[發明專利]一種用于碳酸鈣表面改性的聚酯類水溶性高分子改性劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202010974710.X
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112029149B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 陳珍明;何鳳春;韋師;劉健華;何星存;張新星;李鵬
• 申請（專利權）人: 賀州學院;賀州市工業和信息化局
• 主分類號: C08K9/04
• 分類號: C08K9/04;C08K3/26;C08G63/688;C08G63/78;C08G63/83;C08G63/85
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 何世磊

本發明屬于無機粉體加工、改性合成助劑領域，具體涉及一種用于碳酸鈣表面改性的聚酯類水溶性高分子改性劑及其制備方法。所述改性劑由以下摩爾份數的原料制備：二甲酯1摩爾份數、二醇2.1摩爾份數、酯交換催化劑0.0001?0.001摩爾份數、聚合催化劑0.0001?0.001摩爾份數；所述改性具有水溶性，劑能降低重鈣粉體的吸油值，從而實現重鈣粉體的高值化利用，所述制備方法步驟簡單、成本低，適合工業化生產。

【技術領域】

本發明屬于無機粉體加工、改性合成助劑領域，涉及一種用于碳酸鈣表面改性的聚酯類水溶性高分子改性劑及其制備方法。

【背景技術】

聚酯是由多元醇和多元酸縮聚而得的聚合物總稱，是一類極為重要的高分子材料。按其受熱后的行為可分為熱塑性聚酯和熱固性聚酯，按其分子結構又可分為芳香族聚酯、脂肪族聚酯和脂環族聚酯等。聚酯廣泛應用于日常生活的各個方面，如礦泉水瓶子(聚對苯二甲酸乙二醇酯)、穿的衣服(滌綸，聚對苯二甲酸乙二醇酯)等。特別是進入21世紀以來，人類生產活動的可持續性和減少二氧化碳氣體的排放倍受關注，使得可生物降解的聚酯蓬勃發展，一些綜合性能優異的生物降解聚酯相繼出現并占據市場較大的份額，如聚己內酯(PCL)、聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己二酸對苯二甲酸丁二酯(PBAT)，但它們與性能相當的聚烯烴相比卻有著價格上面的較大劣勢，在一定程度上制約其更快和更廣泛的應用。

碳酸鈣是一種極為重要的非金屬礦物材料，廣泛應用于造紙、塑料、橡膠、涂料、造紙、膠黏劑、食品、飼料等領域，面對化石資源的過度消耗、環境污染的日趨嚴重等問題，低碳經濟呼之欲出，碳酸鈣又被上升為一種物美價廉的低碳材料。

然而，密度和表面性質的較大差異使得碳酸鈣在塑料、橡膠等制品的應用不甚理想。為此，大量的研究工作集中在對碳酸鈣表面進行改性，改性方法主要是化學包覆，輔之以機械力化學。目前使用的表面改性劑包括硬脂酸(鹽)、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑以及無規聚丙烯、聚乙烯蠟等，改性的主要目的及效果大多集中在降低吸油值等，效果較為單一，精細化不夠，改性粉體主要應用于聚烯烴領域。

為拓展生物降解高分子的更廣泛應用，通過碳酸鈣的高填充進而較大幅度降低其成本是一種較為有效的途徑，然而，如何確保碳酸鈣高填充情況下復合材料較好的綜合性能是行業共性關鍵問題。因此，研究開發聚酯專用的碳酸鈣表面大分子改性劑變得刻不容緩，目前未見有相關研究工作的報道。

【發明內容】

本發明的目的是提供一種用于碳酸鈣表面改性的聚酯類水溶性高分子改性劑及其制備方法，所述改性劑具有水溶性，能降低重鈣粉體的吸油值，從而實現重鈣粉體的高值化利用，所述制備方法充分利用熔融縮聚的特點，借助間苯二甲酸二甲酯-5-磺酸鈉在聚酯大分子鏈上引入磺酸基，可調控產品的水溶性；另外，二醇體系中可通過引入聚乙二醇等柔性鏈段，針對不同聚酯原料實現對碳酸鈣的精細化表面改性，步驟簡單、成本低，適合工業化生產。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種用于碳酸鈣表面改性的聚酯類水溶性高分子改性劑，由以下摩爾份數的原料制備：二甲酯1摩爾份數、二醇2.1摩爾份數、酯交換催化劑0.0001-0.001摩爾份數、聚合催化劑0.0001-0.001摩爾份數。

進一步地，所述的二甲酯為對苯二甲酸二甲酯和間苯二甲酸二甲酯-5-磺酸鈉的混合物，兩者的摩爾數之比為0.97:0.03-0.5:0.5。

進一步地，所述的二醇選自乙二醇、丙二醇、丁二醇、聚乙二醇中的一種或幾種。

進一步地，所述的酯交換催化劑選自三氧化二銻、鈦酸四正丁酯或K₂TiF₆中的一種。

進一步地，所述的聚合催化劑選自乙酸銅、乙酸鎂或乙酸鋅中的一種。

本發明所述的用于碳酸鈣表面改性的聚酯類水溶性高分子改性劑的制備方法，包括以下步驟：