專利名稱：一種pvc專用功能填料超細(xì)活性碳酸鈣的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超細(xì)活性碳酸鈣的制備領(lǐng)域，具體地說，尤其是一種PVC專用功能填料超細(xì)活性碳酸鈣的制備方法。
背景技術(shù)：
PVC是一種用途廣泛的通用塑料，其平均消耗量僅次于聚乙烯居第二位。在PVC的加工過程中，為了降低生產(chǎn)成本，同時(shí)提高PVC制品的尺寸穩(wěn)定性、沖擊強(qiáng)度和韌性，通常加入無機(jī)粉體碳酸鈣以提高塑化性能。但是加入碳酸鈣粉體后，不但加工性能下降，而且使制品的理化性能降低。為了改善PVC制品的性能，在制造過程中，通常加入經(jīng)活化處理的碳 酸鈣，就能明顯提高PVC制品的理化性能。因此對(duì)碳酸鈣進(jìn)行活化處理，使碳酸鈣在PVC中起到較好的分散增強(qiáng)增韌作用，成為人們研究的熱點(diǎn)。對(duì)碳酸鈣進(jìn)行活化處理的方法有偶聯(lián)劑表面處理和有機(jī)酸表面處理。經(jīng)處理后的產(chǎn)品，作為PVC的填充料，對(duì)PVC制品的增強(qiáng)增韌效果有限。經(jīng)研究只有對(duì)碳酸鈣原生粒子進(jìn)行高聚物均勻包覆處理，才能最大限度的提高PVC制品的增強(qiáng)增韌效果。廣東中山大學(xué)發(fā)明專利“增韌型碳酸鈣填充聚丙烯的制備方法”公開了一種以丙烯酸酯類聚合物的單體加引發(fā)劑后與填料及聚丙烯粉用球磨法混合均勻，該法是在納米碳酸鈣干粉時(shí)處理，由于納米碳酸鈣干粉的團(tuán)聚問題，不可能在原生粒子的表面進(jìn)行包覆。華東理工大學(xué)采用熔融共混法制備PMMA接枝改性納米CaC03，該法也是在碳酸鈣干粉的基礎(chǔ)上與高聚物共混，同樣由于碳酸鈣在干燥過程中不可避免地產(chǎn)生團(tuán)聚現(xiàn)象，也難于達(dá)到原生粒子上的均勻包覆。北京化工大學(xué)將甲基丙烯酸甲酯(簡稱MMA)、丙烯酸丁酯(簡稱BA)雙單體在納米碳酸鈣粒子存在下的水相懸浮液中進(jìn)行無皂乳液聚合，制備納米碳酸鈣聚合物復(fù)合微粒，該法雖然避免了碳酸鈣在干燥后進(jìn)行處理所產(chǎn)生的團(tuán)聚現(xiàn)象，但要在碳酸鈣漿料的懸浮液中進(jìn)行高分子單體的乳液聚合，工藝復(fù)雜，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種PVC專用功能填料超細(xì)活性碳酸鈣的制備方法，克服現(xiàn)有技術(shù)在高聚物乳液包覆碳酸鈣時(shí)，存在團(tuán)聚嚴(yán)重，分散性差，吸油值高等問題。本發(fā)明是利用輕質(zhì)碳酸鈣低成本生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，將碳化后的漿料與重質(zhì)碳酸鈣粉體混合配成漿料，經(jīng)立式珠磨機(jī)進(jìn)行研磨，降低碳酸鈣的團(tuán)聚體和顆粒度，同時(shí)加入高聚物乳液，再將此混合料在均質(zhì)泵高剪切乳化作用下，使碳酸鈣的分散與聚合物乳液包覆同步完成，最后經(jīng)過濾干燥得發(fā)明產(chǎn)品。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種PVC專用功能填料超細(xì)活性碳酸鈣的制備方法，該方法包括如下步驟
(I)將生石灰用熱水消化，除雜精制，配制成重量百分濃度為13-18%的氫氧化鈣漿料，待用；(2)將上述配制的氫氧化鈣漿料送入間隙鼓泡碳化釜中通入窯氣進(jìn)行快速碳化反應(yīng)，當(dāng)碳化至漿料的pH值小于7時(shí)，即為碳化終點(diǎn)；
(3)向碳化后的碳酸鈣漿料中加入相當(dāng)于合成碳酸鈣重量的20-30%的重質(zhì)碳酸鈣粉體配成碳酸鈣的混合漿料，然后采用立式珠磨機(jī)對(duì)碳酸鈣的混合漿料進(jìn)行研磨；
(4)向研磨后的漿料中加入相當(dāng)于碳酸鈣總重量3-8%的聚合物乳液，在均質(zhì)泵高剪切乳化作用下，使碳酸鈣的分散與表面包覆同步完成，包覆處理1-2小時(shí)；
(5)將處理后的漿料過濾至含水量小于40%的濾餅，在80-110°C烘干，即獲得PVC專用功能填料超細(xì)活性碳酸鈣粉體。所述的快速碳化反應(yīng)是指在每立方米的氫氧化鈣漿料中，通入窯氣的量為每分鐘1. 2-1. 5立方米，使?jié){料在1-1. 5小時(shí)碳化完全。所述的窯氣中二氧化碳?xì)怏w的體積百分濃度為25-35%。 所述的重質(zhì)碳酸鈣的粒徑為500-600目。所述的高聚物乳液為浙江新力化工有限公司生產(chǎn)的苯乙烯一丙烯酸酯乳液、醋酸乙烯一乙烯共聚乳液中的一種或兩種組合物。所述的均質(zhì)泵剪切乳化處理是把漿料從包覆釜底部抽出，經(jīng)均質(zhì)泵剪切乳化分散后再打回包覆釜中，進(jìn)行循環(huán)處理，均質(zhì)泵循環(huán)處理至少2次。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
(1)采用高濃度氫氧化鈣漿料的快速碳化，反應(yīng)釜的生產(chǎn)效率高；
(2)在合成的碳酸鈣漿料中加入重質(zhì)碳酸鈣粉體配成混合漿料，該漿料不但粘度低，便于研磨；而且由于加入了超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣，使最終產(chǎn)品的吸油值大大降低；
(3)該方法與目前超細(xì)活性碳酸鈣的合成相比，一是設(shè)備投資小；二是碳化時(shí)沒有冷凍處理，能耗低；三是碳化速度快，產(chǎn)量高，生產(chǎn)成本低；
(4)該方法與目前輕質(zhì)活性碳酸鈣的產(chǎn)品相比，經(jīng)研磨后的產(chǎn)品無團(tuán)聚體，由于加入了超細(xì)重質(zhì)鈣酸鈣，所以吸油值低；
(5)本產(chǎn)品具有輕質(zhì)活性碳酸鈣生產(chǎn)成本低和超細(xì)重質(zhì)活性碳酸鈣吸油值低的優(yōu)勢，同時(shí)具有高聚物表面包覆與PVC潤濕相容性好的特點(diǎn)，有利于產(chǎn)品在PVC中的分散，使制品起到很好的增韌增強(qiáng)的作用；
(6)該方法制備的PVC專用功能性填料碳酸鈣顆粒度1.0-1. 5Mm,活化度大于99%，吸油值小于15g/100gCaC03，且無團(tuán)聚現(xiàn)象。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但應(yīng)該理解這些實(shí)施例并不限制本發(fā)明的范圍，在不違背本發(fā)明精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可對(duì)本發(fā)明改變和改進(jìn)以使其不同的使用情況、條件和實(shí)施方案。實(shí)施例1
在10立方米的鼓泡式碳化釜中加入重量百分濃度為16%氫氧化鈣漿料8立方米，通入窯氣進(jìn)行碳化，其中窯氣中二氧化碳?xì)怏w的體積百分濃度為30%，控制窯氣的流量為每分鐘14立方米，碳化I小時(shí)20分鐘后漿料的pH值降為7. O以下，即為碳化終點(diǎn)。將碳化后的漿料輸送到10立方米的中間儲(chǔ)槽中，同時(shí)加入600目的重質(zhì)碳酸鈣350公斤，攪拌混合均勻，再由送料泵從立式珠磨機(jī)的底部輸入進(jìn)行研磨，同時(shí)經(jīng)研磨分散后的漿料從頂部分離器流出進(jìn)入包覆釜。同時(shí)在該包覆釜中加入浙江新力化工有限公司生產(chǎn)的苯乙烯一丙烯酸酯乳液(含固量為40%) 200公斤混合均勻后，在均質(zhì)泵高剪切乳化的作用下，使碳酸鈣的分散與表面包覆同步完成，包覆處理I小時(shí)，最后經(jīng)過濾干燥得發(fā)明產(chǎn)品O該產(chǎn)品在TEM電鏡上測得碳酸鈣粒徑在1. 2-1. 5Mm,活化度為99. 6%，吸油值為14g/100gCaC03,且無團(tuán)聚現(xiàn)象。實(shí)施例2
與實(shí)施例1相似，將合成的輕質(zhì)碳酸鈣漿料輸送到10立方米的中間儲(chǔ)槽中，同時(shí)加入600目的重質(zhì)碳酸鈣250公斤，攪拌混合均勻，再由送料泵從立式珠磨機(jī)的底部輸入進(jìn)行研磨，同時(shí)經(jīng)研磨分散后的漿料從頂部分離器流出進(jìn)入包覆釜。同時(shí)在該包覆釜中加入浙江 新力化工有限公司生產(chǎn)的苯乙烯一丙烯酸酯乳液(含固量為40%) 100公斤和醋酸乙烯一乙烯聚合物乳液(含固量為38%) 100公斤混合均勻后，在均質(zhì)泵高剪切乳化的作用下，使碳酸鈣的分散與表面包覆同步完成，包覆處理I小時(shí)，最后經(jīng)過濾干燥得發(fā)明產(chǎn)品。該產(chǎn)品在TEM電鏡上測得碳酸鈣粒徑在1. 2-1. 4Mm,活化度為99. 7%，吸油值為15g/100gCaC03,且無團(tuán)聚現(xiàn)象。對(duì)照例3
與實(shí)施例1相似的方法進(jìn)行碳化，對(duì)于碳化后的漿料不加重質(zhì)碳酸鈣，直接由送料泵從立式珠磨機(jī)的底部輸入進(jìn)行研磨，同時(shí)經(jīng)研磨分散后的漿料從頂部分離器流出進(jìn)入包覆釜。同時(shí)在該包覆釜中加入浙江新力化工有限公司生產(chǎn)的苯乙烯一丙烯酸酯乳液(含固量為40%) 160公斤在均質(zhì)泵高剪切乳化的作用下，使碳酸鈣的分散與表面包覆同步完成，包覆處理I小時(shí)，最后經(jīng)過濾干燥得發(fā)明產(chǎn)品。該產(chǎn)品在TEM電鏡上測得碳酸鈣粒徑在1. 2-1. 4Mm,活化度為89. 8%，吸油值為20g/100gCaC03,且無團(tuán)聚現(xiàn)象。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種PVC專用功能填料超細(xì)活性碳酸鈣的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(1)將生石灰用熱水消化，除雜精制，配制成重量百分濃度為13-18%的氫氧化鈣漿料，待用；(2)將上述配制的氫氧化鈣漿料送入間隙鼓泡碳化釜中通入窯氣進(jìn)行快速碳化反應(yīng)，當(dāng)碳化至漿料的PH值小于7時(shí)，即為碳化終點(diǎn)；(3)向碳化后的碳酸鈣漿料中加入相當(dāng)于合成碳酸鈣重量的20-30%的重質(zhì)碳酸鈣粉體配成碳酸鈣的混合漿料，然后采用立式珠磨機(jī)對(duì)碳酸鈣的混合漿料進(jìn)行研磨；(4)向研磨后的漿料中加入相當(dāng)于碳酸鈣總重量3-8%的聚合物乳液，在均質(zhì)泵高剪切乳化作用下，使碳酸鈣的分散與表面包覆同步完成，包覆處理1-2小時(shí)；(5)將處理后的漿料過濾至含水量小于40%的濾餅，在80-110°C烘干，即獲得PVC專用功能填料超細(xì)活性碳酸鈣粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PVC專用功能填料超細(xì)活性碳酸鈣的制備方法，其特征在于，所述的快速碳化反應(yīng)是指在每立方米的氫氧化鈣漿料中，通入窯氣的量為每分鐘1.2-1. 5立方米，使?jié){料在1-1. 5小時(shí)碳化完全。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種PVC專用功能填料超細(xì)活性碳酸鈣的制備方法，其特征在于，所述的窯氣中二氧化碳?xì)怏w的體積百分濃度為25-35%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PVC專用功能填料超細(xì)活性碳酸鈣的制備方法，其特征在于，所述的重質(zhì)碳酸鈣的粒徑為500-600目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PVC專用功能填料超細(xì)活性碳酸鈣的制備方法，其特征在于，所述的高聚物乳液為浙江新力化工有限公司生產(chǎn)的苯乙烯一丙烯酸酯乳液、醋酸乙烯一乙烯共聚乳液中的一種或兩種組合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PVC專用功能填料超細(xì)活性碳酸鈣的制備方法，其特征在于，所述的均質(zhì)泵剪切乳化處理是把漿料從包覆釜底部抽出，經(jīng)均質(zhì)泵剪切乳化分散后再打回包覆釜中，進(jìn)行循環(huán)處理，均質(zhì)泵循環(huán)處理至少2次。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種PVC專用功能填料超細(xì)活性碳酸鈣的制備方法。其主要步驟為將高濃度的氫氧化鈣漿料通入窯氣進(jìn)行快速碳化，碳化結(jié)束后，加入相當(dāng)于合成碳酸鈣重量的20-30%的重質(zhì)碳酸鈣粉體配成碳酸鈣的混合漿料，采用立式珠磨機(jī)進(jìn)行研磨，將研磨后的漿料與高聚物乳液混合，并在均質(zhì)泵高剪切乳化作用下，使碳酸鈣的分散與高聚物乳液的包覆同步完成，最后經(jīng)過濾干燥得發(fā)明產(chǎn)品。該產(chǎn)品粒徑分布為1.0-1.5μm，活化度大于99%，吸油值小于15g/100gCaCO3，且無團(tuán)聚現(xiàn)象，可作為高檔PVC專用功能填料。
文檔編號(hào)C01F11/18GK103011224SQ20121052199
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者顧慶雷, 徐宇坤, 顧菲菲, 孟鈞林, 顧宗軍, 倪伯祥, 高健健, 曹繼勇, 張小桐, 陶沈杰 申請(qǐng)人:池州凱爾特納米科技有限公司