[發明專利]一種具有“殼—核”結構的塑料母料及專用樹脂的制備方法

無效

• 申請號: 200710009000.8
• 申請日: 2007-05-23
• 公開（公告）號: CN101070404A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發明（設計）人: 陳慶華;肖荔人;錢慶榮;陳藝蘭;游瑞云;劉欣萍;黃寶銓;許兢
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: C08K9/04
• 分類號: C08K9/04;C09C3/08;C08L23/06;C08L27/06;C08L23/12
• 代理公司: 福州元創專利代理有限公司
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及堿性無機粉體材料的表面處理方法，特別是涉及稀土助劑改性的具有“殼一核”結構的堿性無機材料塑料母料及專用樹脂的制備方法。

背景技術：

在塑料、橡膠、油墨和涂料以及各種復合材料加工過程中，為達到增量和降低成本的目的，大量使用了以碳酸鈣為代表的一類傳統型無機鈣鹽或其氧化物或含鈣堿性無機材料。近年來隨著復合材料的快速發展以及以石油為原料的合成樹脂量減價漲，要求人們在保證塑料、橡膠制品性能的同時，大量添加無機粉體填料，無任輕質碳酸鈣還是重質碳酸鈣，難以滿足使用者的要求。對無機粉體進行必要的改性以獲得高性能的活性填料已經成為近年來無機粉體材料的研究熱點。

碳酸鈣等無機粉體材料來源于自然回歸于自然，是可再生資源，環境協調性良好，與石化樹脂相比價格相對便宜，隨著無機粉體超細化和表面處理技術的飛速發展，合理使用不僅能降低成本，還可改善塑料性能或賦予新的功能，如塑料的阻燃性能和可環境消納性能等。

無機粉體改性塑料環境友好材料具備了經濟性、使用性、舒適性和環境協調性等4個基本特性，是一種典型的環境友好材料，目前無機粉體改性塑料已成為實現塑料與環境協調發展主導產品。

對無機粉體的改性研究，日本起步于20世紀的20年代，在國際上處于領先的地位，美國在這一方面的研究也非常的活躍，尤其是各種偶聯劑研制成功后對活性碳酸鈣及其在塑料、橡膠、涂料在工業上的應用起到積極的推動作用。20世紀80年代未，我國以黃銳、章文貢等為代表的改性塑料專家開發了一系列“無機填充型多功能改性塑料填充母料”，使我國無機粉體改性塑料技術處于國際先進水平的地位。但早期的研究主要是應用微納米碳酸鈣，近年來滑石粉、白云石等特殊結構的填料也被開發用于提高材料的韌性，而氫氧化鎂、氫氧化鋁即被用于開發綠色無鹵阻燃材料。然而無機粉體氧化鈣是堿性物質，在空氣中易吸收水分，容易和二氧化碳等酸性物質起反應。如果將氧化鈣填充到塑料中，不僅可吸收加工過程的水份，在塑料使用廢棄后可吸收水和二氧化碳，致使無機粉體從塑料中脫落，還能在后期焚燒處理中吸收尾氣，減少有害氣體的產生量，這將使塑料具有一定的可環境消納性能。氫氧化鈣(Ca(OH)₂)能與許多酸性氣體發生反應，在有毒有害氣體泄漏、固廢焚燒尾氣吸收、消毒殺菌等環境保護和水處理領域發揮著很大作用。如果能成功地將它們大量地添加到塑料中，作為塑料的可環境消納助劑使用，可在聚烯烴塑料廢棄物處理時，具有一定的可環境消納性能，如酸性崩解性、促進焚燒、防止有害氣體的產生等。具體公開的成果有：楊玲敏在《天津橡膠》(1998，1：4-10)中發表了“干燥劑-油性氧化鈣用于橡膠和塑料中”；吳學斌等在《新疆化工》(2003，2：12-14)發表了新材料氧化鈣在輪胎中的應用研究；福建師范大學許兢等在《塑料加工》(2004，39(2)：35-38)發表了“納米氫氧化鈣在可環境消納塑料中的應用研究”；劉欣萍等在《福建師范大學學報》(2006，22(3)：68-70，117)發表了“無機粉體氧化鈣改性聚乙烯的應用研究”，并在《化工新型材料》(2006，34(1)：61-62，71)發表了“膠囊化氫氧化鈣改性PVC的研究”。涉及的專利技術有：閆萬琪的“塑料消泡母料的制備方法”(200410012555.4，CN1616533，2005-05-18)等。

從已見的有關氧化鈣和氫氧化鈣作應用于塑膠方面公開文獻看，氧化鈣和氫氧化鈣作為堿性無機粉體在塑料中多是用作吸水母料，把其作為改性基體樹脂的填充母料卻鮮見研究報道。工業上填充在塑料中的碳酸鈣需經過石灰石煅燒后得到氧化鈣，氧化鈣再經過消化、碳化才能得到所需的輕鈣，若直接把石灰石煅燒后所得氧化鈣填充到塑料中，既簡化了工藝，又可以節約能源，大大提高了社會和經濟效益。氧化鈣經過消化就可以得到氫氧化鈣，氫氧化鈣屬于堿性氫氧化物，結構和性質類似于Mg(OH)₂，Al(OH)₃，因而可以考慮其作為填充母料和可環境消納母料，也可作為阻燃母料使用。

如何開發出“經濟性、功能性和環保性協調統一的專用樹脂”，無機粉體改性塑料是實現其經濟和環保性的最佳手段。稀土元素是位于元素周期表中第三族、第六周期中的鑭系元素，也包括性質相似的鈧和釔在內的各種元素。由于其具有4fx5d16s2特殊的電子層結構，電價高、半徑大、極化力強、化學性質活潑及能水解等性質，故其應用十分廣泛。利用稀土改性無機粉體實現無機粉體的多功能化比通過橡膠改性有其明顯的技術優勢，同時更具有中國特色。

發明內容