[發明專利]一種活性碳酸鈣的制備方法

無效

• 申請號: 201010226648.2
• 申請日: 2010-07-14
• 公開（公告）號: CN101967309A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 崔麗麗;肖建平;李常林;郭安慧;陳祥芝;朱孝川
• 申請（專利權）人: 山東海澤納米材料有限公司
• 主分類號: C09C1/02
• 分類號: C09C1/02;C09C3/08;C09C3/12;C08L7/00;C08L9/00;C08L63/00;C08K9/04;C08K9/06;C08K3/26
• 代理公司: 泰安市泰昌專利事務所 37207
• 代理人: 姚德昌

技術領域

本發明涉及一種納米碳酸鈣的制備方法，尤其是涉及一種可用于提高橡膠、樹脂綜合性能的活性碳酸鈣的制備方法。

背景技術

碳酸鈣是一種重要的無機填料，由于價格低、原料廣，廣泛應用于橡膠、塑料、紙張、涂料、膠黏劑、油墨等工業中。碳酸鈣根據制備方法不同分為重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣。重質碳酸鈣是用機械方法直接粉碎天然的方解石、石灰石、白堊、白貝等而制得。輕質碳酸鈣是以石灰石為原料，經過煅燒制得生石灰，然后生石灰加水消化并吸收二氧化碳進行碳化，最后脫水、干燥和粉碎制得。碳酸鈣受粒徑、晶形等因素的影響，同等質量的碳酸鈣其比表面積也不同。粒徑越小，比表面積越大，越容易團聚；碳酸鈣親水疏油的表面特性，使其與高分子材料相容性差，因此在加工中易形成不規則的聚集體，造成在高聚物內部分散不均勻，從而產生界面缺陷，導致制品的性能降低。所以，人們采用各種方法對碳酸鈣進行表面有機化處理，又叫活化處理。

目前，國內研究對碳酸鈣的表面處理比較多樣。中國專利【CN1807519A】采用不飽和脂肪酸及其衍生物改性納米碳酸鈣制得了包覆一層不飽和脂肪酸及其衍生物的納米碳酸鈣，應用于聚合物/無機納米復合材料。單一型的表面活性劑在顆粒表面易造成統一分子間因庫侖斥力而相互排斥，使分子間出現一些空隙，導致吸附層較為疏松。同時，單一的脂肪酸本身酸性過強，易使碳酸鈣粉體成團、分散性不理想；脂肪酸酯類雖然可使碳酸鈣表面具有良好的外潤滑能力，但這類材料往往與其他材料的相容性不好，本身活化性也不夠。中國專利【CN1290935】制得一種表面具有二氧化硅、有機酸、硅烷偶聯劑的改性碳酸鈣，并用于聚合物組合物。但制造工序復雜，造成企業的生產成本增加。

因此，研究一種復合型表面活性劑改性的、可以應用于多種領域的活性碳酸鈣，既可以提高碳酸鈣與橡膠、樹脂等有機高聚物分子間的相容性和補強性，又可以減少企業的生產成本。

發明內容

本發明的目的是：提供制造工藝簡單、性能穩定的一種活性碳酸鈣的制備方法。

本發明的技術方案是：在含100重量份碳酸鈣的懸浮液中加入1～10份脂肪酸、脂肪酸鹽中一種或一種以上混合物、0.05～5份的偶聯劑，在60～90℃下改性0.5～5小時，制得活性碳酸鈣。

原料碳酸鈣可以是重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣，其平均粒徑范圍是0.02～20μm。

所用的脂肪酸、脂肪酸鹽包括碳原子數6～24、特別是10～20的飽和或不飽和脂肪酸、脂肪酸鹽中的一種或一種以上的混合物。脂肪酸可選擇十一烯酸、正庚酸、硬脂酸、棕櫚酸、二十二烷酸、癸酸、月桂酸、山萮酸、油酸、芥酸、亞油酸、十三酸等，特別優選硬脂酸、棕櫚酸、月桂酸、油酸、亞油酸。脂肪酸鹽可選擇上述碳原子數6～24、特別是10～20的飽和或不飽和脂肪酸的鈉鹽、鉀鹽等堿金屬鹽。

所用的偶聯劑可以是硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、硼酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、鋁鋯偶聯劑、鋁鈦復合偶聯劑、鋁鋯復合偶聯劑中的一種或幾種，優選含長碳鏈的偶聯劑。

碳酸鈣懸浮液的液體介質可以是水、酯類、酮類、醇類、芳香烴類中一種或幾種；碳酸鈣懸浮液的質量濃度為0.5％～60％。

上述活性碳酸鈣應用于橡膠組合物中，在天然橡膠、丁二烯橡膠中加入該活性碳酸鈣和機油、抗氧化劑、抗老化劑、硬脂酸、蠟等添加劑，硫、硫化助劑等硫化劑等其它助劑，并混煉塑化，可顯著提升制備材料的綜合性能。

上述活性碳酸鈣應用于樹脂組合物中，在環氧樹脂中加入該活性碳酸鈣和固化劑等其它助劑，可提升制備材料的力學性能。

本發明的有益效果是：本發明制備的活性碳酸鈣表面包覆了脂肪酸及偶聯劑，使其制備的活性碳酸鈣表面具有較好的疏水性，易于在橡膠、樹脂中分散，減少了納米粒子的團聚，增強了橡膠組合物、樹脂組合物界面間的作用，提高聚合物的綜合性能，本發明的活性碳酸鈣可用于橡膠、膠粘劑等領域。

具體實施方式

以下結合具體實施例來對本發明作進一步說明，

實施例1

充分攪拌粒徑為0.04μm的碳酸鈣漿料(固含量8％)，加熱到80℃。以該漿料中的碳酸鈣為100重量份，添加3重量份的通過氫氧化鈉并在90℃下加熱攪拌而皂化的硬脂酸混合物，形成硬脂酸鈉，添加0.5重量份混合偶聯劑，保溫攪拌1h，最后過濾干燥粉碎，得到本發明的活性碳酸鈣。