[發明專利]一種四元共聚物表面改性納米碳酸鈣的方法

有效

• 申請號: 201710223818.3
• 申請日: 2017-04-07
• 公開（公告）號: CN107011539B
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 張劍星
• 申請（專利權）人: 張劍星
• 主分類號: C08K9/04
• 分類號: C08K9/04;C08K3/26;C08F220/06;C08F220/56;C08F222/06;C08F210/14
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張真真

一種四元共聚物表面改性納米碳酸鈣的方法，將生石灰，化灰，除鐵，消化，加入晶型控制劑碳化，得到納米碳酸鈣漿液，將由丙烯酰胺、丙烯酸、十八烯、馬來酸酐共聚制備的四元共聚物作為改性劑，加入納米碳酸鈣濃縮漿液中，得到表面改性納米碳酸鈣漿料。該方法不需要對納米碳酸鈣進行多次、分步表面改性、活化，得到的表面改性納米碳酸鈣的活化率可以達到95%以上，有效調控了產物的粒徑分布和活性，極大地提高了納米碳酸鈣和有機高分子之間的相容性。

技術領域

本發明涉及一種碳酸鈣的制備方法，特別是一種四元共聚物表面改性納米碳酸鈣的方法。

背景技術

納米碳酸鈣廣泛用于橡膠工業、塑料工業、造紙工業、涂料工業、醫藥工業等。在應用工程中，納米碳酸鈣需要能夠良好分散于有機介質中，從而使目標材料具有均一的性質，然而，由于納米碳酸鈣自身的特性導致納米碳酸鈣在應用方面具有一定的問題，例如，一方面，納米顆粒表面能高，處于熱力學非穩定狀態，易于團聚；另一方面，目前常見的碳酸鈣制備方法得到的碳酸鈣表面多呈親水性，在有機介質中分散時難以達到均勻分散的效果，與聚合物之間結合力低，導致形成界面缺陷，影響聚合物性能。因此，人們為改善納米粉體與介質界面的相容性以及粉體的分散性進行了大量的嘗試和努力。采用聚合物對納米碳酸鈣進行表面改性可以改善納米碳酸鈣在應用過程中與聚合物基體的親和性，有利于納米碳酸鈣在聚合物基體中的分散，也可以改進納米碳酸鈣在有機介質中穩定性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是改善納米碳酸鈣在有機介質中的相容性和穩定性，提供一種制備納米碳酸鈣的方法，并利用四元共聚物對其進行表面改性。

為解決本發明的技術問題，所采用的技術方案為：

一種四元共聚物表面改性納米碳酸鈣的方法，包括如下步驟：

1）稱取低品位生石灰，化灰，除鐵；

2）加入盛有熱水的消化反應器中，攪拌，進行消化反應，靜置冷卻，過濾，漿液陳化；

3）漿液中通入二氧化碳進行碳化，碳化過程加入晶型控制劑，碳化至pH值為12-13，得到納米碳酸鈣漿液，

4）將步驟3）得到的納米碳酸鈣漿液陳化，沉降濃縮；

5）由丙烯酰胺、丙烯酸、十八烯、馬來酸酐共聚制備四元共聚物；將共聚得到四元共聚物作為改性劑，將改性劑溶于水和乙醇的混合溶劑中，備用；

6）將改性劑溶液加入納米碳酸鈣濃縮漿液中，進行改性，時間為20－30分鐘，得到表面改性納米碳酸鈣漿料；

7）將步驟6）得到的表面改性納米碳酸鈣漿料干燥，即可得到表面改性納米碳酸鈣粉體。

進一步地，四元共聚物的用量為納米碳酸鈣質量的2-10%。

進一步地，制備共聚物過程中，丙烯酰胺、丙烯酸、十八烯、馬來酸酐原料質量配比為：丙烯酰胺20-30份，丙烯酸50-70份，十八烯0.5-3份，馬來酸酐30-60份。

進一步地，改性在50－60℃下進行。

進一步地，步驟5）中水和乙醇的體積比為1:4-6。

進一步地，所述碳化溫度為20－30℃。

進一步地，將步驟4）濃縮后的納米碳酸鈣漿液進行二次碳化，再進行表面改性活化。

進一步地，制備四元共聚物的方法如下：將丙烯酰胺、丙烯酸、十八烯、馬來酸酐加入反應器中，用氫氧化鈉溶液調節pH值為6.8-7.3，配成單體總質量濃度為15-25%的水溶液；加入丙二胺，攪拌均勻，加入引發劑過硫酸銨溶液和亞硫酸氫鈉溶液，持續通入氮氣，在溫度為30-40℃條件下反應6-8h；經過乙醇洗滌、烘干、粉碎可得四元共聚物。