[發明專利]一種表面支鏈化碳酸鈣及其制備方法和超高分子量聚乙烯復合材料

有效

• 申請號: 201711221067.8
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107880311B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 章自壽;麥堪成;伍澤雄
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C08K9/04
• 分類號: C08K9/04;C08K9/06;C08K3/26;C08L23/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

本發明提供了一種表面支鏈化碳酸鈣的制備方法：將碳酸鈣的分散液與表面處理劑混合進行酸鈣反應，得到預處理碳酸鈣；所述表面處理劑帶有兩種以上反應性官能團；將預處理碳酸鈣與低聚物和引發劑進行加熱混煉，得到表面支鏈化碳酸鈣；所述低聚物的數均分子量為2000～4000；所述低聚物包括聚乙烯蠟、聚苯乙烯、聚丙烯酸和聚丙烯酸酯中的一種。本發明通過表面處理劑對碳酸鈣進行預處理，使其表面帶有反應性官能團，然后利用預處理碳酸鈣與特定種類的低聚物進行接枝反應，在碳酸鈣表面引入支鏈得到表面支鏈化碳酸鈣；碳酸鈣表面的支鏈結構與UHMWPE的結構相似度高，能夠降低復合體系的熔體粘度，提高復合材料的綜合性能。

技術領域

本發明涉及碳酸鈣改性技術領域，尤其涉及一種表面支鏈化碳酸鈣及其制備方法和超高分子量聚乙烯復合材料。

背景技術

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一種分子量超過150萬的線性結構的熱塑性工程塑料，其具有耐沖擊性、耐磨性、自潤滑性、耐化學腐蝕性、耐低溫性等優良特性。鑒于其優異的性能，UHMWPE常應用于生物醫藥、安保紡織品、電子科學、機械零件、建筑業、化工等領域。

UHMWPE盡管具有眾多優良性能，但仍然存在一些問題制約其應用。首先UHMWPE分子量高，分子鏈長且無極性基團，容易形成分子纏結，導致UHMWPE的熔體粘度極高，達到108Pa·s，這是導致UHMWPE難以采用傳統高分子加工方式的原因，而其他性能如硬度、彎曲強度、熱變形溫度和耐蠕變性等性能不夠。因此，如果想提高UHMWPE的性能，需要對其進行改性處理。

常見的UHMWPE處理方式有交聯處理、共混改性和填料復合等方式，其中填料復合可有效提高UHMWPE的性能。但是填料與UHMWPE直接復合存在分散性差、相容性不好等問題，因此需要先對填料進行改性再與UHMWPE復合。常用的填料處理方式有脂肪酸處理、偶聯劑處理等，這些處理方式可用于與常規的高分子復合，但上述常規的填料處理方式處理的填料并不能夠有效降低UHMWPE這類熔體粘度極高的高分子的粘度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種表面支鏈化碳酸鈣及其制備方法和超高分子量聚乙烯復合材料。本發明提供的制備方法制備的表面支鏈化碳酸鈣能夠有效降低超高分子聚乙烯在熔融時的粘度。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種表面支鏈化碳酸鈣的制備方法，包括以下步驟：

(1)將碳酸鈣的分散液與表面處理劑混合進行酸鈣反應，得到預處理碳酸鈣；所述表面處理劑帶有兩種以上反應性官能團；

(2)將所述步驟(1)得到的預處理碳酸鈣與低聚物和引發劑進行加熱混煉，得到表面支鏈化碳酸鈣；

所述低聚物的數均分子量為2000～4000；所述低聚物包括聚乙烯蠟、聚苯乙烯、聚丙烯酸和聚丙烯酸酯中的一種。

優選的，所述步驟(1)中表面處理劑包括多官能團酸和硅烷偶聯劑中的一種。

優選的，所述步驟(1)碳酸鈣分散液中的碳酸鈣與表面處理劑的質量比為100:(8～10)。

優選的，所述步驟(1)碳酸鈣的分散液中的溶劑包括水、乙醇、乙醚、丙酮或乙酸乙酯。

優選的，所述步驟(2)中預處理碳酸鈣與低聚物的質量比為(9～6):(1～4)。

優選的，所述步驟(2)中引發劑的質量為預處理碳酸鈣、低聚物和引發劑總質量的0.5～1％。

優選的，所述步驟(2)中加熱混煉的溫度為150～180℃，加熱混煉的時間為10～15min。