一种聚酯族降解塑料专用纳米碳酸钙的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚酯族降解塑料专用纳米碳酸钙的制备方法，该制备方法采用锆醇化合物作为晶型控制剂能够有效避免因晶体控制剂残留而导致纳米碳酸钙吸湿率高的问题；在碳酸化反应的后期加入缔合型聚氨酯增稠剂，利用聚氨酯构建的水性触变网络替代碳酸钙表面的氢键网络，能够有效减少晶体生成的团聚现象，从而避免因团聚现象而导致纳米碳酸钙含水率高的现象；同时本发明专利技术在压滤过程中采用非质子溶剂对滤饼进行多次洗涤，能够将纳米碳酸钙滤饼残留的氢键网络体系尽可能祛除，减少滤饼烘干过程引发的毛细孔效应，以进一步提高纳米碳酸钙成品的烘干效率，实现在常规的干燥设备和制备体系中能够生产出水分含量小于0.1％的纳米碳酸钙的技术效果。碳酸钙的技术效果。碳酸钙的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种聚酯族降解塑料专用纳米碳酸钙的制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种聚酯族降解塑料专用纳米碳酸钙的制备方法。

技术介绍

[0002][0003]中国作为世界上最大的塑料制品生产和消费国家，必须要重视“白色污染”的问题,禁塑令下，可降解塑料行业有望快速放量。我们依据各省市禁塑政策执行时间表和执行力度，以及海外可降解塑料发展历程，预测了我国未来10年可降解塑料的需求变化。到2025年，预计我国可降解塑料需求量可到238万吨，市场规模可达477亿元；到2030年，预计我国可降解塑料需求量可到428万吨，市场规模可达855亿元。我国可降解塑料市场空间巨大。
[0004]随着各地限塑令的紧缩，以PLA、PBAT为主的聚酯族生物可降解环保材料迎来的新的发展和机遇。生物可降解塑料是指一类可在工业或城市堆肥设施中，通过微生物作用，分解成二氧化碳和水的高分子材料。按照合成的方式与原料来源的不同，生物可降解塑料可以分为生物基可降解塑料和石油基可降解塑料。但以现有的技术而言，PLA、PBAT等主体材料因缺乏足够的韧性和挺性而难以在现实使用中进行大量推广。常规的纳米材料如二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛、硫酸钡等由于缺乏可降解性和环保性，在降解塑料领域的应用备受质疑。
[0005]纳米碳酸钙是一种无毒、环保的可降解无机材料，在聚合受到应力作用时，纳米粒子与聚合物基体材料的脱粘能够引发空洞化而吸收能量，从而可以有效改善复合材料的力学性能，是降解塑料中最有应用前景的一款增强增韧改性剂。但普通纳米碳酸钙由于制备技术的限制，只能控制在0.2
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0.6％之间，这无疑会导致聚酯族降解塑料在加工过程中由于微量水分的存在而降解，这就要求在纳米碳酸钙制备技术上进一步优化改进。
[0006]中国专利技术专利CN112646235公开了一种用于可降解塑料薄膜的新型纳米碳酸钙及其制备方法，包括以下重量份的原料：碳酸钙7
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10份，氧化钙3
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5，石墨烯3
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9份，三元乙丙橡胶3
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7份，偶联剂2
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6份，活化剂8
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14份，离子液体1
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5 份，聚乙烯蜡碳酸钙母粒3
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8份，水适量。该专利公开的技术难以被人接受和认可，更多地像拼接乱凑的助剂混搭，作为化工技术人员应该清楚，氧化钙会与水发生剧烈化学反应，而三元乙丙橡胶、聚乙烯蜡碳酸钙母粒均具有较高的熔点，它们将以何种形式与碳酸钙混合也不得而知。
[0007]中国专利技术专利CN211575752公开了一种低含水率纳米碳酸钙干燥装置，该专利主要是用物理方式实现干燥，具有较好的节能减耗功能，但从根本上无法降低纳米碳酸钙真正的水分。因为纳米碳酸钙在干燥过程中由于毛细孔效应，当水分降低到0.3％以下时，常规的物理方式是无法实现脱水的。
[0008]综上所述，为了使纳米碳酸钙成功应用于降解塑料领域，控制低水分和低吸湿率是前提的技术手段。

技术实现思路

[0009]本专利技术为了解决现有技术中纳米碳酸钙因含水率及吸湿率高导致其水分含量无法降低到0.3％以下的技术问题；提出了一种聚酯族降解塑料专用纳米碳酸钙的制备方法，以实现有效降低纳米碳酸钙含水率和吸湿率，且产品最终水分含量低于0.1％的技术效果。
[0010]本专利技术为达到上述目的，采用如下技术方案：
[0011]一种聚酯族降解塑料专用纳米碳酸钙的制备方法，包括如下步骤：
[0012]1)将石灰石置于立窑煅烧，煅烧温度为950
‑
1150℃；煅烧完成后将石灰与自来水按质量比为1：5进行混合消化反应，经旋液分离器过筛除杂后得到氢氧化钙浆液；
[0013]2)将步骤1)的氢氧化钙浆液浓度调整至6
‑
8％，温度控制为25
‑
30℃，然后加入锆醇化合物作为晶型控制剂搅拌混合均匀；
[0014]3)将步骤2)的氢氧化钙浆液输送至膜分散碳化装置并通入二氧化碳气体进行碳酸化反应，其中膜分散碳化装置的膜孔孔径为0.3
‑
0.8mm；当膜分散碳化装置内反应体系中的电导率下降至5ms/cm时，停止通入二氧化碳气体，加入缔合型聚氨酯增稠剂，然后继续通入二氧化碳气体进行碳酸化反应至浆液pH≤7.0，得碳酸钙浆液；
[0015]4)将步骤3)的碳酸钙浆液输送至活化釜进行二次表面改性得改性碳酸钙浆液；
[0016]5)将步骤4)的改性碳酸钙浆液进行压滤脱水得滤饼，然后采用非质子溶剂对滤饼进行加压洗涤3
‑
5次；洗涤后的溶剂进入蒸馏系统蒸干水分后回用；
[0017]6)将步骤5)中洗涤后的滤饼进行破碎、烘干、粉碎分级即可。
[0018]本专利技术通过采用锆醇化合物作为晶型控制剂能够促进碳酸钙晶体{104}晶面的再生长，同时在完成碳酸化反应后锆醇化合物不会残留在纳米碳酸钙成品表面，因此能够有效避免因晶体控制剂残留而导致纳米碳酸钙吸湿率高的问题；本专利技术在碳酸化反应的后期(即电导率开始下降至5ms/cm时)加入缔合型聚氨酯增稠剂，利用聚氨酯构建的水性触变网络替代碳酸钙表面的氢键网络，能够有效减少晶体生成的团聚现象，从而避免因团聚现象而导致纳米碳酸钙含水率高的现象；同时本专利技术在压滤过程中采用非质子溶剂对滤饼进行多次洗涤，能够将纳米碳酸钙滤饼残留的氢键网络体系尽可能祛除，减少滤饼烘干过程引发的毛细孔效应，以进一步提高纳米碳酸钙成品的烘干效率，实现在常规的干燥设备和制备体系中能够生产出水分含量小于0.1％的纳米碳酸钙。
[0019]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0020]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤2)中锆醇化合物的加入量为氢氧化钙干基量的1.0
‑
2.0％。
[0021]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤2)中锆醇化合物为丙醇锆或丁醇锆中的任意一种或这两种以任意配比混合而成的混合物。
[0022]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤3)中缔合型聚氨酯增稠剂的加入量为氢氧化钙干基量的2.0
‑
3.0％。
[0023]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤3)中缔合型聚氨酯增稠剂为非离子型缔合型聚氨酯增稠剂，有效成分浓度≥40％，粘度≤14000cp。
[0024]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤4)中二次表面改性的方法为：将碳酸钙浆液输送至活化釜并加热至90℃，然后加入低碳链饱和脂肪酸进行一次表面改性，改性时间为20
‑
40分钟；接着再加入环氧树脂进行二次表面改性，改性时间为30
‑
45分钟。
[0025]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述低碳链饱和脂肪酸的加入量为碳酸钙浆液干基量的0.5
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1.0％，所述环氧树脂的加入量为碳酸钙浆液干基量的2.0
‑
3.5％。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚酯族降解塑料专用纳米碳酸钙的制备方法，包括如下步骤：1)将石灰石置于立窑煅烧，煅烧温度为950
‑
1150℃；煅烧完成后将石灰与自来水按质量比为1：5进行混合消化反应，经旋液分离器过筛除杂后得到氢氧化钙浆液；2)将步骤1)的氢氧化钙浆液浓度调整至6
‑
8％，温度控制为25
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30℃，然后加入锆醇化合物作为晶型控制剂搅拌混合均匀；3)将步骤2)的氢氧化钙浆液输送至膜分散碳化装置并通入二氧化碳气体进行碳酸化反应，其中膜分散碳化装置的膜孔孔径为0.3
‑
0.8mm；当膜分散碳化装置内反应体系中的电导率下降至5ms/cm时，停止通入二氧化碳气体，加入缔合型聚氨酯增稠剂，然后继续通入二氧化碳气体进行碳酸化反应至浆液pH≤7.0，得碳酸钙浆液；4)将步骤3)的碳酸钙浆液输送至活化釜进行二次表面改性得改性碳酸钙浆液；5)将步骤4)的改性碳酸钙浆液进行压滤脱水得滤饼，然后采用非质子溶剂对滤饼进行加压洗涤3
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5次；洗涤后的溶剂进入蒸馏系统蒸干水分后回用；6)将步骤5)中洗涤后的滤饼进行破碎、烘干、粉碎分级即可。2.根据权利要求1所述的一种聚酯族降解塑料专用纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中锆醇化合物的加入量为氢氧化钙干基量的1.0
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2.0％。3.根据权利要求1所述的一种聚酯族降解塑料专用纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中锆醇化合物为丙醇锆或丁醇锆中的任意一种或这两种以任意配比混合而成的混合物。4.根据权利要求1所述的一种聚酯族降解塑料专用纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中缔合型聚氨酯增稠剂的加入量为氢氧化钙...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜干才，吴明，
申请(专利权)人：广西民泰纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：