專利名稱：一種提高塑料用碳酸鈣疏水性和耐溫性的表面改性方法
技術領域：
本發明屬于碳酸鈣的有機表面改性方法，更具體的說是對碳酸鈣粉末進行有機包裏，從而提高其疏水性和耐溫性的方法。
背景技術：
碳酸鈣因為具有價格便宜、色澤好、易著色、硬度低、熱穩定性及化學穩定性良好、易干燥、無毒、無刺激性、無味等優點，所以在塑料加工中得到大量使用。但是直接把碳酸鈣的加入到樹脂體系中，卻會使塑料材料的力學性能全面下降，這就限制了碳酸鈣的加入比例，也就限制了碳酸鈣的大規模應用。但如果事先對碳酸鈣進行表面改性處理，可以減輕碳酸鈣對填充塑料力學性能的不良影響，甚至使某些性能比純基體塑料還要好。多年的應用實踐表明，經過表面有機改性處理的碳酸鈣(通俗稱法為活化碳酸鈣)不僅可以降低塑料制品的原材料成本，還可以提高塑料制品的抗沖擊性能和表面的印刷性能。當碳酸鈣被應用于塑料領域時，疏水性能和耐溫性能是衡量碳酸鈣品質的兩個非常重要的指標。若疏水性差，則碳酸鈣表面被極性基團(如-0H)所包覆，使其容易因極性吸附或吸潮而產生團聚，用于塑料用途時，出現碳酸鈣添加困難，容易在輸送管道內粘結，也很容易堵塞篩網，即使順利加入到混煉機內，混煉時也很難在體系中均勻地分散，這會嚴重影響塑料制品的生產效率和降低碳酸鈣的填充量。若碳酸鈣的耐溫性差，碳酸鈣在混煉時容易因溫度升高，造成碳酸鈣表面的有機改性劑揮發或碳酸鈣吸附的水分揮發，這會導致塑料制品出現縫隙、鼓包等缺陷，嚴重影響塑料制品的強度和外觀。碳酸鈣疏水性的表征方法:I)漂浮法 在透明燒杯中注入清水(水溫與室溫接近)，用小勺取適量碳酸鈣撒在水面上，觀察其沉降情況，沉降越慢，則疏水性越好；反之，疏水性越差。2)壓片法將適量碳酸鈣倒入壓片模具中，將其用刮刀壓緊、刮平，并形成凹面。然后用滴管滴加水珠在其表面，觀察水珠滲漏和擴散情況。滲漏和擴散越慢，則疏水性越好；反之，疏水性越差。碳酸鈣耐熱性的表征方法:將待檢測的5-10克的碳酸鈣粉末分別平鋪在表面皿內，同時置于烘箱中，在指定溫度下(一般為250-500攝氏度)烘烤20-60分鐘(一般為30分鐘)后，取出所有碳酸鈣，置于干燥箱內冷卻，冷卻至常溫后取出所有表面皿，一字排開，目視檢測其顏色變化情況，主要是看黃變程度。以空白樣為參照物，黃變越嚴重，表示耐溫性越差，顔色越白，表示耐溫性越好。傳統的碳酸鈣表面改性劑大都選擇硬脂酸及其衍生物、鈦酸酯等，雖然它們都可以在不同程度上的解決分散性、疏水性等問題，但是這些物質都很難同時達到疏水性和耐溫性的要求。

發明內容
本發明是提出采用ー種或幾種有機硅材料，對碳酸鈣進行有機改性處理，得到具有高疏水性和高耐溫性的碳酸鈣的方法。我們通過如下的技術方案來實現上述目的:I)將適量的去離子水加入到帶有高速攪拌裝置的處理槽中，開動攪拌，轉速為1000轉/分至3000轉/分；2)將計量的ー種或幾種有機硅材料加入到處理槽中；3)緩慢添加計量的碳酸鈣(碳酸鈣為未經有機改性處理的碳酸鈣)，進行打漿處理20-30分鐘，轉速為2000轉/分至3000轉/分；4)將碳酸鈣漿料在100-150攝氏度的烘箱內進行烘干后，再進行氣流粉碎，制得所需的聞疏水性和高耐溫性的碳酸鈣產品。以上所述的有機硅材料是粘度為l-500cst的，含有端羥基聚硅氧烷、端甲基含氫聚硅氧烷的ー種或兩種的復配物，分子式分別為:端甲基含氫聚硅氧烷=(CH3)3SiO [SiO (H) (CH3)JnSi(CH3) 3n = 15-50
端羥基聚硅氧烷:H0 (CH3) 2SiO [SiO (CH3) 2] nSi (CH3) 20H n = 10-30
具體實施例方式實施例1:取400毫升去離子水加入到帶有高速攪拌裝置的1000毫升的玻璃燒杯中，開動攪拌(轉速為1000轉/分鐘)，緩慢加入200克的碳酸鈣(碳酸鈣為未經有機改性的碳酸鈣)，進行打漿處理30分鐘(轉速為3000轉/分)；將碳酸鈣在120度的烘箱中烘烤至完全干燥，冷卻后將碳酸鈣用小型氣流粉碎機進行粉碎，制得所需的碳酸鈣樣品。實施例2:取400毫升去離子水加入到帶有高速攪拌裝置的1000毫升的玻璃燒杯中，開動攪拌(轉速為1000轉/分鐘)，加入4克硬脂酸，攪拌至硬脂酸完全溶解，緩慢加入200克的碳酸鈣(碳酸鈣為未經有機改性的碳酸鈣)，進行打漿處理30分鐘(轉速為3000轉/分)；將碳酸鈣在120度的烘箱中烘烤至完全干燥，冷卻后將碳酸鈣用小型氣流粉碎機進行粉碎，制得所需的碳酸鈣樣品。實施例3取400毫升去離子水加入到帶有高速攪拌裝置的1000毫升的玻璃燒杯中，開動攪拌(轉速為1000轉/分鐘)，加入4克鈦酸酷，攪拌5分鐘，緩慢加入200克的碳酸鈣(碳酸鈣為未經有機改性的碳酸鈣)，進行打漿處理30分鐘(轉速為3000轉/分)；將碳酸鈣在120度的烘箱中烘烤至完全干燥，冷卻后將碳酸鈣用小型氣流粉碎機進行粉碎，制得所需的碳酸鈣樣品。實施例4 取400毫升去離子水加入到帶有高速攪拌裝置的1000毫升的玻璃燒杯中，開動攪拌(轉速為1000轉/分鐘)，加入4克端甲基含氫聚硅氧烷，攪拌5分鐘，緩慢加入200克的碳酸鈣(碳酸鈣為未經有機改性的碳酸鈣)，進行打漿處理30分鐘(轉速為3000轉/分)；將碳酸鈣在120度的烘箱中烘烤至完全干燥，冷卻后將碳酸鈣用小型氣流粉碎機進行粉碎，制得所需的碳酸鈣樣品。實施例5取400毫升去離子水加入到帶有高速攪拌裝置的1000毫升的玻璃燒杯中，開動攪拌(轉速為1000轉/分鐘)，加入，I克端羥基聚硅氧烷，再加入3克端甲基含氫聚硅氧烷，攪拌5分鐘，緩慢加入200克的碳酸鈣(碳酸鈣為未經有機改性的碳酸鈣)，進行打漿處理30分鐘(轉速為3000轉/分)；將碳酸鈣在120度的烘箱中烘烤至完全干燥，冷卻后將碳酸鈣用小型氣流粉碎機進行粉碎，制得所需的碳酸鈣樣品。實施例6取400毫升去離子水加入到帶有高速攪拌裝置的1000毫升的玻璃燒杯中，開動攪拌(轉速為1000轉/分鐘)，加入2克端羥基聚硅氧烷，再加入2克端甲基含氫聚硅氧烷，攪拌5分鐘，緩慢加入200克的碳酸鈣(碳酸鈣為未經有機改性的碳酸鈣)，進行打漿處理30分鐘(轉速為3000轉/分)；將碳酸鈣在120度的烘箱中烘烤至完全干燥，冷卻后將碳酸鈣用小型氣流粉碎機進行粉碎，制得所需的碳酸鈣樣品。實施例7取400毫升去離子水加入到帶有高速攪拌裝置的1000毫升的玻璃燒杯中，開動攪拌(轉速為1000轉/分鐘)，加入3克端 羥基聚硅氧烷，再加入I克端甲基含氫聚硅氧烷，攪拌5分鐘，緩慢加入200克的碳酸鈣(碳酸鈣為未經有機改性的碳酸鈣)，進行打漿處理30分鐘(轉速為3000轉/分)；將碳酸鈣在120度的烘箱中烘烤至完全干燥，冷卻后將碳酸鈣用小型氣流粉碎機進行粉碎，制得所需的碳酸鈣樣品。實施例8取400毫升去離子水加入到帶有高速攪拌裝置的1000毫升的玻璃燒杯中，開動攪拌(轉速為1000轉/分鐘)，加入4克端羥基聚硅氧烷，攪拌5分鐘，緩慢加入200克的碳酸鈣(碳酸鈣為未經有機改性的碳酸鈣)，進行打漿處理30分鐘(轉速為3000轉/分)；將碳酸鈣在120度的烘箱中烘烤至完全干燥，冷卻后將碳酸鈣用小型氣流粉碎機進行粉碎，制得所需的碳酸鈣樣品。性能檢測1、疏水性檢測將制得的碳酸鈣按前述的疏水性表征方法進行檢測，對比結果如下:
權利要求
1.一種提高塑料用碳酸鈣疏水性和耐溫性的表面改性方法。其特征是:先將適量粘度的特殊有機硅材料加入到適量去離子水中，開動攪拌(轉速300-3000轉/分鐘)，再加入未經有機改性處理的碳酸鈣粉末，進行打漿處理5-30分鐘；將碳酸鈣漿料在100-150攝氏度的烘箱中烘烤至完全干燥，冷卻后將碳酸鈣用小型氣流粉碎機進行粉碎，制得所需的碳酸鈣； 所述有機硅材料為含有端羥基聚硅氧烷、端甲基含氫聚硅氧烷的一種或兩種的復配物，分子式分別為: 端甲基含氫聚硅氧烷:(CH3)3SiO [SiO (H) (CH3)JnSi(CH3) 3n = 15-50 端羥基聚硅氧烷:H0 (CH3)2SiO [SiO (CH3) 2]nSi (CH3)2OH n = 10-30 有機娃材料的用量為碳酸I丐重量的0.5-5.0% ； 所述碳酸鈣是未經任何有機改性處理的碳 酸鈣粉末。
全文摘要
本發明是一種提高塑料用碳酸鈣的疏水性和耐溫性的有機表面改性方法，其特征是使用一種或多種有機硅材料復配物，通過濕法(以去離子水為稀釋劑，將有機硅材料與碳酸鈣進行混合)和干法(利用球磨機、雷蒙磨或氣流粉碎機)等粉碎設備作用于碳酸鈣粒子，對碳酸鈣進行表面改性處理。能夠顯著提高碳酸鈣的疏水性和耐溫性。本發明具有操作簡單、制作方便、反應條件溫和，無環境污染、成本低的優點。
文檔編號C09C1/02GK103087551SQ20131005754
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月4日 優先權日2013年2月4日
發明者彭宗凱, 張小兵 申請人:道奇威(成都)科技有限公司