一种能够提高硅酮胶用重质碳酸钙活化度的复合改性剂及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种能够提高硅酮胶用重质碳酸钙活化度的复合改性剂，包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸、POSS

【技术实现步骤摘要】
一种能够提高硅酮胶用重质碳酸钙活化度的复合改性剂及其使用方法


[0001]本专利技术属于碳酸钙改性剂制备
，具体涉及一种能够提高硅酮胶用重质碳酸钙活化度的复合改性剂及其使用方法。

技术介绍

[0002]碳酸钙属于无机粉体，表面有很多羟基，易吸收水分，呈现出亲水疏油的特性，在有机介质中很难均匀分散，故无法与橡胶、塑料等高分子材料发生交联反应。分散欠佳的碳酸钙不仅严重影响制品外观，尺寸较大的团聚体还易形成材料内部缺陷，对聚合物材料不能达到理想的增强效果。为解决上述问题，就需要对碳酸钙粉体进行表面改性，通过表面处理可改变碳酸钙粉体的表面特性，降低表面能，减少粒子间的团聚力，提升在制品中的分散性，同时增加了与高分子材料的相容性，使制品具有良好的力学性能。表面改性效果是区分碳酸钙产品档次的主要方向。
[0003]重质碳酸钙，简称重钙，是由天然碳酸盐矿物如方解石、大理石、石灰石磨碎而成，是常用的粉状无机填料，具有化学纯度高、惰性大、不易化学反应、热稳定性好、在400℃以下不会分解、白度高、吸油率低、折光率低、质软、干燥、不含结晶水、硬度低磨耗值小、无毒、无味、无臭、分散性好等优点。重质碳酸钙通常用作填料，广泛用于人造地砖、橡胶、塑料、造纸、涂料、油漆、油墨、电缆、建筑用品、食品、医药、纺织、饲料、牙膏等日用化工行业，作填充剂起到增加产品的体积，降低生产成本。
[0004]重质碳酸钙是硅酮胶制备的主要的填料，而且填充量越大，硅油用量越少，生产成本越低，也越环保。由于碳酸钙粉体的无机特性，其与硅油的相容性差，需要对其进行改性处理，然而现有复合表面改性剂存在着成分复杂、制备成本高等问题，单组分改性剂存在着效果单一、改性效果差等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种能够提高硅酮胶用重质碳酸钙活化度的复合改性剂，结合独特的使用方法，用于对硅酮胶用重质碳酸钙进行改性后，具有良好的分散性、极高的活化度、较高的白度和极低的吸油值，能够有效提高硅酮胶的触变性和拉伸强度。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种能够提高硅酮胶用重质碳酸钙活化度的复合改性剂，包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸、POSS
‑
磷酸化植物油聚合物，所述的硅烷偶联剂的添加量为粉体质量的0.7～0.9％，所述的钛酸酯偶联剂的添加量为粉体质量的0.2～0.5％，所述铝酸酯偶联剂的添加量为粉体质量的0.3～0.5％，所述的硬脂酸的添加量为粉体质量的0.5～0.7％，所述的POSS
‑
磷酸化植物油聚合物的添加量为粉体质量的0.1～0.5％。
[0008]进一步，所述的POSS
‑
磷酸化植物油聚合物的制备方法包括以下步骤：
[0009]S1：将乙醇胺和催化剂Ⅰ加入到植物油中，升温至110～130℃，连续反应3～5h，然
后降温至40～50℃，得物料A；
[0010]S2：向物料A中加入磷酸化试剂，搅拌均匀，升温至60～80℃，保温反应3～5h，得物料B；
[0011]S3：向10g物料B中加入乙酸、催化剂Ⅱ和过氧化氢，保温反应3～5h，将产物洗涤至中性，除水干燥，得物料C；
[0012]S4：在45～55℃下，向物料C中加入乙酸，保温反应1～3h，将产物洗涤至中性，除水干燥，得物料D；
[0013]S5：将POSS钠盐、丁二酰氯、物料D分别溶解于二氯甲烷中，在氮气氛中将POSS钠盐溶解液与丁二酰氯溶解液混合，在冰水浴中反应2～4h，再在室温下反应2～4h，然后加入物料D溶解液和三乙醇胺，在冰水浴、氮气氛中反应2～4h，再在室温下反应3h，产物过滤、洗涤至中性，除水干燥，即得POSS
‑
磷酸化植物油聚合物。
[0014]进一步，所述的步骤S1中，二乙醇胺的加入量为植物油质量的10～30％。
[0015]进一步，所述的步骤S1中，催化剂Ⅰ为醋酸硼氢化钠，其加入量为植物油质量的0.1～0.5％。
[0016]进一步，所述的步骤S2中，磷酸化试剂的制备方法为，将P2O5与体积分数为85％的磷酸溶液按照料液比为1:2～8混合均匀，升温至90～100℃，连续反应1～4h，然后降温至室温，即得；所述的磷酸化试剂的加入量为物料A质量的5～10％。
[0017]进一步，所述的步骤S3中，乙酸的加入量为物料B质量的1～10％；所述的催化剂Ⅱ为过氧化氢，其加入量为物料B质量的0.2～1％。
[0018]进一步，所述的步骤S4中，乙酸加入量为物料C质量的1～8％。
[0019]进一步，所述的步骤S5中，POSS钠盐、丁二酰氯、三乙醇胺、物料D的质量比为21～55:34～73:11～19:94～123。
[0020]进一步，所述的植物油为菜籽油、茶籽油、棕榈油、棉籽油中的一种。
[0021]一种能够提高硅酮胶用重质碳酸钙活化度的复合改性剂的使用方法，先将POSS
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磷酸化植物油聚合物加入粉料中，反应1～5分钟后，加入硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂，反应3～5分钟后，加入硬脂酸，继续反应1～10分钟。
[0022]本专利技术与现有技术相比的有益效果：
[0023]1、本专利技术的复合改性剂，能够在碳酸钙颗粒表面很快形成一层极薄的隔离油膜，隔离膜中的分子层的亲水基朝向碳酸钙颗粒，分子层与分子层间亲水基和疏水基互相接触但又不紧密联系，可以相互滑动，因此不但具有隔离作用，还具有较好的润滑性能，并通间力或氢键与溶液产缔合形立体屏障防止颗粒间接触聚集起粒间散作用。原料中，硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂通过与碳酸钙生成化学键的方式，其氧基对无机物具有反应性，有机官能基对硅酮胶有机物具有反应性或相容性，因此，当偶联剂介于无机和有机界面之间，可形成有机基体
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偶联剂
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无机基体的结合层，对其表面进行改性，能改善碳酸钙粉体填料在硅酮胶中的分散性及粘合力，改善碳酸钙粉体填料与硅酮胶之间的相容性，改善工艺性能和提高填充硅酮胶的机械、电学和耐气候等性能；钛酸酯偶联剂还具有提高碳酸钙粉体白度，使得制品色泽鲜艳的效果。铝酸酯偶联剂能够提高碳酸钙颗粒的活化度，并且具有良好的热稳定性和润滑性。硬脂酸分子结构一端为长链烷基，为亲油性基团，与高分子材料有很好的相容性，另一端为羧基，是亲水性基团，RCOO
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可与碳酸钙溶液中的Ca
2+
、CaHCO
3+
、CaOH
+
等反
应生成脂肪酸钙包覆在碳酸钙表面，使碳酸钙表面由亲水性变为亲油性；POSS
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磷酸化植物油聚合物，能够明显改善碳酸钙的分散性，多面体低聚倍半硅氧烷POSS临界表面张力小，具有良好的化学惰性和憎水性，更好的减小与隔离了碳酸钙颗粒之间的凝聚作用力，减少了团聚；而磷酸酯的引入，可以与碳酸钙颗粒表面的钙离子发生反应生成磷酸钙包覆在碳酸钙表面，从而达到表面改性功能，可提高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够提高硅酮胶用重质碳酸钙活化度的复合改性剂，其特征在于：包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸、POSS
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磷酸化植物油聚合物，所述的硅烷偶联剂的添加量为粉体质量的0.7～0.9％，所述的钛酸酯偶联剂的添加量为粉体质量的0.2～0.5％，所述铝酸酯偶联剂的添加量为粉体质量的0.3～0.5％，所述的硬脂酸的添加量为粉体质量的0.5～0.7％，所述的POSS
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磷酸化植物油聚合物的添加量为粉体质量的0.1～0.5％。2.根据权利要求1所述的能够提高硅酮胶用重质碳酸钙活化度的复合改性剂，其特征在于，所述的POSS
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磷酸化植物油聚合物的制备方法包括以下步骤：S1：将乙醇胺和催化剂Ⅰ加入到植物油中，升温至110～130℃，连续反应3～5h，然后降温至40～50℃，得物料A；S2：向物料A中加入磷酸化试剂，搅拌均匀，升温至60～80℃，保温反应3～5h，得物料B；S3：向物料B中加入乙酸、催化剂Ⅱ和过氧化氢，保温反应3～5h，将产物洗涤至中性，除水干燥，得物料C；S4：在45～55℃下，向物料C中加入乙酸，保温反应1～3h，将产物洗涤至中性，除水干燥，得物料D；S5：将POSS钠盐、丁二酰氯、物料D分别溶解于二氯甲烷中，在氮气氛中将POSS钠盐溶解液与丁二酰氯溶解液混合，在冰水浴中反应2～4h，再在室温下反应2～4h，然后加入物料D溶解液和三乙醇胺，在冰水浴、氮气氛中反应2～4h，再在室温下反应2～4h，产物过滤、洗涤至中性，除水干燥，即得POSS
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磷酸化植物油聚合物。3.根据权利要求2所述的能够提高硅酮胶用重质碳酸钙活化度的复合改性剂，其特征在于：所述的步骤S1中，二乙醇胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：广西贺州市科隆粉体有限公司，
类型：发明
国别省市：