[發明專利]一種改性碳酸鈣及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201911277698.0
• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN111040252B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 張安將;徐祿波;陳國飛;方省眾
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C08K9/10
• 分類號: C08K9/10;C08K3/26;C08L79/08
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 劉誠午

本發明涉及無機填料改性技術領域，公開了一種改性碳酸鈣，所述改性碳酸鈣為表面包覆有聚酰亞胺的碳酸鈣，聚酰亞胺的包覆率為5～15％；所述改性碳酸鈣的平均粒徑為10～100nm，BET比表面積20m²/g。該碳酸鈣的制備方法為：碳酸鈣經陽離子表面活性劑活化后，與聚酰胺酸混合得到聚酰胺酸包覆的碳酸鈣；再經過酰亞胺化處理，將碳酸鈣表面包覆的聚酰胺酸轉化為聚酰亞胺，得到聚酰亞胺包覆的改性碳酸鈣。本發明的碳酸鈣由于表面包覆有聚酰亞胺，熱穩定性好，與聚醚酰亞胺基體相容性好，在基體中分散均勻，獲得的聚醚酰亞胺/碳酸鈣復合材料能夠兼顧成本和優良的綜合性能。

技術領域

本發明涉及無機填料改性技術領域，具體涉及一種改性碳酸鈣及其制備方法與應用。

背景技術

聚酰亞胺(PI)是一種具有良好機械性能、耐高溫性能、耐化學腐蝕性能的特種工程塑料，被廣泛的應用在航空航天、機械、汽車、電子等領域。然而，聚酰亞胺價格昂貴，限制了聚酰亞胺在民用領域的大規模應用。碳酸鈣是一種重要的無機粉體產品，原料易得、價格低、無毒性、白度高，廣泛用作橡膠、塑料、造紙、涂料、油墨、醫藥、食品、日化等行業的填料，以節約母料，增容增重，降低成本。在聚酰亞胺基體內部填充低成本的碳酸鈣填料，可以大幅降低聚酰亞胺使用成本。

然而，未經表面處理的碳酸鈣粉末顆粒表面親水疏油，呈強極性，在橡膠、塑料等高分子有機物基體中容易團聚，不能起到功能填料的作用。因界面缺陷，在一定程度上反而會降低制品的某些物理性能。因此，需要對碳酸鈣粉體進行表面改性處理，增強碳酸鈣粉體與高聚物之間的結合力，以達到提高橡塑制品的加工性能和力學性能的目的。目前碳酸鈣表面處理劑多采用丙烯酸體系。

專利CN103002980A公開一種碳酸鈣用分散劑及其制造方法，以重均分子量為4500-8500的丙烯酸系聚合物為碳酸鈣的分散劑，該分散劑通過聚合工藝和中和工藝制備而成，聚合工藝：使用異丙醇水溶液作為溶劑，相對于上述單體100質量份，在1.4-4.4質量份的次磷酸鹽和0.3-1.5質量份的過硫酸鹽的存在下，在反應溫度68-82℃下使包含丙烯酸的單體聚合；中和工序：其中將構成得到的聚合物的來自上述單體的結構單元具有的羧基的15-95摩爾％中和。然而單一的丙烯酸系聚合物作為分散劑難以使碳酸鈣在聚合物中有效分散。

專利CN103772744A公開了一種PVC用聚丙烯酸鈉/三乙醇胺改性碳酸鈣填料，該改性碳酸鈣由下列重量份原料制成：碳酸鈣200、三聚磷酸鈉1-2、聚丙烯酸鈉1-2、三乙醇胺2-3、氧化銅1-2、氧化鑭1-2、檸檬酸三乙酯1-2、促進劑M1-2、助劑4-5，該改性碳酸鈣粉體，采用三聚磷酸鈉、聚丙烯酸鈉、三乙醇胺等表面處理劑對碳酸鈣進行改性處理，其吸油值、粘度、活化率等性能指標均得到改善，使其更容易在介質中分散和相容為主要成分的分散劑處理的碳酸鈣填料，經過助劑處理過的碳酸鈣可用于PVC增強。

然而，由于聚酰亞胺的加工溫度通常在300℃以上，丙烯酸體系改性的碳酸鈣在此高溫條件下會降解失效，并不適用于聚酰亞胺。針對聚酰亞胺，需要采用特殊的、耐高溫的表面改性碳酸鈣。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種改性碳酸鈣，該碳酸鈣的表面包覆有特殊結構的聚酰亞胺，能夠提高改性碳酸鈣在聚酰亞胺中的分散性和相容性，進而提高聚酰亞胺/碳酸鈣復合材料的綜合性能。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種改性碳酸鈣，為表面包覆有聚酰亞胺的碳酸鈣，聚酰亞胺的包覆率為5～15％，所述改性碳酸鈣的平均粒徑為10～100nm，BET比表面積20m²/g。

所述的改性碳酸鈣的制備方法，包括如下步驟：

(1)碳酸鈣置于陽離子表面活性劑的水溶液中，震蕩攪拌10-60min后過濾，干燥，得到表面帶正電荷的碳酸鈣；