CN108892995A - 一种汽车涂料用耐黄变碳酸钙的改性方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车涂料用耐黄变碳酸钙的改性方法，是将碳酸钙原材料加入粉碎机，粉碎至粒径≤0.4mm，得碳酸钙粗粉；将碳酸钙粗粉加至研磨机，并加入第一改性剂，研磨，得粒径为300‑500目的碳酸钙细粉；再输送至高速搅拌机，再加入第二改性剂，高速搅拌混合均匀，干燥，即得汽车涂料用改性碳酸钙；所述第一改性剂由季戊四醇硬脂酸酯和顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠组成；所述第二改性剂由八苯基笼形倍半硅氧烷和马来酸蓖麻油酯组成。本发明制备的碳酸钙不仅具有良好的分散性、触变性、加工流动性和粘结附着力，还具有良好的化学稳定性、抗氧化性能、耐候性和耐热性，在汽车涂料得到广泛的应用。

Description

一种汽车涂料用耐黄变碳酸钙的改性方法
技术领域
本发明属于无机颜料技术领域，具体是一种汽车涂料用耐黄变碳酸钙的改性方法。
背景技术
碳酸钙是一种重要的无机化工产品，被广泛地应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、医药、汽车涂料、化妆品、食品等工业中。但由于碳酸钙粒子粒径越小，表面上的原子数越多，则表面能越高，吸附作用越强，各个粒子间相互团聚；其次是碳酸钙作为一种无机填料，粒子表面亲水疏油，与有机高聚物的亲和性差、易形成聚集体，造成高聚物内部缺陷、力学性能变差。为了提高碳酸钙的填充性能，必须采用有效的工艺及表面改性方法对碳酸钙进行表面改性。对碳酸钙的表面改性，目前基本分为两种，一是干法改性，将成品或已干燥粉碎的碳酸钙粉体与表面处理剂在一定温度和比例下捏合固相活化反应而得，干法改性特点是工艺简单、生产成本低，但粒径大、分散性差、应用性能改善效果不明显。另一是湿法改性，在已碳酸化完成的碳酸钙这些方法特点是碳酸钙颗粒改性分布较均匀、分散性较好、应用性能明显改善，但工艺过程长、投资大、电耗能耗高。
碳酸钙为汽车涂料的重要填料之一，但由于使用的碳酸钙粒径极小，表面能很大，在干燥和应用过程中发生硬团聚是不可避免的。易团聚在汽车涂料捏合过程中难以分散、解聚，这不仅会影响汽车涂料产品的外观，还会影响其流变特性和附着力等，表面处理是解决碳酸钙团聚问题主要手段。但目前由于表面处理剂不足或表面处理剂在碳酸钙的表面分布不均匀，碳酸钙的团聚问题仍然存在。其次由于重质碳酸钙的耐候性较差，应用在汽车涂料上容易发黄进而影响光泽性。因此，研究具有分散性好、耐黄变、耐候性强、稳定性好、良好触变性的碳酸钙是提高汽车涂料质量的重要途径。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，本发明提供一种汽车涂料用耐黄变碳酸钙的改性方法。本发明通过季戊四醇硬脂酸酯和顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠对碳酸钙进行一次表面改性，再用八苯基笼形倍半硅氧烷和马来酸蓖麻油酯进行二次表面改性，不仅可以提高碳酸钙的分散性和加工流动性，还能提高碳酸钙的耐候性和抗老化性。
为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种汽车涂料用耐黄变碳酸钙的改性方法，包括如下步骤：
（1）将碳酸钙原材料加入粉碎机，粉碎至粒径≤0.4mm，得碳酸钙粗粉：
（2）将碳酸钙粗粉加至研磨机，并加入第一改性剂，研磨，得粒径为300-500目的碳酸钙细粉；
（3）将碳酸钙细粉输送至高速搅拌机，再加入第二改性剂，高速搅拌混合均匀，干燥，即得汽车涂料用改性碳酸钙；
所述第一改性剂由季戊四醇硬脂酸酯和顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠组成；所述第二改性剂由八苯基笼形倍半硅氧烷和马来酸蓖麻油酯组成。
进一步地，所述第一改性剂的加入量为碳酸钙原材料重量的2-4%。
进一步地，所述第一改性剂中季戊四醇硬脂酸酯和顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠的重量比为1-3:1。
进一步地，所述第二改性剂的加入量为碳酸钙原材料重量的1.5-2.5%。
进一步地，所述第二改性剂中八苯基笼形倍半硅氧烷和马来酸蓖麻油酯的重量比为1:1-3。
进一步地，所述碳酸钙原材料包括大理石、方解石和石灰石中的一种或多种组合。
进一步地，步骤（2）所述研磨的速率为1000-1500r/min下研磨1-3h。
进一步地，步骤（3）所述高速搅拌是在转速为800-1500r/min下搅拌10-20min。
进一步地，步骤（3）所述干燥是在90-100℃下干燥至碳酸钙。
本发明是基于以下技术原理实现以上方案：本方法先采用季戊四醇硬脂酸酯和顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠进行一次改性处理，由于季戊四醇硬脂酸酯和顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠中的羟基、长碳链的脂肪酸、羧基、羰基及磺酸基，不仅可以提高碳酸钙的相容性、分散性和加工流动性，且各基团相互缠绕成网络结构，可以提高填充体系的触变性能和粘结附着力。再用八苯基笼形倍半硅氧烷和马来酸蓖麻油酯进行二次改性处理，能够在碳酸钙粒子表面引入硅氧键、多个苯基及马来酸和蓖麻油等基团，能够提高碳酸钙的化学稳定性、抗氧化性能、耐候性和耐热性。
与现有技术相比，本发明的优点及有益效果为：
1、本发明制备的碳酸钙不仅具有良好的分散性、触变性、加工流动性和粘结附着力，还具有良好的化学稳定性、抗氧化性能、耐候性和耐热性，在汽车涂料得到广泛的应用。
2、本发明改性得到的碳酸钙填充汽车涂料后，不仅与无机有机基材具有很好的相容性及分散性，还能使涂料具有很好的触变性、附着力、耐黄变、耐候性等性能。
3、本发明方法工艺简单、生产效率高、生产成本低、耗能低等优点，容易实现工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
实施例1
一种汽车涂料用耐黄变碳酸钙的改性方法，包括如下步骤：
（1）将石灰石加入粉碎机，粉碎至粒径≤0.4mm，得碳酸钙粗粉：
（2）将碳酸钙粗粉加至研磨机，并加入为石灰石重量3%的第一改性剂，在速率为1000r/min下研磨1.5h，得粒径为375目的碳酸钙细粉；所述第一改性剂由质量比为2:1的季戊四醇硬脂酸酯和顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠组成。
（3）将碳酸钙细粉输送至高速搅拌机，再加入为石灰石重量1.5%的第二改性剂，所述第二改性剂由重量比为1:1的八苯基笼形倍半硅氧烷和马来酸蓖麻油酯组成；在转速为1200r/min下高速搅拌15min，混合均匀，在温度为100℃下干燥，即得汽车涂料用改性碳酸钙。
实施例2
一种汽车涂料用耐黄变碳酸钙的改性方法，包括如下步骤：
（1）将大理石加入粉碎机，粉碎至粒径≤0.4mm，得碳酸钙粗粉：
（2）将碳酸钙粗粉加至研磨机，并加入为大理石重量2.5%的第一改性剂，在速率为1200r/min下研磨2.5h，得粒径为400目的碳酸钙细粉；所述第一改性剂由质量比为1:1的季戊四醇硬脂酸酯和顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠组成。
（3）将碳酸钙细粉输送至高速搅拌机，再加入为大理石重量2%的第二改性剂，所述第二改性剂由重量比为1:3的八苯基笼形倍半硅氧烷和马来酸蓖麻油酯组成；在转速为1000r/min下高速搅拌10min，混合均匀，在温度为90℃下干燥，即得汽车涂料用改性碳酸钙。
实施例3
一种汽车涂料用耐黄变碳酸钙的改性方法，包括如下步骤：
（1）将方解石加入粉碎机，粉碎至粒径≤0.4mm，得碳酸钙粗粉：
（2）将碳酸钙粗粉加至研磨机，并加入为方解石重量2%的第一改性剂，在速率为1500r/min下研磨1h，得粒径为300目的碳酸钙细粉；所述第一改性剂由质量比为1:1的季戊四醇硬脂酸酯和顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠组成。
（3）将碳酸钙细粉输送至高速搅拌机，再加入为方解石重量2.5%的第二改性剂，所述第二改性剂由重量比为1:2的八苯基笼形倍半硅氧烷和马来酸蓖麻油酯组成；在转速为800r/min下高速搅拌20min，混合均匀，在温度为95℃下干燥，即得汽车涂料用改性碳酸钙。
实施例4
一种汽车涂料用耐黄变碳酸钙的改性方法，包括如下步骤：
（1）将石灰石加入粉碎机，粉碎至粒径≤0.4mm，得碳酸钙粗粉：
（2）将碳酸钙粗粉加至研磨机，并加入为石灰石重量4%的第一改性剂，在速率为1000r/min下研磨3h，得粒径为300目的碳酸钙细粉；所述第一改性剂由质量比为3:1的季戊四醇硬脂酸酯和顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠组成。
（3）将碳酸钙细粉输送至高速搅拌机，再加入为石灰石重量2%的第二改性剂，所述第二改性剂由重量比为1:2的八苯基笼形倍半硅氧烷和马来酸蓖麻油酯组成；在转速为1500r/min下高速搅拌10min，混合均匀，在温度为100℃下干燥，即得汽车涂料用改性碳酸钙。
实施例5
一种汽车涂料用耐黄变碳酸钙的改性方法，包括如下步骤：
（1）将石灰石加入粉碎机，粉碎至粒径≤0.4mm，得碳酸钙粗粉：
（2）将碳酸钙粗粉加至研磨机，并加入为石灰石重量3%的第一改性剂，在速率为1200r/min下研磨1.5h，得粒径为500目的碳酸钙细粉；所述第一改性剂由质量比为2:1的季戊四醇硬脂酸酯和顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠组成。
（3）将碳酸钙细粉输送至高速搅拌机，再加入为石灰石重量1.5%的第二改性剂，所述第二改性剂由重量比为1:1的八苯基笼形倍半硅氧烷和马来酸蓖麻油酯组成；在转速为1000r/min下高速搅拌20min，混合均匀，在温度为90℃下干燥，即得汽车涂料用改性碳酸钙。
实施例6
一种汽车涂料用耐黄变碳酸钙的改性方法，包括如下步骤：
（1）将大理石加入粉碎机，粉碎至粒径≤0.4mm，得碳酸钙粗粉：
（2）将碳酸钙粗粉加至研磨机，并加入为大理石重量3%的第一改性剂，在速率为1000r/min下研磨2h，得粒径为375目的碳酸钙细粉；所述第一改性剂由质量比为2:1的季戊四醇硬脂酸酯和顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠组成。
（3）将碳酸钙细粉输送至高速搅拌机，再加入为大理石重量2.5%的第二改性剂，所述第二改性剂由重量比为1:2的八苯基笼形倍半硅氧烷和马来酸蓖麻油酯组成；在转速为800r/min下高速搅拌20min，混合均匀，在温度为95℃下干燥，即得汽车涂料用改性碳酸钙。
将实施例1-6制备的改性碳酸钙，按照DOP:改性碳酸钙=1:1的比例配置DOP糊放置24h，最后进行性能检测，检测结果如表1所示。
产品 宾汉黏度（mpa.s） 触变环面积（Pa/s） 屈服值（Pa）
实施例1 4.76 8541.2 276.4
实施例2 5.12 9213.6 248.2
实施例3 5.31 8946.8 278.5
实施例4 5.09 8241.7 256.9
实施例5 5.46 8174.6 286.1
实施例6 4.92 8972.7 238.7
从上述测试结果得知本发明制备的改性碳酸钙具有优异的触变性和粘结附着力性能。
将实施1-6的改性碳酸钙按照E-20环氧树脂20份、E-12环氧树脂13份、氧化铁20份、改性碳酸钙20份、甲苯10份和环己酮8份制成环氧汽车底漆，按照常规的方法测定产品的耐人工老化性性能，经过检测后发现本发明产品600h不起泡、不剥落、无裂纹；黄变指数△YI(1000h)≤0.28，从中得知本发明改性碳酸钙填充环氧汽车底漆，具有很好的耐候性、化学稳定剂和耐黄变性能。
以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种汽车涂料用耐黄变碳酸钙的改性方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将碳酸钙原材料加入粉碎机，粉碎至粒径≤0.4mm，得碳酸钙粗粉：
（2）将碳酸钙粗粉加至研磨机，并加入第一改性剂，研磨，得粒径为300-500目的碳酸钙细粉；
（3）将碳酸钙细粉输送至高速搅拌机，再加入第二改性剂，高速搅拌混合均匀，干燥，即得汽车涂料用改性碳酸钙；
所述第一改性剂由季戊四醇硬脂酸酯和顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠组成；所述第二改性剂由八苯基笼形倍半硅氧烷和马来酸蓖麻油酯组成。
2.根据权利要求1所述汽车涂料用耐黄变碳酸钙的改性方法，其特征在于：所述第一改性剂的加入量为碳酸钙原材料重量的2-4%。
3.根据权利要求2所述汽车涂料用耐黄变碳酸钙的改性方法，其特征在于：所述第一改性剂中季戊四醇硬脂酸酯和顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠的重量比为1-3:1。
4.根据权利要求1所述汽车涂料用耐黄变碳酸钙的改性方法，其特征在于：所述第二改性剂的加入量为碳酸钙原材料重量的1.5-2.5%。
5.根据权利要求4所述汽车涂料用耐黄变碳酸钙的改性方法，其特征在于：所述第二改性剂中八苯基笼形倍半硅氧烷和马来酸蓖麻油酯的重量比为1:1-3。
6.根据权利要求1所述汽车涂料用耐黄变碳酸钙的改性方法，其特征在于：所述碳酸钙原材料包括大理石、方解石和石灰石中的一种或多种组合。
7.根据权利要求1所述汽车涂料用耐黄变碳酸钙的改性方法，其特征在于：步骤（2）所述研磨的速率为1000-1500r/min下研磨1-3h。
8.根据权利要求1所述汽车涂料用耐黄变碳酸钙的改性方法，其特征在于：步骤（3）所述高速搅拌是在转速为800-1500r/min下搅拌10-20min。
9.根据权利要求1所述汽车涂料用耐黄变碳酸钙的改性方法，其特征在于：步骤（3）所述干燥是在90-100℃下干燥至碳酸钙。
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