[發明專利]一種硅酸鈣/聚烯烴復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201410712411.3
• 申請日: 2014-11-30
• 公開（公告）號: CN104403198A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 伍澤廣
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08K9/06;C08K9/04;C08K9/08;C08K3/34;C08J3/22;C09C1/28;C09C3/12;C09C3/08;C09C3/10;C09C3/04
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

技術領域

本發明涉及硅酸鈣用于塑料填料的技術領域，特別涉及活性硅酸鈣母粒的制備方法。

背景技術

無機礦物粉體填料是現在塑料行業僅次于樹脂的第二大消費原料，增加礦物粉體用量，節約樹脂原料，開發具有特種功能性、高附加值的塑料產品，是塑料行業的發展趨勢。利用粉煤灰脫硅產物—硅酸鈉溶液水熱合成的硅酸鈣產品具有質輕、低密度、蓬松多孔、高吸附和比表面積大等特性。利用其制備橡膠、塑料復合材料產品的生產過程中，具有較強自吸性，使生產過程中無煙，無氣，無味，做到清潔生產。

目前國際上關于硅酸鈣/聚合物復合材料的報道較少，主要有：法國巴黎高等物理化學學院曾報道利用自制的兩種硅烷偶聯劑對硅酸鈣表面進行了改性處理，在聚合物和硅酸鈣之間形成新的化合鍵，制備出改性硅酸鈣。加拿大國家研究委員會曾在硅酸鈣的沉淀過程中加入不同濃度的PVA溶液制備硅酸鈣/聚乙烯醇納米復合材料。巴西圣保羅大學研究了聚二烯丙基二甲基氯化銨/硅酸鈣復合材料，研究發現，硅酸鈣的填充有利于聚合物彈性和硬度提高。通過上述文獻分析，目前國外對于硅酸鈣/聚合物復合材料的研究主要集中在復合材料的制備上，且以極性聚合物或親水性聚合物居多。且上述報道中的硅酸鈣均為天然硅灰石型的，而以粉煤灰為原料制備的質輕、多孔活性硅酸鈣，及其在復合材料領域中的應用只有本發明人及其團隊的發明CN201310090597公開的一種活性硅酸鈣/橡膠復合材料及其制備方法，在橡膠混煉過程中，每100份橡膠基體中加入20～65份的活性硅酸鈣，能提高橡膠的拉伸性能、彈性、伸長率，降低生產成本；CN201310183476公開的一種硅酸鈣母粒的制備方法，提供的硅酸鈣母粒的制備方法，采用偶聯劑對硅酸鈣進行處理，使硅酸鈣具有活性，使硅酸鈣能更好的與塑料基體相容并分散均勻。CN201410095886公開的一種合成多孔硅酸鈣改性粉體填充聚乙烯包裝板材的制備方法，該制備方法選用合成多孔硅酸鈣粉體為主要材料，將其經過干燥、成核能力的減弱和抗氧性能的提高、表面的硅烷偶聯劑改性、表面的自組裝、潤滑改性后制備成合成多孔硅酸鈣改性粉體，然后將合成多孔硅酸鈣改性粉體與聚乙烯經過熱切雙階擠出機和板材成型擠出機生產線制備成合成多孔硅酸鈣改性粉體填充聚乙烯包裝板材，但是上述幾種方法均存在改性工藝復雜，硅酸鈣與聚合物基體相容性和結合力差，高加填后制品強度性能下降等問題。

本發明將大宗工業固體廢棄物粉煤灰脫硅產物水熱合成的硅酸鈣粉體用于制備硅酸鈣/聚烯烴復合材料，能夠起到節約原料、降低成本、清潔生產等作用，為聚烯烴復合材料的規模化工業應用和未來發展，開辟了一條新的途徑。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種硅酸鈣/聚烯烴復合材料的制備方法，解決目前硅酸鈣改性工藝復雜，硅酸鈣與聚合物基體相容性和結合力差，高加填后制品強度性能下降等問題。

本發明的技術方案為：

一種硅酸鈣/聚烯烴復合材料的制備方法，包含如下步驟：

(1)將硅酸鈣粉體進行研磨，使硅酸鈣粉體粒徑更加均勻，硅酸鈣粉體的平均粒徑控制在800～2000目；

(2)對磨細后的硅酸鈣粉體進行活化改性：用偶聯劑、相容劑和潤滑劑與硅酸鈣粉體按比例進行配料，加入高速混合機內，在70～110℃條件下進行高速混合攪拌30～90min，得到活性硅酸鈣粉體；

(3)在活性硅酸鈣中按活性硅酸鈣與聚烯烴樹脂100質量份：60～100質量份的比例添加聚烯烴樹脂，在70～110℃條件下在高速混合機內繼續高速混合攪拌10～60min，將硅酸鈣/聚烯烴混合物擠出，得硅酸鈣/聚烯烴母粒；

(4)然后按聚烯烴樹脂與硅酸鈣100質量份：30～75質量份的比例，對硅酸鈣/聚烯烴母粒補充聚烯烴樹脂，混合均勻后，經過成型工藝制得硅酸鈣/聚烯烴復合材料。

進一步地，所述的偶聯劑、潤滑劑、相容劑的用量分別為硅酸鈣粉體質量的0.01％-20％、0.5～10％、0.05～5％；優選為0.5～2％、3～10％、0.05～1.5％；更優選為0.5～1.5％、5～10％、0.05～1％。

進一步地，所述潤滑劑為石蠟、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、硬脂酸、硬脂酸鹽或脂肪醇中的一種或兩種以上的混合物。

進一步地，所述偶聯劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑或者稀土類偶聯劑中的一種或兩種以上的混合物。

進一步地，所述相容劑為馬來酸酐接枝聚烯烴或帶有環氧基團的共聚物。

進一步地，所述成型工藝為擠出成型、注射成型、壓延或吹塑成型。

本發明的有益效果在于：