一种用于填充生物可降解塑料的改性碳酸钙及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于填充生物可降解塑料的改性碳酸钙及其制备方法。本发明专利技术改性碳酸钙为包覆型改性碳酸钙，能作为生物可降解塑料的填料用于填充生物可降解塑料。本发明专利技术制备方法采用马来酸酐改性的淀粉为主要改性处理剂，以硬脂酸钠及其他改良剂为辅助处理剂，通过共混糊化的方式包覆改性碳酸钙。本发明专利技术方法绿色环保，成本低，反应条件简单温和，工艺流程短，适合工业化生产；同时，采用的主要原料皆为可完全降解材料，适用于制备完全生物可降解塑料。

【技术实现步骤摘要】
一种用于填充生物可降解塑料的改性碳酸钙及其制备方法
本专利技术属于粉体材料制备
，具体涉及一种用于填充生物可降解塑料的改性碳酸钙及其制备方法。
技术介绍
碳酸钙是高分子材料中应用最广泛的无机填料之一，碳酸钙作为填料可大大降低塑料成本。同时，碳酸钙的合理加入也可以改善高分子材料的诸多性能，比如：提高塑料的硬度和刚度；减小塑料制品的收缩率；提高塑料的尺寸稳定性；改进塑料的加工性能；提高塑料的耐热性；改进塑料的散光性、抗擦伤性、平滑度等。但是，由于碳酸钙与高分子材料的相容性很差，易形成聚集体，从而造成了界面的缺陷，使得材料的性能下降，随着用量的增加，材料的性能下降的更明显。目前使用较广泛的改性碳酸钙方法包括偶联剂改性，添加少量这种方法改性的碳酸钙填料时能取到较好的效果，但添加量大于5%左右时，效果不明显。目前，改性碳酸钙的方法还包括表面化学接枝法或高能表面反应改性等，但这些方法反应流程长，条件苛刻，不适合工业生产化。因此，寻找一种新型的改性碳酸钙方法是塑料厂家亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种用于填充生物可降解塑料的改性碳酸钙。该改性碳酸钙为包覆型改性碳酸钙，能作为生物可降解塑料的填料用于填充生物可降解塑料。本专利技术的目的还在于提供所述的一种用于填充生物可降解塑料的改性碳酸钙的制备方法。该方法采用马来酸酐改性的淀粉为主要改性处理剂，以硬脂酸钠及其他改良剂为辅助处理剂，以水为反应介质，通过共混糊化的方式包覆改性碳酸钙，该方法绿色环保，成本低，反应条件简单温和，工艺流程短，适合工业化生产。本专利技术的目的通过如下技术方案实现。一种用于填充生物可降解塑料的改性碳酸钙的制备方法，包括如下步骤：（1）改性淀粉乳液的配制：将淀粉与水混合配制成淀粉乳液，搅拌均匀后，水浴恒温下调节pH值，再加入马来酸酐，搅拌下进行反应，得到改性淀粉乳液；（2）改性碳酸钙乳液的制备：将碳酸钙粉末加入改性淀粉乳液中，配制成悬浊液；将悬浊液搅拌预分散后，进行超声分散，再油浴加热进行糊化；往糊化后的悬浊液中加入硬脂酸钠，进行复合反应；复合反应结束后降温，继续加入改良剂的水溶液进行反应，得到改性碳酸钙乳液；（3）改性碳酸钙的制备：将得到的改性碳酸钙乳液静置沉降，移除上层溶液，取下层沉淀物放入烘箱中烘干至恒重，球磨，得到所述用于填充生物可降解塑料的改性碳酸钙。进一步地，步骤（1）中，所述淀粉为可再生降解的淀粉，包括玉米淀粉和马铃薯淀粉中的一种，采用可再生降解的淀粉为主要改性原材料，绿色环保。进一步地，步骤（1）中，所述淀粉乳液的浓度为10-20wt%。进一步地，步骤（1）中，所述水浴恒温的温度为30-50℃。进一步地，步骤（1）中，所述调节pH值是采用NaOH溶液调节pH值为8-10。进一步地，步骤（1）中，所述马来酸酐的加入量为淀粉质量的2%-6%。进一步地，步骤（1）中，所述反应是在水浴恒温30-50℃下反应4-6h。进一步地，步骤（2）中，所述碳酸钙的粒径为50nm~10μm。进一步地，步骤（2）中，所述碳酸钙粉末的加入量为淀粉质量的450%-700%。进一步地，步骤（2）中，所述预分散的时间为5-30min。进一步地，步骤（2）中，所述超声分散的时间为10~30min。进一步地，步骤（2）中，所述糊化是在油浴恒温80-95℃下保温60-120min。进一步地，步骤（2）中，所述硬脂酸钠的加入量为淀粉质量的5%-20%。进一步地，步骤（2）中，所述复合反应是在油浴恒温80~95℃反应60min。进一步地，步骤（2）中，所述降温是降温至40-60℃，由于淀粉的交联反应的适宜温度为40-60℃，反应后进行降温至40-60℃，有利于提高淀粉的利用率。进一步地，步骤（2）中，所述改良剂包括六偏磷酸钠或戊二醛，通过加入改良剂，有利于提高包覆型碳酸钙的抗剪切能力。进一步地，步骤（2）中，所述改良剂的加入量为淀粉质量的10-15%。进一步地，步骤（2）中，所述改良剂的水溶液的浓度为2-4wt%。进一步地，步骤（2）中，加入改良剂后反应的时间为60-120min。进一步地，步骤（3）中，所述静置的时间为60-180min。进一步地，步骤（3）中，所述球磨是球磨至200目。由上述任一项所述的制备方法制得的一种用于填充生物可降解塑料的改性碳酸钙。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：（1）本专利技术的改性碳酸钙具有较宽的粒径范围，且分散系稳定，表面zeta电位为-13.9mv~-8.97mv，有利于改性碳酸钙在塑料中的填充应用；（2）本专利技术采用改性方法对碳酸钙进行包覆改性，取得了较好的包覆效果；同时，改性方法以水为主要反应介质，绿色环保，反应条件简单温和，工艺流程短，适合工业生产；（3）本专利技术的改性碳酸钙，是完全可生物降解的，不含任何不能生物降解的成分；此外，主要成分均为可再生的绿色环保材料，适用于制备完全生物可降解塑料。附图说明图1为实施例1中采用的碳酸钙粉末原料的SEM图；图2为实施例1中制备的改性碳酸钙的SEM图。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1用于填充生物可降解塑料的改性碳酸钙的制备，具体包括如下步骤：（1）改性淀粉乳液的配制：将玉米淀粉和水配制成质量分数为10%的淀粉乳液，搅拌均匀，在40℃下水浴恒温，用NaOH溶液（浓度为1mol/L）调节pH值为9，加入2%（相对淀粉质量）马来酸酐，充分搅拌，反应4h，制备得到改性淀粉乳液；（2）改性碳酸钙乳液的制备：按淀粉：碳酸钙质量比为1：7，往改性淀粉乳液中加入碳酸钙粉末，形成悬浊液；采用的碳酸钙粉末原料在20μm倍率下（5000倍）的SEM图如图1所示，由图1可知，采用的碳酸钙粉末的粒径在50nm~10μm范围；将悬浊液搅拌5min进行预分散，再超声分散10min后，油浴恒温80℃共混糊化1h，加入5%（相对淀粉质量）硬脂酸钠，继续油浴恒温80℃复合反应1h；复合反应结束后，降温至40℃，加入戊二醛相对淀粉质量为10%的戊二醛的水溶液（浓度为2wt%），反应1h；（3）改性碳酸钙的制备：将得到的改性碳酸钙乳液静置60min，移除上层溶液，得到下层沉降物，其粒径为9.561μm，表面zeta电位为-9.71mv；将得到的沉降物放入烘箱中烘干至恒重，烘干后的改性碳酸钙或粘结在一起，用球磨仪研磨至200目，制备得到用于填充生物可降解塑料的改性碳酸钙。制备的改性碳酸钙在20μm倍率下（5000倍）的SEM图如图2所示，由图2可知，制备的改性碳酸钙的表面包覆效果良好，粒径范围相交碳酸钙粉末的粒径范围较宽。实施例2用于填充生物可降解塑料的改性碳酸钙的制备，具体包括如下步骤：（1）改性淀粉乳液的配制：将马铃薯淀粉和水配制成质量分数为15%的淀粉乳液，搅拌均匀，在40℃下水浴恒温，用NaOH溶液（浓度为1mol/L）调节pH值为8，加入4%（相对淀粉质量）马来酸酐，充分搅拌，反应5h，制备得到改性淀粉乳液。（2）改性碳酸钙乳液的制备：按淀粉：碳酸钙质量比为1：6，往改性淀粉乳液中加入碳酸钙粉末，形成悬浊液；采用的碳酸钙粉末原料在20μm倍率下（5000倍）的SEM图参见图1，采用的碳酸钙粉末的粒径在50nm~1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于填充生物可降解塑料的改性碳酸钙的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）改性淀粉乳液的配制：将淀粉与水混合配制成淀粉乳液，搅拌均匀后，水浴恒温下调节pH值，再加入马来酸酐，搅拌下进行反应，得到改性淀粉乳液；（2）改性碳酸钙乳液的制备：将碳酸钙粉末加入改性淀粉乳液中，配制成悬浊液；将悬浊液搅拌预分散后，进行超声分散，再油浴加热进行糊化；往糊化后的悬浊液中加入硬脂酸钠，进行复合反应；复合反应结束后降温，继续加入改良剂的水溶液进行反应，得到改性碳酸钙乳液；（3）改性碳酸钙的制备：将得到的改性碳酸钙乳液静置沉降，移除上层溶液，取下层沉淀物放入烘箱中烘干至恒重，球磨，得到所述用于填充生物可降解塑料的改性碳酸钙。

【技术特征摘要】
1.一种用于填充生物可降解塑料的改性碳酸钙的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）改性淀粉乳液的配制：将淀粉与水混合配制成淀粉乳液，搅拌均匀后，水浴恒温下调节pH值，再加入马来酸酐，搅拌下进行反应，得到改性淀粉乳液；（2）改性碳酸钙乳液的制备：将碳酸钙粉末加入改性淀粉乳液中，配制成悬浊液；将悬浊液搅拌预分散后，进行超声分散，再油浴加热进行糊化；往糊化后的悬浊液中加入硬脂酸钠，进行复合反应；复合反应结束后降温，继续加入改良剂的水溶液进行反应，得到改性碳酸钙乳液；（3）改性碳酸钙的制备：将得到的改性碳酸钙乳液静置沉降，移除上层溶液，取下层沉淀物放入烘箱中烘干至恒重，球磨，得到所述用于填充生物可降解塑料的改性碳酸钙。2.根据权利要求1所述的一种用于填充生物可降解塑料的改性碳酸钙的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述淀粉包括玉米淀粉和马铃薯淀粉中的一种；所述淀粉乳液的浓度为10-20wt%。3.根据权利要求1所述的一种用于填充生物可降解塑料的改性碳酸钙的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述水浴恒温的温度为30-50℃；所述调节pH值是采用NaOH溶液调节pH值为8-10。4.根据权利要求1所述的一种用于填充生物可降解塑料的改性碳酸钙的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述马来酸酐的加入量为淀粉质量的2%-6%；所述反应是在水浴恒温30-50℃下反应4-6h。...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄岳山，宋建辉，劳永华，支晓兴，陈华勇，易鹏飞，曾志红，
申请(专利权)人：华南理工大学，巴马富鑫隆矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44