一種自潤滑性改性輕質碳酸鈣填料及其制備方法
【專利摘要】一種自潤滑性改性輕質碳酸鈣填料,由下列重量份的原料制成：硬脂酸鋅2-3、聚氧化乙烯3-5、菊粉0.5-0.7、氟化石墨2-3、酒石酸鉀鈉0.2-0.3、木質素磺酸鈉0.1-0.2、納米結晶纖維素1-1.5、苯并三氮唑0.5-0.8、硫代二乙二醇1-1.5、丙烯酸丁酯2-3、丙烯酸1-2、二苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚0.4-0.5、納米氧化鋅2-3、過硫酸銨0.1-0.2、輕質碳酸鈣80-85、助劑13-16、水120-140；本發明填料分散性好；可使改性劑在納米碳酸鈣表面形成均勻、完整的包覆層,碳酸鈣表面輸水性好，增加了強度和耐磨性；通過添加納米氧化鋅，增加了PVC的耐老化性能。
【專利說明】一種自潤滑性改性輕質碳酸鈣填料及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬于塑料加工領域，特別涉及一種自潤滑性改性輕質碳酸鈣填料及其制備 方法。

【背景技術】
[0002] 碳酸鈣是一種被廣泛使用的無機填料，可應用到塑料制品、橡膠制品、涂料、膠黏 劑等中，特別是輕質碳酸鈣，對PVC塑料制品尺寸的穩定性有很大作用，能提高制品的硬 度，還可以提高制品的表面光澤和表面平整性。在一般PVC塑料制品中添加碳酸鈣耐熱性 可以提高，由于碳酸鈣白度在90%以上，還可以取代昂貴的白色顏料起到一定的增白作用。 但碳酸鈣的親水性強，若不進行表面改性，則在聚合物制品的加工過程中與聚合物基體的 相容性差，非常容易團聚，甚至因為團聚而形成結構缺陷，所以碳酸鈣粒子在應用到聚合物 材料中之前，必須對其表面進行改性，完成由親水性至親油性的適當轉變。
[0003] 目前，國內外對碳酸鈣的表面改性主要有兩個途徑，①使顆粒微細或超微細化；② 改進碳酸鈣的表面性能，使其由無機性向有機性轉變，提高與有機聚合物的相容性。然而微 細化的碳酸鈣容易團聚，而且無法改變其表面親水疏油的性能。碳酸鈣的表面改性包括局 部反應改性和表面包覆改性，高能表面改性和機械化學改性等方式，但是目前PVC塑料工 業發展迅速，人們對復合材料的需求不斷增長，碳酸鈣表面改性已成為深加工技術之一，從 而進一步改善碳酸鈣的吸油性、分散性、尺寸穩定性、耐熱性、耐磨性、耐水性、阻燃性、防霉 性等一系列性能，以滿足不斷進步的PVC塑料工業。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的在于提供一種自潤滑性改性輕質碳酸鈣填料及其制備方法，該填料 具有良好的自潤滑性，填料分散性好，可使改性劑在納米碳酸鈣表面形成均勻、完整的包覆 層，碳酸鈣表面輸水性好，在PVC中具有極佳的應用效果，增加了強度和耐磨性，增加了 PVC的耐老化性能。
[0005] 本發明的技術方案如下： 一種自潤滑性改性輕質碳酸鈣填料，其特征在于由下列重量份的原料制成：硬脂酸 鋅2-3、聚氧化乙烯3-5、菊粉0. 5-0. 7、氟化石墨2-3、酒石酸鉀鈉0. 2-0. 3、木質素磺酸鈉 0. 1-0. 2、納米結晶纖維素1-1. 5、苯并三氮唑0. 5-0. 8、硫代二乙二醇1-1. 5、丙烯酸丁酯 2-3、丙烯酸1-2、二苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚0. 4-0. 5、納米氧化鋅2-3、過硫酸銨0. 1-0. 2、 輕質碳酸鈣80-85、助劑13-16、水120-140 ; 所述助劑由下列重量份的原料制成：荷荷巴油〇. 03-0. 05、三聚磷酸鈉0. 02-0. 03、烯 丙基縮水甘油醚〇. 2-0. 3、γ -氨丙基三乙氧基硅烷0. 1-0. 2、聚天冬氨酸0. 1-0. 2、水解聚 馬來酸酐 〇· 1-0. 2、乙二醇 0· 1-0. 2、油酸鉀 0· 03-0. 04、ABS 0· 1-0. 2、微晶蠟 0· 1-0. 2、活性 氧化鋅3-5、針狀的碳酸鈣晶須1-2、微孔碳酸鈣1-2、亞烷基二醇0. 3-0. 4、水7-8 ;制備方 法為：將荷荷巴油、烯丙基縮水甘油醚、氨丙基三乙氧基硅烷、聚天冬氨酸、水解聚馬來 酸酐、乙二醇、ABS、微晶蠟、亞烷基二醇混合，充分攪拌均勻，制得復合劑；將三聚磷酸鈉、油 酸鉀加入水中，加熱至60-70°C，攪拌均勻，加入活性氧化鋅、針狀的碳酸鈣晶須、微孔碳酸 鈣，攪拌20-30分鐘，烘干粉碎成氧化鋅粉末，再加入復合劑，分散研磨20-30分鐘，于室溫 下靜置，至復合劑慢慢滲透至所述氧化鋅粉末表面，再分散研磨成2-50 μ m的顆粒，即得。
[0006] 所述的自潤滑性改性輕質碳酸鈣填料的制備方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 將木質素磺酸鈉、納米結晶纖維素、二苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚加入水中，攪拌均 勻后加入輕質碳酸鈣、菊粉、納米氧化鋅，在3000-4000轉/分下攪拌6-8分鐘，得到混合物 料； (2) 將丙烯酸丁酯、丙烯酸、過硫酸銨加入到第（1)步得到的物料中，加熱至80-90°C， 在9000-12000轉/分下攪拌30-40分鐘，得到混合物料； (3) 將其他剩余成分混合研磨分散15-20分鐘，加入第（2)步得到的混合物料中，加熱 至80-90°C，在1000-1500轉/分下攪拌30-40分鐘，噴霧干燥，粉碎成2-50 μ m的顆粒，即 得。
[0007] 本發明的有益效果 本發明填料添加了硬脂酸鋅、氟化石墨，具有良好的自潤滑性，填料分散性好；通過使 用丙烯酸丁酯、丙烯酸對碳酸鈣進行改性，可使改性劑在納米碳酸鈣表面形成均勻、完整的 包覆層，碳酸鈣表面輸水性好，在PVC中具有極佳的應用效果，增加了強度和耐磨性；通過 添加納米氧化鋅，增加了 PVC的耐老化性能；本發明助劑能增加碳酸鈣在PVC中的浸潤性， 減少了 PVC的缺陷。

【具體實施方式】
[0008] -種自潤滑性改性輕質碳酸鈣填料，由下列重量份（公斤）的原料制成：硬脂酸 鋅2. 5、聚氧化乙烯4、菊粉0. 6、氟化石墨2. 5、酒石酸鉀鈉0. 2、木質素磺酸鈉0. 2、納米結 晶纖維素1. 2、苯并三氮唑0. 6、硫代二乙二醇1. 3、丙烯酸丁酯2. 5、丙烯酸1. 5、二苯乙烯基 苯酚聚氧乙烯醚0. 4、納米氧化鋅2. 5、過硫酸銨0. 1、輕質碳酸鈣83、助劑15、水130 ; 所述助劑由下列重量份(公斤）的原料制成：荷荷巴油〇. 04、三聚磷酸鈉0. 03、烯丙基 縮水甘油醚0.3、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.2、聚天冬氨酸0.2、水解聚馬來酸酐0. 1、乙二 醇〇. 1、油酸鉀〇. 〇3、ABS 0. 1、微晶蠟0. 1、活性氧化鋅4、針狀的碳酸鈣晶須1. 5、微孔碳酸 鈣1. 5、亞烷基二醇0. 3、水7. 5 ;制備方法為：將荷荷巴油、烯丙基縮水甘油醚、γ -氨丙基 三乙氧基硅烷、聚天冬氨酸、水解聚馬來酸酐、乙二醇、ABS、微晶蠟、亞烷基二醇混合，充分 攪拌均勻，制得復合劑；將三聚磷酸鈉、油酸鉀加入水中，加熱至65°C，攪拌均勻，加入活性 氧化鋅、針狀的碳酸鈣晶須、微孔碳酸鈣，攪拌25分鐘，烘干粉碎成氧化鋅粉末，再加入復 合劑，分散研磨25分鐘，于室溫下靜置，至復合劑慢慢滲透至所述氧化鋅粉末表面，再分散 研磨成2-50 μ m的顆粒，即得。
[0009] 所述的自潤滑性改性輕質碳酸鈣填料的制備方法，包括以下步驟： (1) 將木質素磺酸鈉、納米結晶纖維素、二苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚加入水中，攪拌均 勻后加入輕質碳酸鈣、菊粉、納米氧化鋅，在3500轉/分下攪拌7分鐘，得到混合物料； (2) 將丙烯酸丁酯、丙烯酸、過硫酸銨加入到第（1)步得到的物料中，加熱至85°C，在 10000轉/分下攪拌35分鐘，得到混合物料； (3)將其他剩余成分混合研磨分散18分鐘，加入第（2)步得到的混合物料中，加熱至 85°C，在1300轉/分下攪拌35分鐘，噴霧干燥，粉碎成2-50 μ m的顆粒，即得。
[0010] 實驗數據： 本實施例填料的吸油值為28mL/100g，與水的接觸角為116°。將該填料用于制取硬 質PVC試片，添加量為20%，性能測試結果為：屈服強度63. 64Mpa，斷裂強度為52. 63Mpa，斷 裂伸長率107%，楊氏模量2723. 75Mpa。
[0011] 將該填料用于制取軟質PVC試片，添加量為20%，性能測試結果為：屈服強度 5. 35Mpa，斷裂強度為6. 75Mpa，斷裂伸長率116%，楊氏模量66. 86Mpa。
【權利要求】
1. 一種自潤滑性改性輕質碳酸鈣填料，其特征在于由下列重量份的原料制成：硬脂 酸鋅2-3、聚氧化乙烯3-5、菊粉0. 5-0. 7、氟化石墨2-3、酒石酸鉀鈉0. 2-0. 3、木質素磺酸 鈉0. 1-0. 2、納米結晶纖維素1-1. 5、苯并三氮唑0. 5-0. 8、硫代二乙二醇1-1. 5、丙烯酸丁酯 2-3、丙烯酸1-2、二苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚0. 4-0. 5、納米氧化鋅2-3、過硫酸銨0. 1-0. 2、 輕質碳酸鈣80-85、助劑13-16、水120-140 ; 所述助劑由下列重量份的原料制成：荷荷巴油〇. 03-0. 05、三聚磷酸鈉0. 02-0. 03、烯 丙基縮水甘油醚〇. 2-0. 3、γ -氨丙基三乙氧基硅烷0. 1-0. 2、聚天冬氨酸0. 1-0. 2、水解聚 馬來酸酐 〇· 1-0. 2、乙二醇 0· 1-0. 2、油酸鉀 0· 03-0. 04、ABS 0· 1-0. 2、微晶蠟 0· 1-0. 2、活性 氧化鋅3-5、針狀的碳酸鈣晶須1-2、微孔碳酸鈣1-2、亞烷基二醇0. 3-0. 4、水7-8 ;制備方 法為：將荷荷巴油、烯丙基縮水甘油醚、氨丙基三乙氧基硅烷、聚天冬氨酸、水解聚馬來 酸酐、乙二醇、ABS、微晶蠟、亞烷基二醇混合，充分攪拌均勻，制得復合劑；將三聚磷酸鈉、油 酸鉀加入水中，加熱至60-70°C，攪拌均勻，加入活性氧化鋅、針狀的碳酸鈣晶須、微孔碳酸 鈣，攪拌20-30分鐘，烘干粉碎成氧化鋅粉末，再加入復合劑，分散研磨20-30分鐘，于室溫 下靜置，至復合劑慢慢滲透至所述氧化鋅粉末表面，再分散研磨成2-50 μ m的顆粒，即得。
2. 根據權利要求1所述的自潤滑性改性輕質碳酸鈣填料的制備方法，其特征在于包括 以下步驟： (1) 將木質素磺酸鈉、納米結晶纖維素、二苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚加入水中，攪拌均 勻后加入輕質碳酸鈣、菊粉、納米氧化鋅，在3000-4000轉/分下攪拌6-8分鐘，得到混合物 料； (2) 將丙烯酸丁酯、丙烯酸、過硫酸銨加入到第（1)步得到的物料中，加熱至80-90°C， 在9000-12000轉/分下攪拌30-40分鐘，得到混合物料； (3) 將其他剩余成分混合研磨分散15-20分鐘，加入第（2)步得到的混合物料中，加熱 至80-90°C，在1000-1500轉/分下攪拌30-40分鐘，噴霧干燥，粉碎成2-50 μ m的顆粒，即 得。
【文檔編號】C08K9/06GK104194191SQ201410365935
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】高爾羊 申請人:池州瑞祥鈣業有限公司