剂、己二酸二辛酯增塑剂，加热升高温度并搅拌均匀，再添加抗老化剂，最后依次经过脱水、干燥、冷却等操作工序即得产品。在添加乙烯基三(2‑甲氧乙氧基)硅烷偶联剂时，先将乙烯基三(2‑甲氧乙氧基)硅烷偶联剂配置成配醇溶液，再添加到碳酸钙混合体系中，充分与碳酸钙接触，提高改性效果。制备的碳酸钙粉体添加到树脂中具有较好的冲击强度和拉伸强度。

Description

一种利用改性偶联剂制备功能碳酸钙的方法
技术领域
本发明属于碳酸钙制备技术领域，具体涉及一种利用改性偶联剂制备制备功能碳酸钙的方法。
背景技术
碳酸钙是一类重要的功能性无机填料，具有价格低廉、储量丰富、性能稳定、易加工、无毒等优点。随着复合材料的迅速发展以及世界性的能源短缺，以石油为原料的合成树脂持续涨价，要求人们在塑料、橡胶等复合材料制品中填加更多的无机填料，以进一步降低制品成本，节省树脂用量，并要求在填加较多无机填料的同时，保证或提高制品的加工性能和物理机械性能。
对某些塑料制品，碳酸钙不经过表面处理照样可以使用，例如软质PVC塑料鞋底、人造革等。实际上这些制品加工时所加入的增塑剂已经起到了表面处理剂的作用。有些塑料制品不计较性能的优劣，更重视降低原材料成本，此时直接使用不经过表面处理的碳酸钙也是可以理解的。但使用不经表面处理的碳酸钙，填充材料的缺口冲击强度较不填充的纯塑料下降42％，而使用经一般偶联剂处理的碳酸钙，在相同条件下可达到不加填料的纯树脂的水平，而如果表面处理得非常好，可使填充PE的缺口冲击强度提高10倍以上。
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。真正使用量大的商品化的表面处理剂主要有硬脂酸、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂三大类，其中硅烷偶联剂在改性方面有着优异表现，但是一般在碳酸钙混合液中直接加入偶联剂，改性会不充分，就算后期高速搅拌，也将难以弥补。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于利用复合表面改性剂对碳酸钙进行表面改性处理，且使用乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷偶联剂时，将其配置成醇溶液，再添加到碳酸钙混合体系中，充分与碳酸钙接触，提高改性效果，其功能碳酸钙的制备方法包括如下步骤：
⑴首先将碳酸钙粉末和水混合成质量分数为20-30％碳酸钙水乳溶液；
⑵在上述碳酸钙水乳溶液中，依次添加乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷偶联剂、丙二醇单硬脂酸酯偶联剂、聚甲基苯乙烯助剂、己二酸二辛酯增塑剂，继续搅拌均匀；
⑶将体系中温度加热控制在50-60℃范围内，并搅拌1-2h；
⑷最后添加巴斯夫UV-234抗老剂，在60-70℃范围内搅拌1-2h；
⑸反应结束后经脱水，在110-115℃条件下干燥处理，物料冷却即得功能性碳酸钙。
在上述的功能碳酸钙的制备方法中，其原料组分及含量(按质量计)如下：
碳酸钙粉末 100份；
乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷偶联剂 1-3份；
丙二醇单硬脂酸酯偶联剂 1-3份；
聚甲基苯乙烯助剂 2-5份；
己二酸二辛酯增塑剂 1-3份；
巴斯夫UV-234抗老剂 1-3份。
优先地，所述的碳酸钙原料为500-800目的碳酸钙粉末。
优先地，所述的乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷偶联剂为乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷与水和乙醇配制成的溶液，具体的配置方法包括如下步骤：
⑴取乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷放入瓶器中；
⑵再加入水和乙醇，搅拌均匀；
⑶添加醋酸，使溶液的PH至4-5之间。
优先地，所述乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷偶联剂溶液的配置方法中，乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷占体系的20％-30％。
优先地，所述乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷偶联剂溶液的配置方法中，乙醇占体系的60-70％。
优先地，所述乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷偶联剂溶液的配置方法中，水占体系的5-10％。
本发明的有益效果为：利用乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷偶联剂、丙二醇单硬脂酸酯偶联剂、聚甲基苯乙烯助剂、己二酸二辛酯增塑剂、添加巴斯夫UV-234抗老剂等表面处理剂对碳酸钙进行改性处理，改性后的粉体变得亲油疏水，更利于其在聚合物中分散性、相容性和稳定性。且将乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷偶联剂配置成醇溶液，再添加到碳酸钙混合体系中，充分与碳酸钙接触，提高改性效果。
具体实施方式
实施例一：
乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷偶联剂的配置：
依次取20％乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷、70％乙醇、10％的水放入瓶器中，搅拌均匀，再添加一定醋酸，使溶液的PH至4，备用；
功能性碳酸钙的制备：取100g的500目碳酸钙粉末，加水搅拌，配置成质量百分比20％碳酸钙水乳溶液，在碳酸钙水乳溶液中，添加1g的制备的乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷偶联剂，1g的丙二醇单硬脂酸酯偶联剂，2g的聚甲基苯乙烯助剂，1g的己二酸二辛酯增塑剂，搅拌均匀，然后将体系温度加热控制在50℃，搅拌1h，再添加1g巴斯夫UV-234抗老剂，在60℃范围内搅拌1h，反应结束后经脱水，在110℃下干燥处理，物料冷却即得功能性碳酸钙。
实施例二：
乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷偶联剂的配置：
依次取25％乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷、65％乙醇、10％的水放入瓶器中，搅拌均匀，再添加一定醋酸，使溶液的PH至4，备用；
功能性碳酸钙的制备：
取10kg的600目碳酸钙粉末，加水搅拌，配置成质量百分比25％碳酸钙水乳溶液，在碳酸钙水乳溶液中，添加0.2kg的制备的乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷偶联剂，0.2kg的丙二醇单硬脂酸酯偶联剂，0.3kg的聚甲基苯乙烯助剂，0.2kg的己二酸二辛酯增塑剂，搅拌均匀，然后将体系温度加热控制在55℃，搅拌1.5h，再添加0.2kg巴斯夫UV-234抗老剂，在65℃范围内搅拌1.5h，应结束后经脱水，在112℃下干燥处理，物料冷却即得功能性碳酸钙。
实施例三：
乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷偶联剂的配置：
依次取30％乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷、60％乙醇、10％的水放入瓶器中，搅拌均匀，再添加一定醋酸，使溶液的PH至5，备用；
功能性碳酸钙的制备：
将100kg的800目碳酸钙粉末倒入加热混合机中，再加水搅拌均匀，配置成质量百分比30％碳酸钙水乳溶液，在碳酸钙水乳溶液中，添加3kg的制备的乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷偶联剂，2kg的丙二醇单硬脂酸酯偶联剂，5kg的聚甲基苯乙烯助剂，3kg的己二酸二辛酯增塑剂，搅拌均匀，然后将体系温度加热控制在60℃，搅拌2h，再添加3kg添加巴斯夫UV-234抗老剂，在70℃范围内搅拌2h，反应结束后经脱水，在115℃下干燥处理，物料冷却即得功能性碳酸钙。
将实施例1-3的制备的功能性碳酸钙按30％的比例加入到树脂中，制成样条，测试其力学性能。主要包括拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、伸长率的测定。具体方法参照以下标准执行，GB/T1040—92塑料拉伸试验方法；GB/T9341—2000塑料弯曲性能试验方法；GB/T1043—93塑料简支梁冲击试验方法，其结果见表1，
表1各组实验结果：
实验项目 冲击强度/(J/m) 拉伸强度/MPa 弯曲强度/MPa
实施例1 26 24.4 25.3
实施例2 30 25.3 26.4
实施例3 32 25.4 26.5
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种功能碳酸钙的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
⑴首先将碳酸钙粉末和水混合成质量分数为20-30％碳酸钙水乳溶液；
⑵在上述碳酸钙水乳溶液中，依次添加乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷偶联剂、丙二醇单硬脂酸酯偶联剂、聚甲基苯乙烯助剂、己二酸二辛酯增塑剂，继续搅拌均匀；
⑶将体系中温度加热控制在50-60℃范围内，并搅拌1-2h；
⑷最后添加巴斯夫UV-234抗老剂，在60-70℃范围内搅拌1-2h；
⑸反应结束后经脱水，在110-115℃条件下干燥处理，物料冷却即得功能性碳酸钙。
2.根据权利要求1所述的功能碳酸钙的制备方法，其特征在于，其原料组分及含量(按质量计)如下：
碳酸钙粉末 100份；
乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷偶联剂 1-3份；
丙二醇单硬脂酸酯偶联剂 1-3份；
聚甲基苯乙烯助剂 2-5份；
己二酸二辛酯增塑剂 1-3份；
巴斯夫UV-234抗老剂 1-3份。
3.根据权利要求2所述的功能碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述的原料组分中，所述碳酸钙粉末为500-800目的碳酸钙粉末。
4.根据权利要求2所述的功能碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述的原料组分中，所述乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷偶联剂为乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷与水和乙醇配制成的溶液，乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷偶联剂溶液的配置方法包括如下步骤：
⑴取乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷放入瓶器中；
⑵再加入水和乙醇，搅拌均匀；
⑶添加醋酸，使溶液的PH至4-5之间。
5.根据权利要求4所述的功能碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷偶联剂溶液的配置方法中，乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷占体系的20％-30％。
6.根据权利要求4所述的功能碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷偶联剂溶液的配置方法中，乙醇占体系的60-70％。
7.根据权利要求4所述的功能碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷偶联剂溶液的配置方法中，水占体系的5-10％。
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