本发明专利技术涉及利用表面改性技术制备无机粉体的方法，特别涉及一种经表面改性具有“核－壳”结构的无机粉体的制备方法。其技术方案是：首先将烘干的无机粉体加入料筒温度为５２℃～７０℃高速混合机中，搅拌１０ｍｉｎ后分别加入甲基丙烯酸、过氧化二本甲酰，搅拌３０ｍｉｎ后再加入高分子蜡，继续搅拌１０ｍｉｎ后，临时出料或转移至另一台高速混合机Ｂ中；将高速混合机Ｂ的料筒温度预先升至１３０℃～１４５℃后，将进行表面接枝的物料通过管道转移进入高速混合机Ｂ中，进行高速搅拌，４０ｍｉｎ～６０ｍｉｎ后出料。本发明专利技术中所有改性剂均为市售的商品，改性设备是常规通用机械，处理工艺简单、成本低、适用性广、改性效果好的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及利用表面改性技术制备无机粉体的方法，特别涉及一种经表面 改性具有"核-壳"结构的无机粉体的制备方法。该方法特别适用于对超细无机粉 体和纳米无机粉体的改性和制备。技术背景无机粉体如碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙、氢氧化铝、氧化铝、氢氧化镁、 碳酸镁、氧化镁、水镁石、白云石、方解石、盐基性碳酸镁、碱式碳酸钠铝、 大理石、白垩、石灰石、霞石、钾长石、钠长石、氧化锌、碳酸锌等矿物在塑 料、橡胶、合成纤维、涂料、粘结剂等高分子材料工业中有着广泛的应用，具 有降低高分子材料及制品成本、赋予高分子材料功能性、开发高分子材料新用 途的作用。因此无机粉体在高分子材料中的应用一直深受科研工作者和广大高分子材料加工生产厂家的重视。特别是在2003年以后，随着生产合成树脂原材 料——石油的价格暴涨，以及对高分子材料造成的环境污染的日益关注，来源 于自然、又可回归于自然、具有良好环境协调性的、并可以减少高分子材料使 用量的无机粉体日益受到人们的高度重视。无机粉体的表面性质一般为亲水性，与有机高分子材料基体之间存在较大 差异。有机高分子材料加入未经改性的无机粉体后，往往造成材料的力学性能 和加工性能下降。特别是随着粉体超细化技术和纳米制造技术的出现，制备的 无机粉体的粒径已大大降低，由以前的325 600目縮小到1000 1250目，甚至 更小。对于超细无机粉体和纳米无机粉体，由于其表面能巨大，有很强的团聚 趋势，在高分子材料中分散更为困难。若不能很好地解决它们的分散问题，将 不能发挥其在高分子材料中的各种超常效应。社会需求推动着技术的进步，无机粉体的改性也不例外。除了大量的使用 表面活性剂和偶联剂对无机填料进行处理的成果和论文外，新的改性方法也在 不断探索中。其中方法之一就是直接在无机粉体表面上引发单体进行聚合，形 成聚合物接枝在无机粉体表面的"壳-核"结构。具体公开的成果有王勇在《高 等学校化学学报》(1994, 15 ( 8 ) : 1253-1255)发表了"无机填料同时增韧增强 HDPE体系的界面相互作用"。该研究对CaC03进行辐照处理，通过在CaC03表面 产生的自由基引发丙烯酰胺进行聚合，在CaC03表面接枝上聚丙烯酰胺，从而达 到改性的目的。类似的报道还有王怀法等人在《中国粉体技术》(2000, (6): 235-238)发表了"无机颗粒材料的辐射改性"；高小铃等在《绝缘材料》(2003, (3): 13-15)发表了"辐照接枝改性纳米碳酸钙在聚甲醛中的分散形态研究"；吴春蕾 在《复合材料学报》(2002, 19(6): 61-67)发表了"纳米Si02表面接枝聚合改性及 其聚丙烯基复合材料的力学性能"；蒋波在《应用化学》(1997， 14(1): 95-97)发 表了"氧化镁表面辐射接枝聚合反应机理研究"；温贵安、章文贡在《粉体技术》 (1997， 3(2): 27-32)发表了"无机粉体的低温等离子体表面改性"；樊世民等人在 《中国粉体技术》(2002， 31(2): 5-8)发表了"碳酸钙的等离子体表面改性"；卢寿 慈等人在《中国粉体技术》(1999， 5(1): 33-37)发表了"矿物颜填料机械力化学 改性的理论与实践"；杨华明等人在《中国粉体技术》(2002， 8(2): 31-36)发表 了"超细粉碎机械化学的研究进展"；徐僖在《新材料产业》(2003,(3): 12-17) 发表了"高分子材料科学研究动向及发展展望"；钱家盛在《安徽化工》(2000, (6): 13-14)发表了"纳米Si02表面聚合物接枝改性的研究"；毋伟在《北京化工大学 学报(自然科学版)》(2003， 30(2): 1-4)发表了"聚合物接枝改性超细二氧化硅 表面状况及形成机理"。这些方法的建立，使得无机粉体在高分子材料中分散得 到进一步的提升，但引发反应一般需要借助于能产生辐照、等离子、超声波等 专门设备，或必须首先借助于昂贵的化合物在无机填料表面引入引发基团。因 此大规模应用受到限制。方法之二就是将高分子通过一定的方式固定在无机填料表面。具体公开的成果有生瑜在《中国塑料》(1999， 13(1): 80-84)发表了"大分子键合处理氢氧 化铝的表面性质及其与常用聚合物的界面特性"。该研究提出了几种新的改性方 法，并在氢氧化铝的改性上得到应用。即在氢氧化铝颗粒表面分批按极性大小 以化学键的方式结合上几种大分子改性剂，以使氢氧化铝的表面形成几层结合 紧密的、通过化学键结合的、极性逐渐过渡的改性层。朱德钦在《中国塑料》(2006, 20(9): 23-27)发表了"表面原位化学组合改性Al(OH)3 / PVC复合材料的制备与性 能"。该研究是基于A1(0H)3粉体与PVC基体的界面设计和调控，釆用表面原位化 学组合改性方法，在Al(OH)3表面依次化学键合垸基酚醛树脂、丁腈橡胶等几种 大分子改性剂，形成极性逐渐过渡的梯度界面层。唐龙祥在《中国塑料》(2000, 14(11): 71-75)发表了"滑石粉表面原位合成TPU增韧PP的研究"。该研究在高速 混合机中先用聚醚二元醇等对无机填料进行表面处理，再滴加二异氰酸酯在填 料表面原位合成聚氨酯弹性体(TPU)，制备核/壳结构复合粉体。但这些方法的不 足之处在于干法处理时表面处理剂的黏度有一定的限制，不易太大， 一般为预 聚体，否则很难在无机填料表面均匀分散，形成包裹。或者必须借助于溶剂， 用湿法进行处理，增加了处理成本。因此这些方法的应用也受到一定的限制。如何采用常规的改性机械和工艺流程对高分子加工行业中广泛使用的微、 纳米尺度的碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙、氢氧化铝、氧化铝、氢氧化镁、碳酸 镁、氧化镁、水镁石、白云石、方解石、盐基性碳酸镁、碱式碳酸钠铝、大理 石、白垩、石灰石、霞石、钾长石、钠长石、氧化锌、碳酸锌等无机粉体进行 改性处理是一个迫切需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是建立一种采用干法工艺对无机粉体进行表面改性的方 法，经改性后的无机粉体与有机高分子材料具有良好的结合界面，提高其分散性。为实现本专利技术的目的采用的技术方案是无机粉体首先在高速混合机中用 含羧基和酸酐的不饱和有机化合物活化处理，然后在引发剂作用下，与表面改 性剂高分子蜡发生接枝反应，使高分子蜡以化学键合的形式包覆在无机粉体表 面，形成具有"核-壳"结构的改性无机粉体。其特征包括如下步骤1、 前处理将烘干的无机粉体加入料筒温度为25 7(TC高速混合机A中，搅拌3~10 min后，采用喷雾工艺加入占无机粉体重量0.1% 10%的含羧基和酸酐的不饱 和有机化合物前驱体、占无机粉体重量0.0005% 0.3%的偶氮类引发剂或有机 过氧类弓I发剂和占无机粉体体积0.05% 0.5%作为分散剂以提高偶氮类引发剂 或有机过氧类引发剂在粉体上的分散均匀性的可挥发性溶剂，搅拌5 60 min。 而后，再加入占无机粉体重量0.5% 20.0%的改性剂高分子蜡，继续搅拌5~60 min，临时出料或转移至另一台高速混合机B中。2、 表面包覆及固相接枝将高速混合机B的料筒温度预先升至11(TC 150'C后，经改性处理后的物 料通过管道转移进入高速混合机B中，高速搅拌下进行表面包覆及固相接枝， 2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种经表面改性制备具有“核－壳”结构的无机粉体的方法，其特征在于，该方法包括两个步骤：（１）前处理：将烘干的无机粉体加入料筒温度为２５～７０℃高速混合机Ａ中，搅拌３～１０ｍｉｎ后，采用喷雾工艺加入占无机粉体重量０．１％～１０％的含羧基和酸酐的不饱和有机化合物前驱体、占无机粉体重量０．０００５％～０．３％的偶氮类引发剂或有机过氧类引发剂和占无机粉体体积０．０５％～０．５％的可挥发性溶剂，搅拌５～６０ｍｉｎ，而后，再加入占无机粉体重量０．５％～２０．０％的改性剂高分子蜡，继续搅拌５～６０ｍｉｎ；（２）表面包覆及固相接枝：将高速混合机Ｂ的料筒温度预先升至１１０℃～１５０℃后，经改性处理后的物料转移进入高速混合机Ｂ中，高速搅拌，２０～６０ｍｉｎ后出料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：生瑜，朱德钦，王剑峰，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。