CN112442289A - 一种改性滑石粉、其制备方法及应用 - Google Patents

一种改性滑石粉、其制备方法及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112442289A
CN112442289A CN202011249375.3A CN202011249375A CN112442289A CN 112442289 A CN112442289 A CN 112442289A CN 202011249375 A CN202011249375 A CN 202011249375A CN 112442289 A CN112442289 A CN 112442289A
Authority
CN
China
Prior art keywords
talcum powder
parts
coupling agent
silane coupling
modified
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011249375.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112442289B (zh
Inventor
李贤川
游腾丽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guilin Guiguang Shenba Powder Material Co ltd
Original Assignee
Guilin Guiguang Shenba Powder Material Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guilin Guiguang Shenba Powder Material Co ltd filed Critical Guilin Guiguang Shenba Powder Material Co ltd
Priority to CN202011249375.3A priority Critical patent/CN112442289B/zh
Publication of CN112442289A publication Critical patent/CN112442289A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112442289B publication Critical patent/CN112442289B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/40—Compounds of aluminium
    • C09C1/42—Clays
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • C08K9/06—Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/10—Encapsulated ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/006—Combinations of treatments provided for in groups C09C3/04 - C09C3/12
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/08—Treatment with low-molecular-weight non-polymer organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/12—Treatment with organosilicon compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • C09D7/62—Additives non-macromolecular inorganic modified by treatment with other compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/003—Additives being defined by their diameter

Abstract

本发明公开了一种改性滑石粉、其制备方法及应用，属于滑石粉技术领域。所述改性滑石粉，由如下重量份数的原料制成：滑石粉100份、第一硅烷偶联剂0.2‑1份、有机羧酸0.3‑1.5份和第二硅烷偶联剂0.1‑0.5份。本发明还公开了上述改性滑石粉的制备方法及应用。本发明的改性滑石粉，具有优异的分散性和有机相容性，在有机体中的相容分散时间是现有技术的1.5倍以上，且有机羧酸包覆物不易被有机溶剂洗脱，产品性能稳定，应用领域广泛。

Description

一种改性滑石粉、其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种改性滑石粉、其制备方法及应用，属于滑石粉技术领域。
背景技术
滑石粉是一种水合硅酸镁盐粉体，属极性不溶于水的无机矿物，添加到非极性或弱极性的高分子有机体系中相容性较差。尤其是超细滑石粉，由于粒径小表面能高，颗粒容易团聚，更加不利于在有机体系中相容分散。现有技术中，对滑石粉表面改性的常用方法主要有硅烷化学偶联法、有机羧酸物理包覆法及二者复合法，分别介绍如下：
硅烷化学偶联法，是硅烷偶联剂的烷氧基与滑石粉表面的活性硅羟基发生偶联反应，在滑石粉表面形成硅烷偶联层防止粉体颗粒团聚，促进滑石粉在有机体系中分散。该方法的缺点是：硅烷偶联层的有机部分往往碳链较短或带有极性较大的官能团，导致改性的滑石粉与有机体系的相容性不佳。
有机羧酸物理包覆法，是有机羧酸包覆剂通过物理吸附和弱的化学键作用，在滑石粉表面形成包覆层。该方法虽可以提升滑石粉在有机体中的相容性，但由于物理包覆作用并不牢固，在剪切、搅拌、洗涤等条件下，有机羧酸包覆层极易脱落，导致滑石粉的相容分散效果不理想，性能不稳定。
硅烷偶联和有机羧酸包覆复合法，通过硅烷偶联剂与有机羧酸包覆剂复合后，对滑石粉表面进行处理。该方法虽然在相容分散方面取得一定程度的改善效果，但滑石粉表面物理包覆的有机羧酸仍然非常容易脱落，产品性能依然不稳定。
综上，现有技术的滑石粉表面改性方法，没有能将硅烷偶联剂和有机羧酸包覆剂有机链接起来，有机羧酸包覆剂容易脱落，分散性和有机相容性未能展现较好的协同增强效果。
鉴于此，有必要提供一种新的改性滑石粉，以解决现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的之一，是提供一种改性滑石粉。本发明的改性滑石粉，具有优异的分散性和有机相容性，在有机体中的相容分散时间是现有技术的1.5倍以上，且有机羧酸包覆物不易被有机溶剂洗脱，产品性能稳定，应用领域广泛。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种改性滑石粉，由如下重量份数的原料制成：滑石粉100份、第一硅烷偶联剂0.2-1份、有机羧酸0.3-1.5份和第二硅烷偶联剂0.1-0.5份。
本发明的改性滑石粉原理是：
在本发明中，第一硅烷偶联剂和有机羧酸在催化剂的作用下进行羧酸硅烷酯化反应，可以有机链接在一起，再偶联到滑石粉表面，最后用第二硅烷偶联剂进行固定。因此，有机羧酸可以更加牢固地链接在滑石粉表面，从而不容易脱落。本发明的改性滑石粉具有优异的分散性和有机相容性，在有机体中的相容分散时间是现有技术的1.5倍以上。
本发明的改性滑石粉的有益效果是：
1、本发明的改性滑石粉，具有优异的分散性和有机相容性，在有机体中的相容分散时间是现有技术的1.5倍以上。
2、本发明的改性滑石粉，有机羧酸包覆物不易被有机溶剂(如乙醇、烷烃、乙醚、乙酸乙酯、甲苯等)洗脱，产品性能稳定，应用领域广泛。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，由如下重量份数的原料制成：滑石粉100份、第一硅烷偶联剂0.3份、有机羧酸0.3份和第二硅烷偶联剂0.15份。
采用上述进一步的有益效果是：上述为最佳参数，得到的改性滑石粉的洗脱稳定性最好。
进一步，由如下重量份数的原料制成：滑石粉100份、第一硅烷偶联剂0.6份、有机羧酸1.2份和第二硅烷偶联剂0.2份。
采用上述进一步的有益效果是：上述为最佳参数，得到的改性滑石粉的有机相容性最好。
进一步，由如下重量份数的原料制成：滑石粉100份、第一硅烷偶联剂0.35份、有机羧酸0.5份和第二硅烷偶联剂0.15份。
采用上述进一步的有益效果是：上述为最佳参数，得到的改性滑石粉的相容分散性和洗脱稳定性获得平衡，性价比最高。
进一步，所述滑石粉的沉降粒度D50＜5μm。
采用上述进一步的有益效果是：D50是指一个样品的累计粒度分布百分数达到50％时所对应的粒径。采用上述参数的滑石粉，得到的改性滑石粉的性能较好。
更进一步，所述滑石粉的沉降粒度D50＜1.5μm。
采用上述更进一步的有益效果是：采用上述参数的滑石粉，得到的改性滑石粉的性能最佳。
进一步，所述第一硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-脲丙基三甲氧基硅烷、N-十二烷基三甲氧基硅烷和3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷中的任意一种。
采用上述进一步的有益效果是：第一硅烷偶联剂采用上述种类，得到的改性滑石粉的有机相容性较佳。
其中，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，别名硅烷偶联剂KH560，CAS号为2530-83-8。
3-脲丙基三甲氧基硅烷，CAS号为23843-64-3。
N-十二烷基三甲氧基硅烷，CAS号为3069-21-4。
3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷，CAS号为1760-24-3。
更进一步，所述第一硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或者N-十二烷基三甲氧基硅烷。
采用上述更进一步的有益效果是：第一硅烷偶联剂采用上述种类，得到的改性滑石粉的有机相容性最佳。
进一步，所述第二硅烷偶联剂为甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的任意一种。
采用上述进一步的有益效果是：第二硅烷偶联剂采用上述种类，得到的改性滑石粉的分散稳定性较佳。
其中，甲基三乙氧基硅烷，CAS号为2031-67-6。
乙烯基三甲氧基硅烷，别名硅烷偶联剂YDH171，CAS号为2768-02-7。
乙烯基三乙氧基硅烷，别名硅烷偶联剂YDH151，CAS号为78-08-0。
丙基三乙氧基硅烷，CAS号为2550-02-9。
γ-氨丙基三乙氧基硅烷，别名硅烷偶联剂KH550，CAS号为919-30-2。
γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，别名硅烷偶联剂KH570，CAS号为2530-85-0。
更进一步，上述第二硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的任意一种。
采用上述更进一步的有益效果是：第二硅烷偶联剂采用上述种类，得到的改性滑石粉的分散稳定性最佳。
进一步，所述有机羧酸为中链脂肪酸、长链脂肪酸和羧酸聚合物中的任意一种或两种以上的混合物。
采用上述进一步的有益效果是：有机羧酸采用上述种类，得到的改性滑石粉的有机相容性较佳。其中，中链脂肪酸是碳原子数为6-12的饱和脂肪酸；长链脂肪酸是碳原子数为超过12的饱和不饱和脂肪酸；羧酸聚合物，是指羧基烯烃聚合形成的化合物。
更进一步，所述中链脂肪酸为辛酸或者月桂酸。
采用上述进一步的有益效果是：辛酸，又称八烷酸，分子式为C8H16O2；月桂酸，又称为十二烷酸，分子式为C12H24O2。
更进一步，所述长链脂肪酸为硬脂酸、油酸和芥酸中任意一种或两种以上的混合物。
采用上述进一步的有益效果是：硬脂酸,分子式为C18H36O2；油酸，分子式为C18H34O2；芥酸，分子式为C22H42O2。
更进一步，所述羧酸聚合物为聚丙烯酸、马来酸丙烯酸共聚物和丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物中任意一种或两种以上的混合物。
采用上述更进一步的有益效果是：聚丙烯酸，分子式为[C3H4O2]n；马来酸丙烯酸共聚物，分子式为[C4H4O4]m[C3H4O2]n；丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物，分子式为[C7H13NO2S]m[C3H4O2]n。
本发明的目的之二，是提供上述改性滑石粉的制备方法。本发明的改性滑石粉的制备方法，操作简单，成本低廉，市场前景广阔，适合规模化推广应用。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种改性滑石粉的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：分别称取如下重量份数的原料：滑石粉100份、第一硅烷偶联剂0.2-1份、有机羧酸0.3-1.5份和第二硅烷偶联剂0.1-0.5份；
步骤2：将1/2重量的第一硅烷偶联剂加入到滑石粉中，进行初步的偶联反应，得到初步偶联的滑石粉；
步骤3：将有机羧酸加入到剩余的第一硅烷偶联剂中，得到混合物；
按摩尔量比为1:1，分别取水和钛酸丁酯，组成催化剂；
在上述混合物中，加入混合物重量5‰的催化剂，进行羧酸硅烷酯化反应，得到酯化产物；
步骤4：将步骤3得到的酯化产物加入到步骤2得到的初步偶联的滑石粉中，进行偶联包覆反应，得到偶联包覆的滑石粉；
步骤5：将第二硅烷偶联剂加入到步骤4得到的偶联包覆的滑石粉中，进行偶联固定反应，即得到改性滑石粉。
本发明的改性滑石粉的制备方法的原理是：
本发明的步骤2中，第一硅烷偶联剂中的烷氧基与滑石粉表面的活性硅羟基进行初步偶联反应，由于滑石粉表面本身存在吸附水，第一硅烷偶联剂的烷氧基也会进一步水解形成更多的活性硅羟基，为下一步反应做准备。
本发明的步骤3中，第一硅烷偶联剂有三个烷氧基，其中一个烷氧基与有机羧酸在水和钛酸丁酯的催化下，烷氧基先发生水解形成硅羟基，再与有机羧酸发生酯化脱水反应生成酯化产物，此时得到的酯化产物还保留有两个烷氧基，可以进行下一步反应。
本发明的步骤4中，酯化产物中的一个烷氧基与滑石粉表面第一硅烷偶联剂水解形成的活性硅羟基进行偶联反应，酯化产物被固定在滑石粉表面，此时得到的改性滑石粉表面上的酯化产物还保留有另一个烷氧基，可以与滑石粉表面的吸附水发生水解反应形成活性硅羟基。
本发明的步骤5中，第二硅烷偶联剂的烷氧基与滑石粉表面酯化产物及第一硅烷偶联剂余下的活性硅羟基发生偶联反应，可交联在一起甚至形成硅氧六元环，将酯化产物牢靠地固定在滑石粉表面。
综上，本发明可以将硅烷偶联剂和有机羧酸包覆剂有机链接起来，有机羧酸包覆剂不容易脱落，分散性和有机相容性可以展现1.5倍以上的协同增强效果。
本发明的改性滑石粉的制备方法的有益效果是：
本发明的改性滑石粉的制备方法，操作简单，成本低廉，市场前景广阔，适合规模化推广应用。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进
进一步，步骤2中，所述初步的偶联反应的温度为50℃-80℃，时间为5min-10min。
采用上述进一步的有益效果是：稍低的反应温度和较短的反应时间，有利于第一硅烷偶联剂在滑石粉表面偶联及水解，减少偶联剂之间因水解后发生脱水缩合反应。
进一步，步骤3中，所述羧酸硅烷酯化反应采用60℃、80℃和100℃三区段程序升温，各区段的时间均为5min-10min。
采用上述进一步的有益效果是：三区段程序升温，可以保证第一硅烷偶联剂三个烷氧基中只有一个烷氧基最终发生酯化反应，产物保留另外两个烷氧基，减少其它副反应物的产生。
进一步，步骤4中，所述偶联包覆反应的温度为70℃-100℃，时间为20min-30min。
采用上述进一步的有益效果是：合适的反应温度和较长的反应时间，有利于酯化产物在滑石粉表面发生偶联包覆反应及水解形成活性硅羟基。
进一步，步骤5中，所述偶联固定反应的温度为80℃-110℃，时间为10min-20min。
采用上述进一步的有益效果是：较高的反应温度和合适的反应时间，有利于第二硅烷偶联剂的两个烷氧基与偶联包覆的滑石粉表面的活性硅羟基反应形成硅氧六元环。
本发明的目的之三，是提供上述改性滑石粉的应用。本发明的改性滑石粉，可以用于工程塑料、涂料、橡胶和薄膜领域，具有广阔的应用空间。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：上述改性滑石粉在工程塑料、涂料、橡胶和薄膜领域中的应用。
本发明的改性滑石粉，可以用于工程塑料领域，比如添加到聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等树脂中。相较于添加未改性的滑石粉，具有更加优异的抗拉、抗弯和抗冲击等力学性能。
本发明的改性滑石粉，可以用于涂料领域，比如添加到木器漆、乳胶漆等涂料中。相较于添加未改性的滑石粉，具有更加优异的流平性、分散相容性、耐候耐热性和耐刮擦性。
本发明的改性滑石粉，可以用于橡胶领域，比如添加到聚氨酯、环氧树脂、聚异戊二烯等橡胶中。相较于添加未改性的滑石粉，具有更加优异的分散相容性、透亮性、抗老化性和抗弯抗压性。
本发明的改性滑石粉，可以用于薄膜领域，比如添加到聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺等薄膜中。相较于添加未改性的滑石粉，具有更加优异的分散相容性、透明性、抗老化性、光热稳定性和润滑性。
本发明的改性滑石粉的应用的有益效果是：
本发明的改性滑石粉，可以用于工程塑料、涂料、橡胶和薄膜领域，具有广阔的应用空间。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本实施例的改性滑石粉，由如下重量份数的原料制成：滑石粉100份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷0.35份、油酸0.5份和乙烯基三甲氧基硅烷0.15份。其中，所述滑石粉的沉降粒度D50＜1.5μm。
本实施例的改性滑石粉的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：分别称取如下重量份数的原料：滑石粉100份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷0.35份、油酸0.5份和乙烯基三甲氧基硅烷0.15份。
步骤2：将1/2重量的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷加入到滑石粉中，进行初步的偶联反应，所述初步的偶联反应的温度为50℃，时间为10min，得到初步偶联的滑石粉。
步骤3：将油酸加入到剩余的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中，得到混合物。
按摩尔量比为1:1，分别取水和钛酸丁酯，组成催化剂。
在上述混合物中，加入混合物重量5‰的催化剂，进行羧酸硅烷酯化反应，所述羧酸硅烷酯化反应采用60℃、80℃和100℃三区段程序升温，各区段的时间均为5min，得到酯化产物。
步骤4：将步骤3得到的酯化产物加入到步骤2得到的初步偶联的滑石粉中，进行偶联包覆反应，所述偶联包覆反应的温度为70℃，时间为30min。得到偶联包覆的滑石粉。
步骤5：将乙烯基三甲氧基硅烷加入到步骤4得到的偶联包覆的滑石粉中，进行偶联固定反应，所述偶联固定反应的温度为80℃，时间为20min，即得到改性滑石粉。
上述改性滑石粉在工程塑料、涂料、橡胶和薄膜领域中的应用。
实施例2
本实施例的改性滑石粉，由如下重量份数的原料制成：滑石粉100份、N-十二烷基三甲氧基硅烷0.35份、硬脂酸0.5份和乙烯基三甲氧基硅烷0.15份。其中，所述滑石粉的沉降粒度D50＜1.5μm。
本实施例的改性滑石粉的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：分别称取如下重量份数的原料：滑石粉100份、N-十二烷基三甲氧基硅烷0.35份、硬脂酸0.5份和乙烯基三甲氧基硅烷0.15份。
步骤2：将1/2重量的N-十二烷基三甲氧基硅烷加入到滑石粉中，进行初步的偶联反应，所述初步的偶联反应的温度为65℃，时间为7min，得到初步偶联的滑石粉。
步骤3：将硬脂酸加入到剩余的N-十二烷基三甲氧基硅烷中，得到混合物。
按摩尔量比为1:1，分别取水和钛酸丁酯，组成催化剂。
在上述混合物中，加入混合物重量5‰的催化剂，进行羧酸硅烷酯化反应，所述羧酸硅烷酯化反应采用60℃、80℃和100℃三区段程序升温，各区段的时间均为7min，得到酯化产物。
步骤4：将步骤3得到的酯化产物加入到步骤2得到的初步偶联的滑石粉中，进行偶联包覆反应，所述偶联包覆反应的温度为85℃，时间为25min。得到偶联包覆的滑石粉。
步骤5：将乙烯基三甲氧基硅烷加入到步骤4得到的偶联包覆的滑石粉中，进行偶联固定反应，所述偶联固定反应的温度为95℃，时间为15min，即得到改性滑石粉。
上述改性滑石粉在工程塑料、涂料、橡胶和薄膜领域中的应用。
实施例3
本实施例的改性滑石粉，由如下重量份数的原料制成：滑石粉100份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷0.35份、硬脂酸0.5份和乙烯基三乙氧基硅烷0.15份。其中，所述滑石粉的沉降粒度D50＜1.5μm。
本实施例的改性滑石粉的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：分别称取如下重量份数的原料：滑石粉100份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷0.35份、硬脂酸0.5份和乙烯基三乙氧基硅烷0.15份。
步骤2：将1/2重量的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷加入到滑石粉中，进行初步的偶联反应，所述初步的偶联反应的温度为80℃，时间为5min，得到初步偶联的滑石粉。
步骤3：将硬脂酸加入到剩余的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中，得到混合物。
按摩尔量比为1:1，分别取水和钛酸丁酯，组成催化剂。
在上述混合物中，加入混合物重量5‰的催化剂，进行羧酸硅烷酯化反应，所述羧酸硅烷酯化反应采用60℃、80℃和100℃三区段程序升温，各区段的时间均为10min，得到酯化产物。
步骤4：将步骤3得到的酯化产物加入到步骤2得到的初步偶联的滑石粉中，进行偶联包覆反应，所述偶联包覆反应的温度为100℃，时间为20min。得到偶联包覆的滑石粉。
步骤5：将乙烯基三乙氧基硅烷加入到步骤4得到的偶联包覆的滑石粉中，进行偶联固定反应，所述偶联固定反应的温度为110℃，时间为10min，即得到改性滑石粉。
上述改性滑石粉在工程塑料、涂料、橡胶和薄膜领域中的应用。
实施例4
本实施例的改性滑石粉，由如下重量份数的原料制成：滑石粉100份、3-脲丙基三甲氧基硅烷0.6份、马来酸丙烯酸共聚物1.2份和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.2份。其中，所述滑石粉的沉降粒度D50＜1.5μm。
本实施例的改性滑石粉的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：分别称取如下重量份数的原料：滑石粉100份、3-脲丙基三甲氧基硅烷0.6份、马来酸丙烯酸共聚物1.2份和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.2份。
步骤2：将1/2重量的3-脲丙基三甲氧基硅烷加入到滑石粉中，进行初步的偶联反应，所述初步的偶联反应的温度为60℃，时间为10min，得到初步偶联的滑石粉。
步骤3：将马来酸丙烯酸共聚物加入到剩余的3-脲丙基三甲氧基硅烷中，得到混合物。
按摩尔量比为1:1，分别取水和钛酸丁酯，组成催化剂。
在上述混合物中，加入混合物重量5‰的催化剂，进行羧酸硅烷酯化反应，所述羧酸硅烷酯化反应采用60℃、80℃和100℃三区段程序升温，各区段的时间均为20min，得到酯化产物。
步骤4：将步骤3得到的酯化产物加入到步骤2得到的初步偶联的滑石粉中，进行偶联包覆反应，所述偶联包覆反应的温度为100℃，时间为30min。得到偶联包覆的滑石粉。
步骤5：将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入到步骤4得到的偶联包覆的滑石粉中，进行偶联固定反应，所述偶联固定反应的温度为100℃，时间为15min，即得到改性滑石粉。
上述改性滑石粉在工程塑料、涂料、橡胶和薄膜领域中的应用。
实施例5
本实施例的改性滑石粉，由如下重量份数的原料制成：滑石粉100份、3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷0.3份、月桂酸0.3份和乙烯基三甲氧基硅烷0.15份。其中，所述滑石粉的沉降粒度D50＜5μm。
本实施例的改性滑石粉的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：分别称取如下重量份数的原料：滑石粉100份、3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷0.3份、月桂酸0.3份和乙烯基三甲氧基硅烷0.15份。
步骤2：将1/2重量的3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷加入到滑石粉中，进行初步的偶联反应，所述初步的偶联反应的温度为80℃，时间为5min，得到初步偶联的滑石粉。
步骤3：将月桂酸加入到剩余的3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷中，得到混合物。
按摩尔量比为1:1，分别取水和钛酸丁酯，组成催化剂。
在上述混合物中，加入混合物重量5‰的催化剂，进行羧酸硅烷酯化反应，所述羧酸硅烷酯化反应采用60℃、80℃和100℃三区段程序升温，各区段的时间均为5min，得到酯化产物。
步骤4：将步骤3得到的酯化产物加入到步骤2得到的初步偶联的滑石粉中，进行偶联包覆反应，所述偶联包覆反应的温度为90℃，时间为25min。得到偶联包覆的滑石粉。
步骤5：将乙烯基三甲氧基硅烷加入到步骤4得到的偶联包覆的滑石粉中，进行偶联固定反应，所述偶联固定反应的温度为90℃，时间为10min，即得到改性滑石粉。
上述改性滑石粉在工程塑料、涂料、橡胶和薄膜领域中的应用。
对比例1：与现有技术的硅烷化学偶联法得到的改性滑石粉做比较
本对比例的改性滑石粉，跟实施例1不同的是，没有油酸和乙烯基三甲氧基硅烷，但保持改性剂总量相同，具体由如下重量份数的原料制成：滑石粉100份和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1份。其中，所述滑石粉的沉降粒度D50＜1.5μm。
本对比例的改性滑石粉的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：分别称取如下重量份数的原料：滑石粉100份和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1份。
步骤2：在滑石粉中加入γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，反应的温度为70℃，反应时间为30min，即得到改性滑石粉。
对比例2：与现有技术的有机羧酸物理包覆法得到的改性滑石粉做比较
本对比例的改性滑石粉，跟实施例2不同的是，没有N-十二烷基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷，但保持改性剂总量相同，具体由如下重量份数的原料制成：滑石粉100份和硬脂酸1份。其中，所述滑石粉的沉降粒度D50＜1.5μm。
本对比例的改性滑石粉的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：分别称取如下重量份数的原料：滑石粉100份和硬脂酸1份。
步骤2：在滑石粉中加入硬脂酸，反应的温度为85℃，反应时间为25min，即得到改性滑石粉。
对比例3：与现有技术的硅烷偶联和有机羧酸包覆复合法得到的改性滑石粉做比较
本对比例的改性滑石粉，跟实施例3的原料组成是相同的，具体由如下重量份数的原料制成：滑石粉100份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷0.35份、硬脂酸0.5份和乙烯基三乙氧基硅烷0.15份。其中，所述滑石粉的沉降粒度D50＜1.5μm。
不同的是，本对比例的改性滑石粉的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：分别称取如下重量份数的原料：滑石粉100份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷0.35份、硬脂酸0.5份和乙烯基三乙氧基硅烷0.15份。
步骤2：将上述原料混合后，反应的温度为100℃，反应时间为20min，即得到改性滑石粉。
实验例
相容分散性检测：分别称取0.1g实施例1-3和对比例1-3得到的改性滑石粉，置于15ml玻璃瓶(直径22mm，高70mm)中，再加入12g威氏润滑油，超声分散1min，静置观察，记录滑石粉沉降一半高度所需的时间(即半数沉降时间T50)，以此间接表示改性滑石粉在有机体中相容分散性能。T50越大，相容分散性越好。
有机溶剂洗脱实验：分别称取0.5g实施例1-3和对比例1-3得到的改性滑石粉，置于于10ml离心管中，加入8ml有机溶剂(如乙醇、烷烃、乙醚、乙酸乙酯和甲苯中的任意一种)，超声(120w)清洗3min，1500rpm离心3min，分离去除有机溶剂，所得离心物于50℃真空干燥1h，即得到经有机溶剂洗脱后的改性滑石粉。检测洗脱前后改性滑石粉的相容分散性变化情况，如基本无变化则说明滑石粉表面改性不易脱落，反之则说明容易脱落。
实施例与对比例得到的改性滑石粉的相容分散性及有机溶剂洗脱实验检测结果，如表1所示。
表1
组别 实施例1 对比例1 实施例2 对比例2 实施例3 对比例3
T<sub>50</sub> 34min 15min 38min 19min 35min 23min
洗脱实验 不脱落 不脱落 不脱落 脱落 不脱落 脱落
由表1可知，本发明实施例1-3得到的改性滑石粉的半数沉降时间是对比例1-3得到的改性滑石粉的1.5倍以上，且在有机体系中具有更加优异的相容性和分散性。洗脱实验表明，本发明实施例1-3得到的改性滑石粉中的有机羧酸不易被有机溶剂洗脱，有机羧酸被固定在滑石粉表面不脱落，产品性能稳定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种改性滑石粉，其特征在于，由如下重量份数的原料制成：滑石粉100份、第一硅烷偶联剂0.2-1份、有机羧酸0.3-1.5份和第二硅烷偶联剂0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的改性滑石粉，其特征在于，由如下重量份数的原料制成：滑石粉100份、第一硅烷偶联剂0.3份、有机羧酸0.3份和第二硅烷偶联剂0.15份。
3.根据权利要求1所述的改性滑石粉，其特征在于，由如下重量份数的原料制成：滑石粉100份、第一硅烷偶联剂0.6份、有机羧酸1.2份和第二硅烷偶联剂0.2份。
4.根据权利要求1所述的改性滑石粉，其特征在于，由如下重量份数的原料制成：滑石粉100份、第一硅烷偶联剂0.35份、有机羧酸0.5份和第二硅烷偶联剂0.15份。
5.根据权利要求1-4任一项所述的改性滑石粉，其特征在于，所述第一硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-脲丙基三甲氧基硅烷、N-十二烷基三甲氧基硅烷和3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷中的任意一种。
6.根据权利要求1-4任一项所述的改性滑石粉，其特征在于，所述第二硅烷偶联剂为甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的任意一种。
7.根据权利要求1-4任一项所述的改性滑石粉，其特征在于，所述有机羧酸为中链脂肪酸、长链脂肪酸和羧酸聚合物中的任意一种或两种以上的混合物。
8.一种改性滑石粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：分别称取如下重量份数的原料：滑石粉100份、第一硅烷偶联剂0.2-1份、有机羧酸0.3-1.5份和第二硅烷偶联剂0.1-0.5份；
步骤2：将1/2重量的第一硅烷偶联剂加入到滑石粉中，进行初步的偶联反应，得到初步偶联的滑石粉；
步骤3：将有机羧酸加入到剩余的第一硅烷偶联剂中，得到混合物；
按摩尔量比为1:1，分别取水和钛酸丁酯，组成催化剂；
在上述混合物中，加入混合物重量5‰的催化剂，进行羧酸硅烷酯化反应，得到酯化产物；
步骤4：将步骤3得到的酯化产物加入到步骤2得到的初步偶联的滑石粉中，进行偶联包覆反应，得到偶联包覆的滑石粉；
步骤5：将第二硅烷偶联剂加入到步骤4得到的偶联包覆的滑石粉中，进行偶联固定反应，即得到改性滑石粉。
9.根据权利要求8所述的改性滑石粉的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述初步的偶联反应的温度为50℃-80℃，时间为5min-10min；步骤3中，所述羧酸硅烷酯化反应采用60℃、80℃和100℃三区段程序升温，各区段的时间均为5min-10min；步骤4中，所述偶联包覆反应的温度为70℃-100℃，时间为20min-30min；步骤5中，所述偶联固定反应的温度为80℃-110℃，时间为10min-20min。
10.权利要求1-7任一项所述的改性滑石粉在工程塑料、涂料、橡胶和薄膜领域中的应用。
CN202011249375.3A 2020-11-10 2020-11-10 一种改性滑石粉、其制备方法及应用 Active CN112442289B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011249375.3A CN112442289B (zh) 2020-11-10 2020-11-10 一种改性滑石粉、其制备方法及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011249375.3A CN112442289B (zh) 2020-11-10 2020-11-10 一种改性滑石粉、其制备方法及应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112442289A true CN112442289A (zh) 2021-03-05
CN112442289B CN112442289B (zh) 2021-09-14

Family

ID=74736448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011249375.3A Active CN112442289B (zh) 2020-11-10 2020-11-10 一种改性滑石粉、其制备方法及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112442289B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116024846A (zh) * 2022-12-02 2023-04-28 华邦古楼新材料有限公司 一种本色高挺度吸管原纸的制备方法
CN116411481A (zh) * 2021-12-31 2023-07-11 东莞市锐泽创艺新材料有限公司 一种可循环回收利用的防水防油纸袋纸及其制备方法、环保袋

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1371946A (zh) * 2001-02-27 2002-10-02 盖国胜 一种微米颗粒表面纳米化改性方法
CN1970647A (zh) * 2006-12-08 2007-05-30 海城市精华微粉厂 一种复合改性剂表面改性滑石粉体的制备方法
CN101316901A (zh) * 2005-08-09 2008-12-03 索恩实验室公司 经染料附着的和/或经表面改性的颜料
CN101333331A (zh) * 2008-08-07 2008-12-31 上海大学 一种高耐热性滑石粉填充聚乳酸复合材料及其制备方法
CN101544813A (zh) * 2009-04-30 2009-09-30 上海大学 快速结晶聚乳酸复合材料及其制备方法
CN101671448A (zh) * 2009-09-18 2010-03-17 重庆市嘉世泰化工有限公司 双亲偶联剂及其制备方法
CN102134405A (zh) * 2010-12-21 2011-07-27 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种填充聚丙烯用超细无机粉体的制备方法
CN102558915A (zh) * 2010-12-30 2012-07-11 上海宝利纳材料科技有限公司 一种改性滑石粉及其制备方法和应用
CN102731904A (zh) * 2012-05-11 2012-10-17 上海大学 改性滑石粉填充的增强母粒及其制备方法
CN104961976A (zh) * 2015-07-17 2015-10-07 四川省川杭塑胶科技有限公司 改性聚烯烃drpo钢塑增强缠绕排水排污管
CN106317457A (zh) * 2016-09-11 2017-01-11 江苏爱特恩东台新材料科技有限公司 功能性填料及其制备方法
CN106433224A (zh) * 2016-08-22 2017-02-22 江西广源化工有限责任公司 一种木塑复合材料用黑滑石粉的制备方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1371946A (zh) * 2001-02-27 2002-10-02 盖国胜 一种微米颗粒表面纳米化改性方法
CN101316901A (zh) * 2005-08-09 2008-12-03 索恩实验室公司 经染料附着的和/或经表面改性的颜料
CN1970647A (zh) * 2006-12-08 2007-05-30 海城市精华微粉厂 一种复合改性剂表面改性滑石粉体的制备方法
CN101333331A (zh) * 2008-08-07 2008-12-31 上海大学 一种高耐热性滑石粉填充聚乳酸复合材料及其制备方法
CN101544813A (zh) * 2009-04-30 2009-09-30 上海大学 快速结晶聚乳酸复合材料及其制备方法
CN101671448A (zh) * 2009-09-18 2010-03-17 重庆市嘉世泰化工有限公司 双亲偶联剂及其制备方法
CN102134405A (zh) * 2010-12-21 2011-07-27 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种填充聚丙烯用超细无机粉体的制备方法
CN102558915A (zh) * 2010-12-30 2012-07-11 上海宝利纳材料科技有限公司 一种改性滑石粉及其制备方法和应用
CN102731904A (zh) * 2012-05-11 2012-10-17 上海大学 改性滑石粉填充的增强母粒及其制备方法
CN104961976A (zh) * 2015-07-17 2015-10-07 四川省川杭塑胶科技有限公司 改性聚烯烃drpo钢塑增强缠绕排水排污管
CN106433224A (zh) * 2016-08-22 2017-02-22 江西广源化工有限责任公司 一种木塑复合材料用黑滑石粉的制备方法
CN106317457A (zh) * 2016-09-11 2017-01-11 江苏爱特恩东台新材料科技有限公司 功能性填料及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116411481A (zh) * 2021-12-31 2023-07-11 东莞市锐泽创艺新材料有限公司 一种可循环回收利用的防水防油纸袋纸及其制备方法、环保袋
CN116024846A (zh) * 2022-12-02 2023-04-28 华邦古楼新材料有限公司 一种本色高挺度吸管原纸的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112442289B (zh) 2021-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112442289B (zh) 一种改性滑石粉、其制备方法及应用
US9296902B2 (en) Process for modifying inorganic oxygen-containing particulate material, product obtained therefrom, and use thereof
CN107722792B (zh) 一种具有高防腐蚀性能环氧树脂涂层的制备方法
CN109181486B (zh) 一种低voc的环氧底漆及其制备方法
Du et al. Synthesis and characterization of nano-TiO 2/SiO 2-acrylic composite resin
EP3161065B1 (en) Low-density molding compound containing surface derivatized microspheres
CN110669471A (zh) 一种环保型高强度有机硅胶粘剂及其制备方法
CN110628253A (zh) 一种环保型超疏水防污涂料及其制备方法
US20140005313A1 (en) Acrylic acid polymer nanocomposites from aminosilane-modified colloidal silica
CN113683817B (zh) 改性白炭黑及其制备方法和应用
CN115011215B (zh) 一种功能化二氧化硅增韧环氧树脂涂料及其制备方法
CN113861723B (zh) 一种改性四氧化三铁粒子及其制备方法和应用、改性四氧化三铁/环氧复合涂料及其应用
CN113308050B (zh) 一种防挂壁的塑料母粒及其制备方法和应用
Somaratne et al. Surface modification of silica with a hydrophilic polymer and its influence on reinforcement of natural rubber latex
CN114426795B (zh) 高固体份环氧涂料、制备方法及用途
CN112266453B (zh) 一种酚醚树脂，包含它的涂料组合物及其制备方法
EP2367890A1 (en) Modified titanium dioxide comprising at least one (meth) acrylic polymer
KR20230063389A (ko) 에폭시접착제 조성물 및 그 제조방법
CN111154352B (zh) 一种富锌可焊漆及其制备方法
CN114369290A (zh) 一种表面有机化改性滑石粉填料及其制备方法和应用
CN112266671A (zh) 一种金属表面用高硬度高光泽环保涂料及其制备工艺
KR102569564B1 (ko) 나노실리카-에폭시수지, 나노실리카함유 유/무기복합수지 및 이들의 제조방법.
CN112961406B (zh) 一种限域聚合阻燃剂及其制备方法
CN115044076B (zh) 一种表面改性的磨碎纤维及其制备方法和用其制备的高韧性改性环氧树脂及其制备方法
CN114806345B (zh) 一种复合石墨烯地坪漆及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant