一种活性碳酸钙的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种活性碳酸钙的制备方法，在含１００重量份碳酸钙的悬浮液中加入１～１０份脂肪酸、脂肪酸盐中一种或一种以上混合物、０．０５～５份的偶联剂，在６０－９０℃下改性０．５～５小时，制得活性碳酸钙。本发明专利技术制造工艺简单，性能稳定，制备的活性碳酸钙表面具有较好的疏水性，易于在橡胶、树脂中分散，提高了聚合物的综合性能，可用于橡胶、胶粘剂等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纳米碳酸钙的制备方法，尤其是涉及一种可用于提高橡胶、树脂 综合性能的活性碳酸钙的制备方法。
技术介绍
碳酸钙是一种重要的无机填料，由于价格低、原料广，广泛应用于橡胶、塑料、纸 张、涂料、胶黏剂、油墨等工业中。碳酸钙根据制备方法不同分为重质碳酸钙、轻质碳酸钙。 重质碳酸钙是用机械方法直接粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、白贝等而制得。轻质碳酸 钙是以石灰石为原料，经过煅烧制得生石灰，然后生石灰加水消化并吸收二氧化碳进行碳 化，最后脱水、干燥和粉碎制得。碳酸钙受粒径、晶形等因素的影响，同等质量的碳酸钙其比 表面积也不同。粒径越小，比表面积越大，越容易团聚；碳酸钙亲水疏油的表面特性，使其与 高分子材料相容性差，因此在加工中易形成不规则的聚集体，造成在高聚物内部分散不均 勻，从而产生界面缺陷，导致制品的性能降低。所以，人们采用各种方法对碳酸钙进行表面 有机化处理，又叫活化处理。目前，国内研究对碳酸钙的表面处理比较多样。中国专利CN1807519A采用不饱 和脂肪酸及其衍生物改性纳米碳酸钙制得了包覆一层不饱和脂肪酸及其衍生物的纳米碳 酸钙，应用于聚合物/无机纳米复合材料。单一型的表面活性剂在颗粒表面易造成统一分 子间因库仑斥力而相互排斥，使分子间出现一些空隙，导致吸附层较为疏松。同时，单一的 脂肪酸本身酸性过强，易使碳酸钙粉体成团、分散性不理想；脂肪酸酯类虽然可使碳酸钙表 面具有良好的外润滑能力，但这类材料往往与其他材料的相容性不好，本身活化性也不够。 中国专利CN1290935制得一种表面具有二氧化硅、有机酸、硅烷偶联剂的改性碳酸钙，并 用于聚合物组合物。但制造工序复杂，造成企业的生产成本增加。因此，研究一种复合型表面活性剂改性的、可以应用于多种领域的活性碳酸钙，既 可以提高碳酸钙与橡胶、树脂等有机高聚物分子间的相容性和补强性，又可以减少企业的 生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供制造工艺简单、性能稳定的。本专利技术的技术方案是在含100重量份碳酸钙的悬浮液中加入1 10份脂肪酸、 脂肪酸盐中一种或一种以上混合物、0. 05 5份的偶联剂，在60 90°C下改性0. 5 5小 时，制得活性碳酸钙。原料碳酸钙可以是重质碳酸钙、轻质碳酸钙，其平均粒径范围是0. 02 20 μ m。所用的脂肪酸、脂肪酸盐包括碳原子数6 24、特别是10 20的饱和或不饱和脂 肪酸、脂肪酸盐中的一种或一种以上的混合物。脂肪酸可选择十一烯酸、正庚酸、硬脂酸、棕 榈酸、二十二烷酸、癸酸、月桂酸、山嵛酸、油酸、芥酸、亚油酸、十三酸等，特别优选硬脂酸、 棕榈酸、月桂酸、油酸、亚油酸。脂肪酸盐可选择上述碳原子数6 24、特别是10 20的饱和或不饱和脂肪酸的钠盐、钾盐等碱金属盐。所用的偶联剂可以是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、 铝锆偶联剂、铝钛复合偶联剂、铝锆复合偶联剂中的一种或几种，优选含长碳链的偶联剂。 碳酸钙悬浮液的液体介质可以是水、酯类、酮类、醇类、芳香烃类中一种或几种；碳 酸钙悬浮液的质量浓度为0. 5% 60%。上述活性碳酸钙应用于橡胶组合物中，在天然橡胶、丁二烯橡胶中加入该活性碳 酸钙和机油、抗氧化剂、抗老化剂、硬脂酸、蜡等添加剂，硫、硫化助剂等硫化剂等其它助剂， 并混炼塑化，可显著提升制备材料的综合性能。上述活性碳酸钙应用于树脂组合物中，在环氧树脂中加入该活性碳酸钙和固化剂 等其它助剂，可提升制备材料的力学性能。本专利技术的有益效果是本专利技术制备的活性碳酸钙表面包覆了脂肪酸及偶联剂，使 其制备的活性碳酸钙表面具有较好的疏水性，易于在橡胶、树脂中分散，减少了纳米粒子的 团聚，增强了橡胶组合物、树脂组合物界面间的作用，提高聚合物的综合性能，本专利技术的活 性碳酸钙可用于橡胶、胶粘剂等领域。具体实施例方式以下结合具体实施例来对本专利技术作进一步说明，实施例1充分搅拌粒径为0.04 μ m的碳酸钙浆料(固含量8%)，加热到80°C。以该浆料中 的碳酸钙为100重量份，添加3重量份的通过氢氧化钠并在90°C下加热搅拌而皂化的硬脂 酸混合物，形成硬脂酸钠，添加0. 5重量份混合偶联剂，保温搅拌lh，最后过滤干燥粉碎，得 到本专利技术的活性碳酸钙。利用上述方法而得的活性碳酸钙以100份重量份橡胶17份的用量，配合到天然橡 胶、丁二烯橡胶中，按常规橡胶混炼法混炼，硫化和测试。橡胶组合物性能测定方法按GB/ T531-1999检测橡胶组合物的硬度；按GB/T 528-1998检测橡胶组合物的300%定伸、拉伸 强度、扯断伸长率；按GB/T 2942-1991检测橡胶组合物的H抽出；按GB/T 3512-2001检测 橡胶组合物的老化性能。实施例2充分搅拌粒径为0.04 μ m的碳酸钙浆料(固含量8%)，加热到80°C。以该浆料中 的碳酸钙为100重量份，添加3. 5重量份的通过氢氧化钠并在90°C下加热搅拌而皂化的硬 脂酸混合物，形成硬脂酸钠，添加0. 3重量份混合偶联剂，保温搅拌3h，最后过滤干燥粉碎， 得到本专利技术的活性碳酸钙。与实施例1 一样，以100份重量份橡胶17份的上述活性碳酸钙的用量，配合到天 然橡胶、丁二烯橡胶中，按常规橡胶混炼法混炼，硫化和测试。测定方法与实施例1 一样。实施例3充分搅拌粒径为0.04 μ m的碳酸钙浆料(固含量8 % )，加热到60°C。以该浆料 中的碳酸钙为100重量份，添加10重量份的通过氢氧化钠并在90°C下加热搅拌而皂化的 硬脂酸混合物，形成硬脂酸钠，添加0. 05重量份混合偶联剂，保温搅拌5h，最后过滤干燥粉 碎，得到本专利技术的活性碳酸钙。与实施例1 一样，以100份重量份橡胶17份上述活性碳酸钙的用量，配合到天然 橡胶、丁二烯橡胶中，按常规橡胶混炼法混炼，硫化和测试。测定方法与实施例1 一样。实施例4充分搅拌粒径为0.04 μ m的碳酸钙浆料(固含量8%)，加热到90°C。以该浆料中 的碳酸钙为100重量份，添加1重量份的通过氢氧化钠并在90°C下加热搅拌而皂化的硬脂 酸混合物，形成硬脂酸钠，添加5重量份混合偶联剂，保温搅拌0. 5h，最后过滤干燥粉碎，得 到本专利技术的活性碳酸钙。与实施例1 一样，以100份重量份橡胶17份上述碳酸钙的用量，配合到天然橡胶、 丁二烯橡胶中，按常规橡胶混炼法混炼，硫化和测试。测定方法与实施例1 一样。添加不同改性剂改性的碳酸钙的橡胶组合物的性能结果如表1所示权利要求，其特征在于在含100重量份碳酸钙的悬浮液中加入1～10份脂肪酸、脂肪酸盐中一种或一种以上混合物、0.05～5份的偶联剂，在60 90℃下改性0.5～5小时，制得活性碳酸钙。2.根据权利要求1所述的，其特征在于原料碳酸钙平均 粒径范围是0. 02 20 μ m。3.根据权利要求1所述的，其特征在于所述脂肪酸、脂肪 酸盐包括碳原子数6 24的饱和或不饱和脂肪酸中的一种或一种以上的混合物。4.根据权利要求1所述的，其特征在于所述偶联剂为硅 烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、铝锆偶联剂、铝钛复合偶联剂、铝 锆复合偶联剂中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的，其特征在于碳酸钙悬浮液 的液体介质是水、酯类、酮类、醇类、芳香烃类中一种或几种，碳酸钙悬浮液的质量浓度为 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活性碳酸钙的制备方法，其特征在于：在含１００重量份碳酸钙的悬浮液中加入１～１０份脂肪酸、脂肪酸盐中一种或一种以上混合物、０．０５～５份的偶联剂，在６０－９０℃下改性０．５～５小时，制得活性碳酸钙。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔丽丽，肖建平，李常林，郭安慧，陈祥芝，朱孝川，
申请(专利权)人：山东海泽纳米材料有限公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]