[發明專利]一種表面改性納米碳酸鈣及其制備方法

有效

• 申請號: 201310117276.3
• 申請日: 2013-04-07
• 公開（公告）號: CN103224648A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 席文峰;彭妮;彭萍
• 申請（專利權）人: 宜春市科遠化工有限公司
• 主分類號: C08K9/10
• 分類號: C08K9/10;C08K3/26;C08F220/18;C08F220/14;C08F220/06;C08L27/06
• 代理公司: 宜春贛西專利代理事務所 36121
• 代理人: 朱兵

技術領域：本發明涉及一種納米碳酸鈣及制備方法，特別是一種表面改性納米碳酸鈣及其制備方法。

背景技術：納米碳酸鈣，又稱超細碳酸鈣，粒度介于0.01-0.1μm之間，其晶體結構和表面電子結構發生變化，產生了普通碳酸鈣不具有的量子效應，小尺寸效應，表面效應和宏觀量子效應。

聚氯乙烯PVC是目前應用最廣，產量最大的高分子熱塑性材料。在改善和提高塑料的性能中，強度和韌性是兩項最重要的力學指標；研究表明：橡膠能有效增韌，但會造成強度和剛度的大幅下降；無機填料能有效地增強，但往往會造成沖擊韌性的的明顯下降。因此，如何獲得綜合性能優良的高分子材料聚氯乙烯產品，實現同時增韌增強與增剛改性，一直是高分子材料科學研究的一個重要課題，也是提高聚氯乙烯使用性能的一個重要指標。

碳酸鈣作為塑料加工過程中用量最大的一種無機粉體填料，其在PVC管材和型材的生產應用中使用最多，一般普通的碳酸鈣或納米碳酸鈣粒子表面具有親水性，其在高分子材料中不能很好分散，需要對其表面進行改性，以改善其與高分子材料的相容性。如中國專利01127980X的《一種表面改性的納米碳酸鈣的制備方法》其是利用氧化鈣和二氧化碳合成納米碳酸鈣的反應過程中加入飽和脂肪酸鈉鹽等，以對納米碳酸鈣的表面進行改性，但其改性應用效果仍存在不足。

在對于聚氯乙烯的加工過程中，無機粉體粒子納米碳酸鈣的粒徑越小，其填充塑料的力學性能越好，制品表面的光澤度和細膩程度也越好。但是，由于納米碳酸鈣容易形成大大小小的凝聚體，即形成二次粒子，不僅不能顯現出優異的納米效應，還有可能成為材料內部缺陷，造成填充塑料性能的劣化。因此，需要對納米碳酸鈣的表面進改性處理，使其達到對PVC具有增韌增強的雙重功效。

發明內容：本發明就是要提供一種表面改性納米碳酸鈣及其制備方法，其對納米碳酸鈣的表面進行改性，改性后的納米碳酸鈣，用于高分子熱塑材料PVC填料添加劑，能大幅改善PVC性能，大大提高了其沖擊韌性，增強了改性后的PVC材料的剛性，耐熱生和加工性。

本發明一種表面改性納米碳酸鈣，包括納米碳酸鈣及包裹于其表面的聚合物粒子，所述聚合物粒子由下述質量比組分MMA：EA：AA：乳化劑：BPO：H₂O＝45-50：50-60：2-3：4-5：1.6-2：100-250制成。

本發明一種表面改性納米碳酸鈣，優選控制聚合物粒子和納米碳酸鈣組成的質量比為1：10-15。

本發明所述聚合物粒子為半透明分散液，控制其粒徑為10-50nm,聚合物粒子的固體含量為30-35Wt%。

本發明優選所述的H₂O為無離子水。

本發明優選所述的乳化劑為十二烷基硫酸鈉或十二烷基磺酸鈉。

一種實現本發明表面改性納米碳酸鈣的制備方法，包括聚合物粒子的制備及將聚合物粒子包裹于納米碳酸鈣表面；1）、聚合物粒子的制備：a）、將下述各組分按如下質量比配備，MMA：EA：AA：乳化劑：BPO：H₂O＝45-50：50-60：2-3：4-5：1.6-2：100-250，

b）、把上述組分中的水及乳化劑，先加入反應裝置中，然后加入其余各組分，加熱攪拌，控制反應溫度為50-70℃,于常溫常壓下，反應2-3小時，制得制聚合物粒子的固體含量為30-35Wt%，粒徑為10-50nm聚合物粒子的半透明分散液半成品；

2）、表面改性納米碳酸鈣的制備：將1）步制備的聚合物粒子的半透明分散液半成品和納米碳酸鈣按質量比為1：10-15混合，攪拌均勻，然后干燥，過篩得表面改性納米碳酸鈣產品。

本發明方法生產的納米碳酸鈣產品，添加于高分子的熱塑性材料如PVC中，可大幅度的改善PVC的增韌生及增剛改性，即在提高改性后的PVC材料的沖擊韌性的情況下，同時保持其加工強度，既提高了材料的剛性，耐熱性又使其加工性能得到改善。

本發明方法生產的納米碳酸鈣物理性能如下表1：

表1