CN1208397C - 一种室温硫化硅酮胶用碳酸钙的表面改性方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种室温硫化硅酮胶用碳酸钙的表面改性方法，该方法是在60～80℃的温度范围内，采用两种改性剂，分两步对合成的超细碳酸钙进行湿法改性。其中第一种改性剂是以硬脂酸为主体及一定量的白油，经烧碱溶液乳化而成的一种乳化液，第二种改性剂以石蜡经氨水乳化而成的乳化液。本发明方法生产效率高，生产过程容易控制，产品质量稳定，产品专用于室温硫化硅酮胶的填料，能够明显提高碳酸钙在基料中的分散性，改善硅酮胶的外观，赋予硅酮胶良好的触变性、贮存稳定性、粘结强度、机械强度和耐水性，经济效益显著。

Description

一种室温硫化硅酮胶用碳酸钙的表面改性方法
所属技术领域
本发明涉及一种纳米碳酸钙的表面改性方法。
背景技术
碳酸钙性能稳定，价格低廉，填充量大，广泛用作硅酮胶的填料，特别是经表面改性的纳米碳酸钙对室温硫化硅酮胶有很好的补强作用，可解决普通碳酸钙引起的体系易流淌、挤出性差、强度低等缺陷，大量替代价格昂贵的气相白炭黑，实用价值较高。未改性的纳米碳酸钙比表面大，表面能高，粒子之间极易团聚，影响其在硅酮胶基料中均匀分散，因此必须对纳米碳酸钙进行表面改性处理。目前，对纳米碳酸钙的表面改性通常是湿法改性，即在一定的温度下，向合成的碳酸钙浆液中加入一定量的改性剂，通过机械搅拌，使改性剂对碳酸钙表面进行包覆，碳酸钙由亲水性变为疏水性，从而改善纳米碳酸钙颗粒与硅氧烷分子链之间的浸润性、分散性、界面结合强度，提高室温硫化硅酮胶的综合性能。改性效果与所用的改性剂有很大的关系，直接影响到硅酮胶的性能。常用的改性剂包括脂肪酸、树脂酸和表面活性剂。单纯用脂肪酸改性的碳酸钙用作硅酮胶的填料时，做出的硅酮胶本身粘度太高，导致胶的触变性变差，使用时易流挂，影响使用效果。用树脂酸改性碳酸钙用作硅酮胶的填料时，由于树脂酸往往含有很多极性基团，这些基团表面吸附有大量的水，会降低硅酮胶的贮存稳定性，有时在贮存过程中就出现了半凝固现象。
中国专利(申请号99816053.9)介绍了一种碳酸钙的改性方法，采用脂肪酸或树脂酸的金属皂作为改性剂，这种方法往往会把金属离子引入到碳酸钙的表面，用作硅酮胶的填料时，这些金属离子和硫化剂间形成络合物，导致硅酮胶在贮存过程中颜色发生变化。
日本专利(JP 04006105)采用硬脂酸钠和油酸钠的混合物对碳酸钙进行表面改性，由于油酸钠分子上含有不饱和的双键，容易被空气氧化，这种碳酸钙作为硅酮胶的填料，硅酮胶经风吹雨淋后会出现泛黄现象，耐候性降低。
中国专利(公开号CN 1104180A)，采用高级脂肪酸的混合酯对碳酸钙表面改性，用这种碳酸钙作填料做出的硅酮胶的触变性较差，强度也较低，只能作为一种密封胶的填料，不能作为建筑结构胶的填料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的室温硫化硅酮胶用碳酸钙的表面改性方法，利用该方法改性的碳酸钙专用作硅酮胶的填料，能赋予硅酮胶优异的综合性能，如良好的触变性、贮存稳定性、粘结强度、机械强度和较好的耐水性。
本发明提供的一种室温硫化硅酮胶用碳酸钙的表面改性方法，该方法包括以下步骤：
(1)将合成的纳米碳酸钙浆液放入一改性池中，调节碳酸钙浆液的浓度在15～20％之间，温度在60～80℃范围内，然后加入碳酸钙重量的2～2.5％的第一种改性剂，搅拌15～25分钟；
(2)将第二种改性剂加入到上述改性池中，加入的量为碳酸钙重量的1～1.5％，保持温度在60～80℃之间，搅拌5～15分钟，然后过滤、干燥、粉碎即得。
本发明所述的第一种改性剂是以硬脂酸为主体及一定量的白油，经烧碱溶液乳化而成的一种乳化液，其中硬脂酸的重量含量为75～80％，白油的重量含量为10～15％，烧碱的重量含量为5～10％；所述的第二种改性剂以石蜡经氨水乳化而成的乳化液，其中石蜡的重量含量为85～90％，浓度为28％的氨水的重量含量为10～15％。
本发明是一种连续两步改性方法，生产效率高，生产过程容易控制，产品质量稳定，产品专用于室温硫化硅酮胶的填料，能够明显提高碳酸钙在基料中的分散性，改善硅酮胶的外观，赋予硅酮胶良好的触变性、贮存稳定性、粘结强度、机械强度和耐水性，经济效益显著。
下面用结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
在浓度为15％，温度为70℃的碳酸钙浆液中，加入碳酸钙重量2％的第一种改性剂，该改性剂是由75％的硬脂酸、20％的白油、5％的烧碱用3倍量的80℃的热水乳化而成的一种乳化液，机械搅拌20分钟；然后再加入碳酸钙重量1.5％的第二种改性剂，该改性剂是由90％的石蜡、10％的氨水(28％)用3倍量的70℃的热水乳化而成的乳化液，机械搅拌10分钟左右，然后过滤、烘干、粉碎得改性纳米碳酸钙。
实施例2
在浓度为18％，温度为75℃的碳酸钙浆液中，加入碳酸钙重量2.5％的第一种改性剂，该改性剂是由80％的硬脂酸、15％的白油、5％的烧碱用3倍量的80℃的热水乳化而成的一种乳化液，机械搅拌20分钟；然后再加入碳酸钙重量1％的第二种改性剂，该改性剂是由90％的石蜡、10％的氨水(28％)用3倍量的70℃的热水乳化而成的乳化液，机械搅拌10分钟左右，然后过滤、烘干、粉碎得改性纳米碳酸钙。
实施例3
在浓度为15％，温度为50℃的碳酸钙浆液中，加入碳酸钙重量2％的第一种改性剂，该改性剂是由75％的硬脂酸、20％的白油、5％的烧碱用3倍量的80℃的热水乳化而成的一种乳化液，机械搅拌20分钟；然后再加入碳酸钙重量1.5％的第二种改性剂，该改性剂是由90％的石蜡、10％的氨水(28％)用3倍量的70℃的热水乳化而成的乳化液，机械搅拌10分钟左右，然后过滤、烘干、粉碎得改性纳米碳酸钙。
实施例4
在浓度为15％，温度为85℃的碳酸钙浆液中，加入碳酸钙重量2％的第一种改性剂，该改性剂是由75％的硬脂酸、20％的白油、5％的烧碱用3倍量的80℃的热水乳化而成的一种乳化液，机械搅拌20分钟；然后再加入碳酸钙重量1.5％的第二种改性剂，该改性剂是由90％的石蜡、10％的氨水(28％)用3倍量的70℃的热水乳化而成的乳化液，机械搅拌10分钟左右，然后过滤、烘干、粉碎得改性纳米碳酸钙。
对比实施例1
在浓度为15％，温度为70℃的碳酸钙浆液中，加入碳酸钙重量3％的改性剂，该改性剂是由90％的硬脂酸、10％的烧碱用3倍量的80℃的热水乳化而成的一种乳化液，机械搅拌30分钟，然后过滤、烘干、粉碎得改性纳米碳酸钙。
对比实施例2
在浓度为15％，温度为70℃的碳酸钙浆液中，加入碳酸钙重量3％的改性剂，该改性剂是由90％的氢化松香酸、10％的烧碱用3倍量的80℃的热水乳化而成的一种乳化液，机械搅拌30分钟，然后过滤、烘干、粉碎得改性纳米碳酸钙。
用上述实施例1～4和对比实施例1～2制得的改性碳酸钙作填料，按以下的混合比率和捏合方法制备室温硫化硅酮胶，通过测试评价碳酸钙的效果，测试结果列在表1中。
做胶配方：500份分子量为30000的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，500份改性纳米碳酸钙，16份硫化剂A，24份催化剂B，以上均为重量份。
做胶方法：首先把α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和改性纳米碳酸钙放入小型行星搅拌机中搅拌大约30分钟，使两者混合均匀，然后再加入16份硫化剂A和24份催化剂B，抽真空搅拌30分钟，将由此获得的室温硫化硅酮胶装入塑料软管中备用。
测试项目：表干时间、触变性、贮存稳定性、粘结强度、耐水性。
测试方法：均按国家标准规定的相应方法进行测试
由上表可以明显看出，用本发明方法改性的碳酸钙专用于室温硫化硅酮胶的填料，能提高硅酮胶的综合性能，改善硅酮胶的外观，赋予硅酮胶良好的触变性、贮存稳定性、粘结强度、机械强度和耐水性，具有显著的经济效益。

Claims (1)

1、一种室温硫化硅酮胶用碳酸钙的表面改性方法，该方法包括以下步骤：
(1)将合成的纳米碳酸钙浆液放入一改性池中，调节碳酸钙浆液的浓度在15～20％之间，温度在60～80℃范围内，然后加入碳酸钙重量的2～2.5％的第一种改性剂，搅拌15～25分钟；
(2)将第二种改性剂加入到上述改性池中，加入的量为碳酸钙重量的1～1.5％，保持温度在60～80℃之间，搅拌5～15分钟，然后过滤、干燥、粉碎即得；
上述步骤(1)中所述的第一种改性剂是以硬脂酸为主体及一定量的白油，经烧碱溶液乳化而成的一种乳化液，其中硬脂酸的重量含量为75～80％，白油的重量含量为10～15％，烧碱的重量含量为5～10％；步骤(2)中所述的第二种改性剂以石蜡经氨水乳化而成的乳化液，其中石蜡的重量含量为85～90％，浓度为28％的氨水的重量含量为10～15％。
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