CN116003456A - 环状高耐水性碳酸钙偶联剂及其合成方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环状高耐水性碳酸钙偶联剂，由以下方法合成：取硼酸和甲苯，搅拌，滴入环庚醇，1h滴加完毕，而后升温回流反应6h；冷至室温，滴加二乙醇胺，1h滴加完毕，而后升温回流反应12h，减压蒸馏去除甲苯和二乙醇胺，得到环状高耐水性碳酸钙偶联剂。本发明还公开了环状高耐水性碳酸钙偶联剂的合成方法与应用。本发明提供的环状高耐水性碳酸钙偶联剂在B‑O键上引入疏水环状大位阻基团，能有效抑制水分子进攻，减缓水解速度，增强硼酸酯偶联剂的水解稳定性和实用性，显著提升碳酸钙粉体及下游产品的品质与性能。
Description
技术领域
本发明涉及碳酸钙偶联剂，具体涉及环状高耐水性碳酸钙偶联剂及其合成方法与应用。
背景技术
碳酸钙作为优质填料，广泛应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、医药等行业。但由于无机粉体亲水疏油，在有机介质中难以均匀分散，导致材料力学性能下降，因此填充前必须对其进行表面改性或活化。硼酸酯类偶联剂中心硼原子具有独特的价电子构型，更有助于提高材料的力学性能，具有其他传统偶联剂或表面改性剂没有的优异特性，其合成与性能研究受到广泛关注。但传统硼酸酯类偶联剂水解稳定性较差，造成活化后粉体的分散性和流动性较差，严重影响了下游产品的品质与性能，因此其应用受到一定限制。
发明内容
硼酸酯类偶联剂水解稳定性差，导致改性后碳酸钙的吸油值增大，分散性和流动性变差，严重影响了下游产品的品质与性能。本发明在B-O键上引入疏水环状大位阻基团，能有效抑制水分子进攻，减缓水解速度，增强硼酸酯偶联剂的水解稳定性和实用性，显著提升碳酸钙粉体及下游产品的品质与性能。
本发明目的之一是提供环状高耐水性碳酸钙偶联剂。
具体地，环状高耐水性碳酸钙偶联剂，由以下方法合成：取硼酸和甲苯，搅拌，滴入环庚醇，1h滴加完毕，而后升温回流反应6h；冷至室温，滴加二乙醇胺，1h滴加完毕，而后升温回流反应12h，减压蒸馏去除甲苯和二乙醇胺，得到环状高耐水性碳酸钙偶联剂。
硼酸与环庚醇的摩尔比为1:1。
硼酸与二乙醇胺的摩尔比为0.4:0.4-0.5。
本发明目的之二是提供上述环状高耐水性碳酸钙偶联剂的合成方法。
具体地，环状高耐水性碳酸钙偶联剂的合成方法，取硼酸和甲苯，搅拌，滴入环庚醇，1h滴加完毕，而后升温回流反应6h；冷至室温，滴加二乙醇胺，1h滴加完毕，而后升温回流反应12h，减压蒸馏去除甲苯和二乙醇胺，得到环状高耐水性碳酸钙偶联剂。
硼酸与环庚醇的摩尔比为1:1。
硼酸与二乙醇胺的摩尔比为0.4:0.4-0.5。即本发明中二乙醇胺的量优选为0.40～0.50mol。
本发明目的之三是提供上述环状高耐水性碳酸钙偶联剂的应用。具体涉及在碳酸钙粉体改性中的应用。
具体地，环状高耐水性碳酸钙偶联剂在碳酸钙粉体改性中的应用，将碳酸钙粉体置于改性机中，加热、搅拌，滴加环状高耐水性碳酸钙偶联剂，即可得到具有优良分散性和流动性的高活化碳酸钙粉体。
所述的滴加环状高耐水性碳酸钙偶联剂的量优选为碳酸钙粉体质量的1.4～1.8％。
所述的加热温度优选为80～90℃。
所述的搅拌时间优选为15～20min。
本发明的技术效果：
1.本发明提供的环状高耐水性碳酸钙偶联剂，B-O键上引入疏水环状大位阻基团，能有效抑制水分子进攻，减缓水解速度，增强硼酸酯偶联剂的水解稳定性。经敞口观察法测试水解稳定性为864h，而普通硼酸酯的水解稳定性为8～20h，证实环状高耐水性碳酸钙偶联剂具有较强的水解稳定性。
2.本发明提供的环状高耐水性碳酸钙偶联剂可显著降低碳酸钙粉体的吸油值，提升其分散性和流动性，且显著增强了水解稳定性和实用性，提升了碳酸钙粉体及下游产品的品质与性能，具有重大的经济和推广价值。
经发明人试验验证，重质碳酸钙粉体，吸油值为36g/100g，经过环状高耐水性碳酸钙偶联剂改性，吸油值降低为14～16g/100g，具有优良分散性和流动性。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。
实施例1
(1)硼酸0.4mol、甲苯200mL，搅拌，缓慢滴加环庚醇0.4mol，1h滴加完毕，升温回流反应6h，减压蒸馏去除溶剂，得到环庚醇硼酸酯。
(2)加入甲苯200mL，缓慢滴入二乙醇胺0.42mol，1h滴加完毕，升温回流反应12h，减压蒸馏去除甲苯和二乙醇胺，得到环状高耐水性碳酸钙偶联剂，收率85％。
(3)环状高耐水性碳酸钙偶联剂改性碳酸钙粉体(1250目，吸油值为36g/100g)，添加量为碳酸钙粉体质量的1.4％，加热80℃，搅拌15min，即可得到具有优良分散性和流动性的高活化碳酸钙粉体，其吸油值为15g/100g碳酸钙粉体。
实施例2
(1)硼酸0.4mol、甲苯200mL，搅拌，缓慢滴加环庚醇0.4mol，1h滴加完毕，升温回流反应6h，减压蒸馏去除溶剂，得到环庚醇硼酸酯。
(2)加入甲苯200mL，缓慢滴入二乙醇胺0.45mol，1h滴加完毕，升温回流反应12h，减压蒸馏去除甲苯和二乙醇胺，得到环状高耐水性碳酸钙偶联剂，收率86％。
(3)环状高耐水性碳酸钙偶联剂改性碳酸钙粉体(1250目，吸油值为36g/100g)，添加量为碳酸钙粉体质量的1.6％，加热80℃，搅拌16min，即可得到具有优良分散性和流动性的高活化碳酸钙粉体，吸油值为14g/100g碳酸钙粉体。
实施例3
(1)硼酸0.4mol、甲苯200mL，搅拌，缓慢滴加环庚醇0.4mol，1h滴加完毕，升温回流反应6h，减压蒸馏去除溶剂，得到环庚醇硼酸酯。
(2)加入甲苯200mL，缓慢滴入二乙醇胺0.50mol，1h滴加完毕，升温回流反应12h，减压蒸馏去除甲苯和二乙醇胺，得到环状高耐水性碳酸钙偶联剂，收率88％。
(3)环状高耐水性碳酸钙偶联剂改性碳酸钙粉体(1250目，吸油值为36g/100g)，添加量为碳酸钙粉体质量的1.8％，加热90℃，搅拌20min，即可得到具有优良分散性和流动性的高活化碳酸钙粉体，吸油值为16g/100g碳酸钙粉体。
本发明提供的环状高耐水性碳酸钙偶联剂不仅能有效表面改性碳酸钙粉体，显著降低吸油值，提升分散性和流动性，还能有效解决传统硼酸酯偶联剂容易水解的缺陷，增强了实用性，显著提升了碳酸钙粉体及下游产品的品质与附加值，拓展了应用领域。
需要说明的是，以上所述是本发明的优选实施方式。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.环状高耐水性碳酸钙偶联剂，其特征是，由以下方法合成：取硼酸和甲苯，搅拌，滴入环庚醇，1h滴加完毕，而后升温回流反应6h；冷至室温，滴加二乙醇胺，1h滴加完毕，而后升温回流反应12h，减压蒸馏去除甲苯和二乙醇胺，得到环状高耐水性碳酸钙偶联剂。
2.根据权利要求1所述的环状高耐水性碳酸钙偶联剂，其特征是，所述硼酸与环庚醇的摩尔比为1:1。
3.根据权利要求1所述的环状高耐水性碳酸钙偶联剂，其特征是，所述硼酸与二乙醇胺的摩尔比为0.4:0.4-0.5。
4.环状高耐水性碳酸钙偶联剂的合成方法，其特征是，取硼酸和甲苯，搅拌，滴入环庚醇，1h滴加完毕，而后升温回流反应6h；冷至室温，滴加二乙醇胺，1h滴加完毕，而后升温回流反应12h，减压蒸馏去除甲苯和二乙醇胺，得到环状高耐水性碳酸钙偶联剂。
5.根据权利要求4所述的环状高耐水性碳酸钙偶联剂的合成方法，其特征是，所述硼酸与环庚醇的摩尔比为1:1。
6.根据权利要求4所述的环状高耐水性碳酸钙偶联剂的合成方法，其特征是，所述硼酸与二乙醇胺的摩尔比为0.4:0.4-0.5。
7.根据权利要求4所述的环状高耐水性碳酸钙偶联剂的合成方法，其特征是，所述二乙醇胺的量优选为0.40～0.50mol。
8.权利要求1所述的环状高耐水性碳酸钙偶联剂在碳酸钙粉体改性中的应用，其特征是，将碳酸钙粉体置于改性机中，加热、搅拌，滴加环状高耐水性碳酸钙偶联剂，即可得到具有优良分散性和流动性的高活化碳酸钙粉体。
9.根据权利要求8所述的环状高耐水性碳酸钙偶联剂在碳酸钙粉体改性中的应用，其特征是，所述的滴加环状高耐水性碳酸钙偶联剂的量优选为碳酸钙粉体质量的1.4～1.8％。
10.根据权利要求8所述的环状高耐水性碳酸钙偶联剂在碳酸钙粉体改性中的应用，其特征是，所述的加热温度优选为80～90℃；所述的搅拌时间优选为15～20min。
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2022
- 2022-12-23 CN CN202211667963.8A patent/CN116003456A/zh active Pending
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