一种PVC注塑料专用纳米碳酸钙的改性方法技术

本发明专利技术公开了一种PVC注塑料专用纳米碳酸钙的表面改性方法，将比表面积20～32m2/g的碳酸钙制备悬浮浆液，持续搅拌，并升温至70～90℃，然后加入复合表面处理剂进行包覆，搅拌60～90min完成表面处理，降温，过滤，得到表面改性纳米碳酸钙粗产品；将粗产品干燥，粉碎，过筛得到PVC注塑专用纳米碳酸钙产品。本纳米碳酸钙产品分散性良好，与PVC树脂有很好的相容性，不仅能够抑制自身表面处理剂的析出，还对PVC配方中的外润滑剂析出起到很好的抑制作用，并提高填充PVC注塑加工流动性，美化制品外观。原料廉价易得，工艺简单可行，生产成本低，应用效果好，不污染环境，适合工业化生产，具有较好的经济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纳米碳酸钙的表面处理方法，尤其涉及一种PVC注塑料专用纳米碳酸钙的表面改性方法。
技术介绍
PVC树脂熔体粘度高，而注塑时又需要较好的流动性，所以配方中往往需要一定量的内、外润滑剂，如硬脂酸、硬脂酸钙、石蜡和聚乙烯蜡等。添加外润滑剂还可提高PVC制品表面光泽度，改善体系热稳定性，减少热稳定剂用量，降低配方成本。但由于外润滑剂与PVC相容性不好，容易在其制品表面析出，出现斑纹和烧伤的痕迹，定型模析出物过多，对连续生产不利，还可能导致制品力学性能下降，变脆。纳米碳酸钙作为一种优良的无机填料，除了起增量填充作用外，还可提高聚合物复合材料力学性能，调整加工性能，美化制品外观，在PVC加工业中有着广阔的应用前景。但由于纳米碳酸钙粒径小，比表面能高，极易发生团聚。同时，碳酸钙表面亲水疏油，与PVC树脂相容性差。因此必须对纳米碳酸钙进行表面活化处理，活化处理实际上就是选择表面活性剂对碳酸钙颗粒进行包覆，使之成为功能性填充材料。常用的表面处理剂一般是脂肪酸或其盐，处理剂在碳酸钙表面产生化学吸附和物理吸附。物理吸附作用力弱，容易在PVC制品表面析出，呈现出与外润滑剂过量相似的不良现象。中国专利CN103013181A公开了一种以邻苯二甲酸单醇酯（盐）作为改性剂的纳米碳酸钙表面处理方法，得到的纳米碳酸钙具有较低的吸油值，与PVC树脂及增塑剂相容性较好，但所采用的邻苯二甲酸单醇酯（盐）只能在碳酸钙表面进行物理吸附，改性剂容易析出。中国专利CN101671497A公开了一种PVC专用的纳米碳酸钙的制备方法，其采用硬脂酸皂配合可溶性锌盐对纳米碳酸钙进行湿法表面处理，在纳米碳酸钙表面包覆硬脂酸钙和硬脂酸锌，得到的碳酸钙具有良好的热稳定性。但其填充PVC注塑料时容易出现锌烧现象。中国专利CN103772744A公开了一种PVC用改性碳酸钙的制备方法，采用三聚磷酸钠、聚丙烯酸钠、三乙醇胺等表面处理剂对碳酸钙进行改性处理，改性处理后的碳酸钙在PVC中具有良好的分散性和相容性。但亦未能解决PVC制品外润滑剂析出的问题。综上所述，以现有技术表面处理的纳米碳酸钙难以满足PVC注塑料的生产需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种PVC注塑料专用纳米碳酸钙表面处理方法，不仅能够抑制填料表面处理剂的析出，还对PVC配方中的外润滑剂析出起到很好的抑制作用，提高PVC加工流动性，改善制品外观。本专利技术是基于以下原理实现的：对粒径介于70～110nm之间的纳米碳酸钙进行湿法表面处理，采用碳原子为16～22的饱和脂肪酸皂与烷基萘磺酸盐按照一定比例复配作为表面处理剂。在纳米碳酸钙表面引入烷基萘链，可以有效吸附脂肪酸、石蜡、聚乙烯蜡等分子链，抑制脂肪酸处理剂的析出，并促进蜡晶分散，防止其凝聚结晶析出。烷基萘磺酸盐本身也具有较好的润滑性能，可有效改善PVC熔体流动性，提高制品光泽度。本专利技术的技术方案如下：一种PVC注塑料专用纳米碳酸钙的表面改性方法，包括制浆、表面处理、干燥、粉碎工序，主要工艺操作如下：(1)制浆：将精制、陈化48h后的石灰乳进行稀释，比重调至1.050～1.080，控制温度为18～27℃，然后输送到40m3鼓泡碳化塔中，通入净化、冷却后的窑气进行碳酸化反应，窑气流量控制3～5m3/h，二氧化碳体积含量为30～35%，当反应液的pH降到7.5以下时，碳酸化反应完成，碳酸钙的比表面积（BET）控制在20～32m2/g之间，得到纳米碳酸钙悬浮浆液；(2)表面处理：将步骤(1)中得到的纳米碳酸钙悬浮浆液输送到表面处理池中，持续搅拌，升温至70～90℃，然后加入复合表面处理剂进行包覆，搅拌时间为60～90min，完成表面处理；(3)过滤：将步骤(2)得到的表面处理浆液进行降温，常规方法过滤，得到表面改性纳米碳酸钙粗产品；(4)干燥：将步骤(3)得到的粗产品干燥，粉碎，按常规方法过筛得到PVC注塑专用纳米碳酸钙产品。以上所述的复合表面处理剂的原料组分和重量配比为：饱和脂肪酸皂∶烷基萘磺酸盐=1～5∶1。以上所述的饱和脂肪酸皂采用碳原子数目为16～22的任意一种脂肪酸，或几种脂肪酸的任意配比按常规方法皂化得到。以上所述的皂化的皂化剂主要选用氢氧化钠或氢氧化钾。以上所述的复合表面处理剂的用量为：碳酸钙干基的2.3～3.5%。以上所述的复合表面处理剂制备过程如下：在70～90℃的热水中加入14～17%氢氧化钠或氢氧化钾，充分溶解后加入饱和脂肪酸进行皂化反应，搅拌20min，然后再加入烷基萘磺酸盐，搅拌30min，得到复合表面处理剂。以上所述的粉碎采用涡流粉碎机。以上所述的干燥采用链带干燥机，干燥温度为100～120℃。本专利技术的优点和积极效果：(1)本专利技术制备的纳米碳酸钙产品分散性良好，与PVC树脂有很好的相容性，对PVC配方中的外润滑剂析出起到很好的抑制作用，并提高填充PVC注塑加工流动性，美化制品外观。(2)本专利技术方法所用原料烷基萘磺酸盐具有卓越的乳性能，在碳酸钙表面产生化学吸附和物理吸附，与PVC树脂及增塑剂相容性较好，配合脂肪酸改性处理后的碳酸钙在PVC中具有良好的分散性和相容性，能够抑制填料表面处理剂的析出，解决了PVC制品光泽度的技术问题，提高了PVC制品的质量。(3)本专利技术方法所用原料廉价易得，工艺简单可行，生产成本低，应用效果好，不污染环境，适合工业化生产，具有较好的经济效益和社会效益。具体实施方式：下面将对本专利技术具体实施方式进行详细描述，但本专利技术并不局限于实施例范围的限定。纳米碳酸钙悬浮浆液的制备：将精制、陈化48h后的石灰乳进行稀释，比重调至1.050～1.080，控制温度为18～27℃，然后输送到40m3鼓泡碳化塔中，通入净化、冷却后的窑气进行碳酸化反应，窑气流量控制3～5m3/h，二氧化碳体积含量为30～35%，当反应液的pH降到7.5以下时，碳酸化反应完成，得到纳米碳酸钙悬浮浆液。本专利技术实施例所用纳米碳酸钙浆液干燥粉体的比表面积（BET）为20～32m2/g，呈类立方规则形貌。实施例1（1）将新制比表面积（BET）为20.4m2/g、质量浓度14%的纳米碳酸钙悬浮浆液注入表面处理池中，持续搅拌，加热至70℃后保持恒温8min。（2）配制2.3%（以碳酸钙干基计）脂肪酸皂与烷基萘磺酸盐复合表面处理剂，其中脂肪酸皂:烷基萘磺酸钠=1:1。脂肪酸选用硬脂酸，皂化剂选用氢氧化钠，皂化剂用量为脂肪酸的15%，在70℃热水中，搅拌20min，完成皂化反应后保温，加入烷基萘磺酸钠，搅拌30min，得到复合表面处理剂。（3）在步骤（1）得到的浆液中，加入由步骤（2）配制好的表面处理剂，搅拌60min后即完成表面处理。（4）将步骤（3）处理好的浆液进行降温，压滤脱水后，使用链带干燥机进行烘干，干燥温度为105℃，干燥后用涡流粉碎机粉碎，分级，包装，即可得到本专利技术的PVC注塑料专用纳米碳酸钙产品。实施例2（1）将新制比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PVC注塑料专用纳米碳酸钙的表面改性方法，其特征在于：包括制浆、表面处理、干燥、粉碎工序，主要工艺操作如下：(1)制浆：将精制、陈化48h后的石灰乳进行稀释，比重调至1.050～1.080，控制温度为18～27℃，然后输送到40m³鼓泡碳化塔中，通入净化、冷却后的窑气进行碳酸化反应，窑气流量控制3～5m³/h，二氧化碳体积含量为30～35%，当反应液的pH降到7.5以下时，碳酸化反应完成，碳酸钙的比表面积（BET）控制在20～32m2/g之间，得到纳米碳酸钙悬浮浆液；(2)表面处理：将步骤(1)中得到的纳米碳酸钙悬浮浆液输送到表面处理池中，持续搅拌，并升温至70～90℃，然后加入复合表面处理剂进行包覆，搅拌时间为60～90min，完成表面处理；(3)过滤：将步骤(2)得到的表面处理浆液进行降温，常规方法过滤，得到表面改性纳米碳酸钙粗产品；(4)干燥：将步骤(3) 得到的粗产品干燥，粉碎，按常规方法过筛得到PVC注塑专用纳米碳酸钙产品。

【技术特征摘要】
1.一种PVC注塑料专用纳米碳酸钙的表面改性方法，其特征在于：包括制浆、表面处理、干燥、粉碎工序，主要工艺操作如下：
(1)制浆：将精制、陈化48h后的石灰乳进行稀释，比重调至1.050～1.080，控制温度为18～27℃，然后输送到40m3鼓泡碳化塔中，通入净化、冷却后的窑气进行碳酸化反应，窑气流量控制3～5m3/h，二氧化碳体积含量为30～35%，当反应液的pH降到7.5以下时，碳酸化反应完成，碳酸钙的比表面积（BET）控制在20～32m2/g之间，得到纳米碳酸钙悬浮浆液；
(2)表面处理：将步骤(1)中得到的纳米碳酸钙悬浮浆液输送到表面处理池中，持续搅拌，并升温至70～90℃，然后加入复合表面处理剂进行包覆，搅拌时间为60～90min，完成表面处理；
(3)过滤：将步骤(2)得到的表面处理浆液进行降温，常规方法过滤，得到表面改性纳米碳酸钙粗产品；
(4)干燥：将步骤(3)得到的粗产品干燥，粉碎，按常规方法过筛得到PVC注塑专用纳米碳酸钙产品。
2.根据权利要求1所述的一种PVC注塑料专用纳米碳酸钙的表面改性方法，其特征在于：所述的复合表面处理剂的原料组分和重量配比为：饱和脂肪酸皂∶烷基萘磺酸盐=1～5∶...

【专利技术属性】
技术研发人员：林进超，朱勇，韦领生，
申请(专利权)人：广西华纳新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45