一种阻燃型PVC板材用纳米碳酸钙的改性方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种阻燃型PVC板材用纳米碳酸钙的改性方法及其应用，所述纳米碳酸钙的改性方法是碳酸化过程中加入分散性和晶型控制剂，所述晶型控制剂由植酸和酒石酸组成，分散剂由聚氧乙烯甘油醚单硬脂酸酯和琥珀酸酯磺酸化氢化蓖麻油组成；再经菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和十二氟庚基丙基笼型倍半硅氧烷改性，所得的改性纳米碳酸钙具有高分散性、阻燃性好、耐候性和优异力学性能。改性纳米碳酸钙应用在PVC板材填充时，可以赋予板材具有高强度、抗冲击性能强、阻燃性好、耐热、使用寿命长等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃型PVC板材用纳米碳酸钙的改性方法及其应用
本专利技术涉及碳酸钙
，具体是一种阻燃型PVC板材用纳米碳酸钙的改性方法及其应用。
技术介绍
纳米碳酸钙是工业碳酸钙中极为重要的性能优良的新型功能性纳米级填料，它不仅能起到填充增容、降低成本的作用，更能改善填充制品的表面色泽度，提高制品的综合力学性能，广泛应用于碳酸钙是一种重要的无机化工产品，被广泛地应用于橡胶、塑料、造纸、复合板、涂料、油墨、医药、汽车涂料、化妆品、食品等工业中。但由于纳米碳酸钙粒子粒径越小，表面上的原子数越多，则表面能越高，吸附作用越强，各个粒子间相互团聚。其次是纳米碳酸钙作为一种无机填料，粒子表面亲水疏油，与PVC树脂的亲和性差、易形成聚集体，造成高聚物内部缺陷、力学性能变差。为了提高纳米碳酸钙的填充性能，必须采用有效的工艺及表面改性方法对纳米碳酸钙进行合理的表面改性。目前对纳米碳酸钙改性的方法中，主要选用的表面处理剂通常为脂肪酸或其盐，虽然体系的分散性和加工流动性有所改善，但由于PVC树脂很难与纳米碳酸钙填料有效结合，导致基体与填料的界面粘结力差，从而造成PVC板材的力学强度不高。木塑复合板材是利用木粉、竹粉、果壳粉或农作物秸秆粉和塑料树脂或废旧塑料为主要原料，经高温混合、成型加工而制得的一种新型环保复合材料。木塑复合板比原木材料有更好的耐老化性能、耐吸水性和耐翘曲性能，同时可以防虫蛀、抗腐蚀，无须防腐处理进而减少环境污染,且成本比纯木材或塑料低，可以被加工成各种空心型材，因此木塑复合材料被广泛应用于许多领域，是最具潜力的一种新型材料。PVC木塑复合板材中的PVC树脂分子链结构中有大量的极性C-Cl键，分子之间存在较大的作用力，因此相对于其他通用树脂，PVC属于硬脆材料，冲击强度较低，且具有缺口敏感性，受外力冲击时易脆裂，难以用作结构材料，这些缺点极大地限制了PVC木塑板材在高性能领域的发展。
技术实现思路
本专利技术针对现有纳米碳酸钙存在易团聚的问题，提供一种阻燃型PVC板材用纳米碳酸钙的改性方法及其应用。本专利技术是在纳米碳酸钙的碳酸化过程中加入分散性和晶型控制剂，得到的纳米碳酸钙浆料再经过纳米碳酸钙经过菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和十二氟庚基丙基笼型倍半硅氧烷改性，所得的纳米碳酸钙具有高分散性、高韧性、耐候性、阻燃性和优异力学性能。改性纳米碳酸钙应用在PVC板材填充时，可以赋予板材具有高强度、抗冲击性能强、阻燃性好、耐热、使用寿命长等优点。本专利技术第一目的在于提供一种阻燃型PVC板材用纳米碳酸钙的改性方法，包括如下步骤：（1）将生石灰和热水加入消化反应器进行消化反应，除杂，静置陈化，稀释，得石灰乳液；（2）将石灰乳液输送至碳酸化反应塔，通入二氧化碳进行碳化反应，在碳化过程中加入晶型控制剂和分散剂，碳化至pH值为7-8，停止通入二氧化碳，并控制碳酸钙的比表面积为25-40m2/g，得纳米碳酸钙浆料；所述晶型控制剂由植酸和酒石酸组成，其加入量为碳酸钙干基重量的1-2%；所述分散剂由聚氧乙烯甘油醚单硬脂酸酯和琥珀酸酯磺酸化氢化蓖麻油组成，其加入量为碳酸钙干基重量的1.5-2.5%；（3）将纳米碳酸钙浆料输送至超声波搅拌器，并加热至60-80℃，再加入由菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和十二氟庚基丙基笼型倍半硅氧烷组成的表面处理剂，表面处理剂的加入量为碳酸钙干基重量的1.5-3%，超声搅拌20-30min，得改性纳米碳酸钙浆料；（4）再将改性纳米碳酸钙浆料干燥，粉碎，即得改性纳米碳酸钙。作为本专利技术优选的技术方案：所述晶型控制剂中植酸和酒石酸的质量比为1:1-3。作为本专利技术优选的技术方案：所述分散剂由质量比为1-3:1的聚氧乙烯甘油醚单硬脂酸酯和琥珀酸酯磺酸化氢化蓖麻油组成。作为本专利技术优选的技术方案：所述表面处理剂中菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和十二氟庚基丙基笼型倍半硅氧烷的质量比为1:1-3。作为本专利技术优选的技术方案：步骤（1）是将生石灰和50-60℃热水按照质量比为1:4-6进行消化反应。本专利技术的另一目的在于提供所述阻燃型纳米碳酸钙在PVC板材的应用，所述PVC板材包括如下重量份数的原料：PVC树脂100份、乙烯-醋酸乙烯共聚物5-10份、木粉50-100份、改性纳米碳酸钙40-70份、氮化硼3-5份、玻璃纤维3-5份、贝壳粉4-6份、十二烷基苯磺酸钠2-4份、聚醚改性聚二甲基硅氧烷1-3份、复合发泡剂4-6份、偶联剂1-3份、稳定剂2-4份、润滑剂1-3份、抗菌剂0.5-1.5份和加工助剂3-5份。作为本专利技术优选的技术方案：所述复合发泡剂由质量比为1-3:1的AC发泡剂和松香酸蔗糖酯组成。作为本专利技术优选的技术方案：所述偶联剂由聚醚酰亚胺和铝-锆酸酯偶联剂组成。作为本专利技术优选的技术方案：所述润滑剂由PE蜡和蓖麻油聚氧乙烯醚组成。作为本专利技术优选的技术方案：所述抗菌剂由质量比为1-3:1壳聚糖和二氧化铈组成。作为本专利技术优选的技术方案：所述加工助剂由质量比为1-3:1的壬基酚聚氧化乙烯醚和聚氨丙基甲基倍半硅氧烷组成。本专利技术所述PVC板材的制备方法，包括如下步骤：S1:按照上述配方称取上述各原料，将木粉、改性纳米碳酸钙、氮化硼、玻璃纤维、贝壳粉、十二烷基苯磺酸钠、聚醚改性聚二甲基硅氧烷加入搅拌机，得改性混合料；S2:将PVC树脂和乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂加入高速搅拌机，升温至100-120℃，再加入改性混合料、复合发泡剂、偶联剂、稳定剂、润滑剂、抗菌剂和加工助剂，搅拌均匀，得混合物料；S3:将上述混合物料输送至锥形双螺杆挤出机，在温度为160-180℃下挤出成型，冷却定型，即得PVC板材。与现有技术相比，本专利技术的优点及有益效果为：1、本专利技术PVC木塑板材所使用的纳米碳酸钙在碳酸化过程中加入由植酸和酒石酸组成的晶型控制剂，可以很好的控制碳酸钙的晶粒尺寸和稳定性，由于植酸的特殊结构还能提高碳酸钙的力学性能、与其他组分的相容性及提高碳酸钙的阻燃性。2、本专利技术在碳酸钙反应过程中加入由聚氧乙烯甘油醚单硬脂酸酯和琥珀酸酯磺酸化氢化蓖麻油组成的分散剂，提高反应体系的分散性，可以有效防止碳酸钙团聚粒子的生成，进一步采用菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和十二氟庚基丙基笼型倍半硅氧烷进行表面改性，由于两者为无机-有机杂化结构，在碳酸钙粒子表面引入硅氧键、酰胺、羧基、硼酸、有机氟等基团，不仅可以提高碳酸钙的分散性及与PVC树脂的相容性，由于各基团与PVC木塑体系形成网络结构，提高PVC木塑反应体系界面粘结力，使得碳酸钙达到增强补韧的效果，还能提高PVC木塑板材的阻燃性、缺口冲击强度、拉伸断裂强度、耐热性及抗老化性能。3、本专利技术提供的PVC木塑板材由于独特的原料配方及各组分的协调作用，制备的PVC木塑板材具有高强度、高韧性、抗冲击性能强、阻燃性好、抑菌抗菌性强、耐磨、耐热、不易变形、稳定性好等优点，可广泛应用在木地板、天花板、墙板等建筑领域，市场前景广阔。4、本专利技术PVC板材的配方中的以PVC树脂作为主要原料，再配以乙烯-醋酸乙烯共聚物，提高板材体系的相容性、韧性、抗冲击能力、耐热性及抗氧化性，有效克服PVC树脂自身易脆、不耐热等缺陷。5、本专利技术利用十二烷基苯磺酸钠、聚醚改性聚二甲基硅氧烷改性氮化硼、玻璃纤维、贝壳粉等，由于聚醚改性聚二甲基硅氧烷分子中的Si-O-C可以赋予优异的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻燃型PVC板材用纳米碳酸钙的改性方法，其特征在于，包括如下步骤：将生石灰和热水加入消化反应器进行消化反应，除杂，静置陈化，稀释，得石灰乳液；将石灰乳液输送至碳酸化反应塔，通入二氧化碳进行碳化反应，在碳化过程中加入晶型控制剂和分散剂，碳化至pH值为7‑8，停止通入二氧化碳，并控制碳酸钙的比表面积为25‑40m2/g，得纳米碳酸钙浆料；所述晶型控制剂由植酸和酒石酸组成，其加入量为碳酸钙干基重量的1‑2%；所述分散剂由聚氧乙烯甘油醚单硬脂酸酯和琥珀酸酯磺酸化氢化蓖麻油组成，其加入量为碳酸钙干基重量的1.5‑2.5%；（3）将纳米碳酸钙浆料输送至超声波搅拌器，并加热至60‑80℃，再加入由菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和十二氟庚基丙基笼型倍半硅氧烷组成的表面处理剂，表面处理剂的加入量为碳酸钙干基重量的1.5‑3%，超声搅拌20‑30min，得改性纳米碳酸钙浆料；（4）再将改性纳米碳酸钙浆料干燥，粉碎，即得改性纳米碳酸钙。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃型PVC板材用纳米碳酸钙的改性方法，其特征在于，包括如下步骤：将生石灰和热水加入消化反应器进行消化反应，除杂，静置陈化，稀释，得石灰乳液；将石灰乳液输送至碳酸化反应塔，通入二氧化碳进行碳化反应，在碳化过程中加入晶型控制剂和分散剂，碳化至pH值为7-8，停止通入二氧化碳，并控制碳酸钙的比表面积为25-40m2/g，得纳米碳酸钙浆料；所述晶型控制剂由植酸和酒石酸组成，其加入量为碳酸钙干基重量的1-2%；所述分散剂由聚氧乙烯甘油醚单硬脂酸酯和琥珀酸酯磺酸化氢化蓖麻油组成，其加入量为碳酸钙干基重量的1.5-2.5%；（3）将纳米碳酸钙浆料输送至超声波搅拌器，并加热至60-80℃，再加入由菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和十二氟庚基丙基笼型倍半硅氧烷组成的表面处理剂，表面处理剂的加入量为碳酸钙干基重量的1.5-3%，超声搅拌20-30min，得改性纳米碳酸钙浆料；（4）再将改性纳米碳酸钙浆料干燥，粉碎，即得改性纳米碳酸钙。2.根据权利要求1所述阻燃型PVC板材用纳米碳酸钙的改性方法，其特征在于：所述晶型控制剂中植酸和酒石酸的质量比为1:1-3。3.根据权利要求1所述阻燃型PVC板材用纳米碳酸钙的改性方法，其特征在于：所述分散剂由质量比为1-3:1的聚氧乙烯甘油醚单硬脂酸酯和琥珀酸酯磺酸化氢化蓖麻油组成。4.根据权利要求1所述阻燃型PVC板材用纳米碳酸钙的改性方法，其特征在于：所述表面处理剂中菜油脂肪酸烷醇酰胺硼酸酯和十二氟庚基丙基笼型倍半硅氧烷的质量比为1:1-3。5.根据权利要求1所述阻燃型PVC板材用纳米碳酸钙的改性方法，其特征在于：步骤（1）是将生石灰和50-6...

【专利技术属性】
技术研发人员：施宝业，
申请(专利权)人：钦州市宝业坭兴陶厂，
类型：发明
国别省市：广西,45