[發明專利]高效多功能復合增強劑及其制備方法

在審

• 申請號: 200910010550.0
• 申請日: 2009-03-01
• 公開（公告）號: CN101514247A
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發明（設計）人: 李春成;王宗霞;于清利;李偉;李金芳;李燁
• 申請（專利權）人: 大連天元精細化工有限公司
• 主分類號: C08K9/04
• 分類號: C08K9/04;C08K9/06;C08K3/26;C08K3/36;C08L27/06;C09C1/02;C09C3/12
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技術領域

本發明涉及一種塑料添加劑，特別是聚氯乙烯(以下簡稱PVC)的添加劑。

背景技術

本領域的技術人員都知道，作為型材用的聚氯乙烯樹脂的添加劑主要是碳酸鈣。它的缺點是：由于無機粒子表面能較高，粒子之間易于團聚，與PVC樹脂不相容，且親水，當其加入聚氯乙烯樹脂中時，會導致PVC產品韌性、強度、白度大幅度下降，材料易粉化，PVC制品難于加工，制成門窗后經過紫外線和紅外線作用，一兩年內門窗變形、變色，嚴重影響門窗的使用安全、使用壽命以及美觀性。因此需要對碳酸鈣粒子進行改性處理。目前，與這相關的研究結果很多，如在2003年12月24日發明專利公報上公開的《一種改善納米碳酸鈣粒子疏水性的表面處理方法》(申請號02121034.9)，其主要內容是：采用乳液聚合得到的丙烯酸酯類共聚物乳液作為表面改性劑在攪拌條件下對納米碳酸鈣漿處理，其特征是：A乳液聚合過程：乳化劑的用量占單體總用量的1-2％，軟單體(丙烯酸乙酯或丙烯酸正丁酯或丙烯酸2-乙基己酯)與硬單體(甲基丙烯酸甲酯)重量份數比為13∶7-10∶10，第三組分酸占單體總用量的0.5-3％，B表面處理過程：將丙烯酸酯類共聚物乳液在攪拌的條件下滴加到納米碳酸鈣粒子漿液中，控制乳液與納米碳酸鈣粒子漿液固含量之比為1∶9-2∶8，滴加完畢繼續攪拌至納米碳酸鈣粒子全部被包覆。上述專利其納米碳酸鈣粒子表面雖包覆有丙烯酸酯類共聚物，但它只是普通的丙烯酸酯類，作用僅限于消除碳酸鈣的團聚并改善它的疏水性，不能同步提高PVC樹脂的強度和韌性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可以同步提高PVC樹脂的強度、韌性以及白度的高效多功能復合增強劑及其制備方法。本發明主要是：它是一種以輕質碳酸鈣(CaCO₃)、納米碳酸鈣(CaCO₃)及層狀無機粉體等無機粒子為核體材料，在它們表面包覆有高柔超低玻璃化溫度彈性體乳液、硬脂酸鹽及硅烷的復層核殼粒子，并且上述彈性體又與包覆在無機粒子表面的有機鹽發生絡合反應，使核體上的復層為絡合物過渡層。

一、本發明所采用的原料及質量比如下：

1、核體材料：

①輕質碳酸鈣(粒徑在0.2-48μm)???60-80份，其為核體的基本材料。

②納米碳酸鈣(粒徑在0.03-0.15μm)12-20份，由于其粒徑小，發揮體積效應，填充于層狀無機粉體中。

③層狀無機粉體(微米級)??????????8-20份，該層狀無機粉體為滑石粉，其中可包藏有更微小的碳酸鈣粒子，用于提高拉伸和剪切強度。

2、微合金元素的有機鹽即硬脂酸鹽，如硬脂酸鈉、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸錫、硬脂酸鋇，其可以是一種單獨使用，也可以是幾種聯合使用，其用量與核體材料的用量有如下比例關系，即核體材料∶硬脂酸鹽＝100∶0.02-3.5。該硬脂酸鹽的作用是與彈性體形成絡合物，以便與PVC結合牢固同時又提高其韌性。

3、硅烷(乙烯基三乙酰氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷等)，其用量與核體材料的用量有如下比例關系，即核體材料∶硅烷＝100∶0.01-1.0，該硅烷包膜于核體表層，用于調整產品化學穩定性、加工工藝性和耐候性。

4、乳液為低溫丙烯酸酯防水乳液(專利號：ZL2003101191417)與水的混合物，(為便于理解，將低溫丙烯酸酯防水乳液簡稱為低溫丙烯酸酯)，上述低溫丙烯酸酯用量與核體材料的用量有如下比例關系，即核體材料∶低溫丙烯酸酯＝100∶4.0-21.5，同時低溫丙烯酸酯與水混合制成的乳液，兩者的用量有如下比例關系，低溫丙烯酸酯∶水＝100∶20-30。上述低溫丙烯酸酯為高柔超低玻璃化溫度彈性體，用其作為核材料的表面改性劑，不僅包覆于核體表面，使粒子與PVC良好相容和優異的疏水性，而且其超低玻璃化溫度(≤-40℃)及高分子量(90000～120000)使成膜速度快、強韌度高，與PVC相容，熔體黏度較低(但高于基體)。

二、本發明產品的制備方法：

1、熱混：將核體材料輕質碳酸鈣、納米碳酸鈣、層狀無機粉體及硬脂酸鹽和硅烷加入高速混合機中，以600-900轉/分的轉速攪拌，升溫至50-80℃，混合30-40分鐘，再加入低溫丙烯酸酯與水混合的乳液，溫度控制在95-125℃，反應0.5-1.5小時。作用是微米級顆粒在高速攪拌運動時獲得的動能很大，足以帶動表面改性劑在顆粒間的分散，實現表面改性劑在微米、亞微米級顆粒和層狀結構無機粉體表面的均勻包覆，并形成絡合物復層。