本發(fā)明屬于無機(jī)粉體，特別涉及一種聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著國家的持續(xù)發(fā)展，人民生活水平的不斷提升，以及對物質(zhì)品質(zhì)需求的日益增長，家具、辦公設(shè)備、廚具、教學(xué)設(shè)施和民用實驗室等領(lǐng)域?qū)vc封邊條的應(yīng)用要求也在逐步提高。pvc封邊條的基礎(chǔ)構(gòu)成物質(zhì)包括聚氯乙烯樹脂、碳酸鈣粉末以及各種輔助成分，如穩(wěn)定劑、鄰苯二甲酸二辛酯(dop)油、丙烯酸酯共聚物(acr)、潤滑劑、色素粉末、抗氧化劑等。碳酸鈣是pvc封邊條生產(chǎn)的主要無機(jī)填料。

2、碳酸鈣(caco3)作為應(yīng)用最廣泛的無機(jī)礦物功能填料之一，特別是重質(zhì)碳酸鈣(gcc)主要成分是caco3，通過機(jī)械粉碎天然的碳酸鈣礦石(如石灰石、白堊或大理石)制得，gcc具有成本低、白度高、環(huán)境友好等優(yōu)點，與沉淀碳酸鈣(pcc)相比生產(chǎn)成本相對較低，被大量應(yīng)用于塑料、涂料、造紙、橡膠等各個領(lǐng)域。

3、然而，重質(zhì)碳酸鈣表面羥基數(shù)量較少，親水疏油，對增塑劑的吸收較多，導(dǎo)致pvc封邊條材料的生產(chǎn)成本增加。由于重質(zhì)碳酸鈣填料和pvc制備的復(fù)合材料存在界面相容性差、結(jié)合力弱，只能起到增量、填充的作用，難以達(dá)到增強或增韌的效果。為了克服這些問題，通常需要對重質(zhì)碳酸鈣填料進(jìn)行表面改性，以增強gcc填料與pvc基體之間的相容性。目前，gcc最常用的表面通表面改性劑是硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸鹽偶聯(lián)劑、硬脂酸等在重質(zhì)碳酸鈣粉體顆粒表面形成包覆層，穩(wěn)定性差，難以同時實現(xiàn)增韌和增強的目的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點和不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子的制備方法。

2、本發(fā)明另一目的在于提供一種上述制備方法制備得到的聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子；該復(fù)合粒子分散性好，吸油率低，活化度高。

3、本發(fā)明再一目的在于提供上述聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子的應(yīng)用。

4、本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

5、一種聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子的制備方法，包括以下步驟：

6、(1)將重質(zhì)碳酸鈣與naoh和na2co3混合溶液一起混合，重質(zhì)碳酸鈣的固含量為10％～30％，室溫下攪拌2h，抽濾，蒸餾水洗滌，然后在真空干燥箱中干燥，得到表面羥基化的重質(zhì)碳酸鈣；

7、(2)室溫下將硅烷偶聯(lián)劑kh-570在體積百分濃度95％的乙醇溶液中水解，直至溶液澄清得到硅烷偶聯(lián)劑kh-570水解液；向步驟(1)所得表面羥基化的重質(zhì)碳酸鈣中加入硅烷偶聯(lián)劑kh-570水解液，置于油浴鍋中，持續(xù)攪拌，冷凝回流反應(yīng)3h，抽濾，濾餅烘干，得到硅烷偶聯(lián)劑kh-570改性的重質(zhì)碳酸鈣，即為kh570-oh-gcc；

8、(3)依次加入十二烷基硫酸鈉(sds)、去離子水和步驟(2)所得kh570-oh-gcc；開動機(jī)械攪拌，超聲分散，用naoh溶液調(diào)節(jié)ph為8～10，通入氮氣進(jìn)行保護(hù)的同時加熱升溫至75℃，加入引發(fā)劑過硫酸鉀(kps)進(jìn)行反應(yīng)；滴加丙烯酸丁酯(ba)和乙二醇二甲基丙烯酸酯(egdma)混合液，滴加完畢后反應(yīng)2h；加入乳化劑繼續(xù)攪拌，滴加甲基丙烯酸甲酯(mma)和甲基丙烯酸烯丙酯(ama接枝劑)混合液，滴加完畢后反應(yīng)2.5h，冷卻，抽濾，干燥，得到聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子(記為m-gcc)。

9、步驟(1)所述重質(zhì)碳酸鈣的粒徑為2000～3000目；所述naoh和na2co3混合溶液中naoh的濃度為1.00mol/l，na2co3的濃度為0.1mol/l；所述重質(zhì)碳酸鈣的固含量為10％。

10、步驟(2)所述硅烷偶聯(lián)劑kh-570的用量為表面羥基化的重質(zhì)碳酸鈣質(zhì)量的5％～20％。

11、步驟(3)所述十二烷基硫酸鈉的用量為kh570-oh-gcc質(zhì)量的0.5％～1％；所述過硫酸鉀的用量為kh570-oh-gcc質(zhì)量的0.2％～1％；所述的丙烯酸丁酯的用量為kh570-oh-gcc質(zhì)量的10％～30％，所述乙二醇二甲基丙烯酸酯的用量為kh570-oh-gcc質(zhì)量的0.5％～1％；所述甲基丙烯酸甲酯的用量為kh570-oh-gcc質(zhì)量的10％～30％，所述甲基丙烯酸烯丙酯的用量為kh570-oh-gcc質(zhì)量的0.5％～1％。

12、一種由上述的制備方法制備得到的聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子。

13、上述的聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子在制備pvc塑料封邊條中的應(yīng)用，所述pvc塑料封邊條按照以下方法制備得到：將100質(zhì)量份pvc樹脂、5-20質(zhì)量份聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子、7質(zhì)量份doa、5質(zhì)量份acr、2質(zhì)量份鈣鋅穩(wěn)定劑r660和1質(zhì)量份復(fù)合滑劑采用干法攪拌混料的方式，在90-130℃的條件下混合5-30min；采用雙螺桿造粒機(jī)進(jìn)行擠出造粒，從料斗到模頭的設(shè)定溫度為160-200℃，螺桿轉(zhuǎn)速100rpm；然后將材料在水槽中冷卻并造粒成長2-3mm的顆粒，將顆粒放在80℃的烘箱中干燥6h；接著使用注塑機(jī)注塑成型，從料斗到注塑口的溫度設(shè)定為160-200℃，模具溫度為40-60℃。

14、所述聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子的用量為15重量份。

15、所述復(fù)合滑劑包括pe蠟和op-10。

16、所述pvc樹脂是型號為sg-1000的pvc材料。

17、pvc塑料封邊條的配方中，pvc為該配方中的主料，直接提供了產(chǎn)品主要功能；聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子為填料體系，改善產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性和增加產(chǎn)品硬度和力學(xué)性能，同時起到降低成本的作用；doa為增塑劑，賦予pvc良好的塑形和降低加工溫度；acr主要改善產(chǎn)品韌性和增強抗沖擊性能；鈣鋅穩(wěn)定劑用于提高熱穩(wěn)定性；復(fù)合滑劑是潤滑體系，增加流動性和改善加工性能。通過混料、造粒、擠出成型，制成封邊條基材。

18、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果：

19、(1)本發(fā)明制備的聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子在液體石蠟中分散性好，本發(fā)明在液體石蠟中可以使改性重質(zhì)碳酸鈣顆粒的表面容易被浸潤，分散于液體石蠟中。

20、(2)本發(fā)明制備的聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子的活化度好，對dop增塑劑吸收率低，表面疏水，與pvc樹脂的相容性好；本發(fā)明得到的聚合物包覆改性復(fù)合粒子水接觸角達(dá)到115.4°(重質(zhì)碳酸鈣水接觸角為0)，活化度達(dá)到96.2(重質(zhì)碳酸鈣活化度為8.37)，吸油率≤12.8ml/100g(重質(zhì)碳酸鈣吸油率≤45.8ml/100g)。丙烯酸丁酯與甲基丙烯酸甲酯將重質(zhì)碳酸鈣表面進(jìn)行包覆，將碳酸鈣由親水性變?yōu)橛H油性，使得碳酸鈣在與pvc混合加工時流動性更好。

21、(3)本發(fā)明制備的pvc塑料封邊條的，隨著聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子的填充量增加，拉伸強度、拉伸模量、彎曲強度、彎曲模量、沖擊強度都有所提升。

技術(shù)特征：

1.一種聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子的制備方法，其特征在于：步驟(1)所述重質(zhì)碳酸鈣的粒徑為2000～3000目；所述naoh和na2co3混合溶液中naoh的濃度為1.00mol/l，na2co3的濃度為0.1mol/l；所述重質(zhì)碳酸鈣的固含量為10％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子的制備方法，其特征在于：步驟(2)所述硅烷偶聯(lián)劑kh-570的用量為表面羥基化的重質(zhì)碳酸鈣質(zhì)量的5％～20％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子的制備方法，其特征在于：步驟(3)所述十二烷基硫酸鈉的用量為kh570-oh-gcc質(zhì)量的0.5％～1％；所述過硫酸鉀的用量為kh570-oh-gcc質(zhì)量的0.2％～1％；所述的丙烯酸丁酯的用量為kh570-oh-gcc質(zhì)量的10％～30％，所述乙二醇二甲基丙烯酸酯的用量為kh570-oh-gcc質(zhì)量的0.5％～1％；所述甲基丙烯酸甲酯的用量為kh570-oh-gcc質(zhì)量的10％～30％，所述甲基丙烯酸烯丙酯的用量為kh570-oh-gcc質(zhì)量的0.5％～1％。

5.一種由權(quán)利要求1～4任一項所述的制備方法制備得到的聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子在制備pvc塑料封邊條中的應(yīng)用，其特征在于：所述pvc塑料封邊條按照以下方法制備得到：將100質(zhì)量份pvc樹脂、5-20質(zhì)量份聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子、7質(zhì)量份doa、5質(zhì)量份acr、2質(zhì)量份鈣鋅穩(wěn)定劑r660和1質(zhì)量份復(fù)合滑劑采用干法攪拌混料的方式，在90-130℃的條件下混合5-30min；采用雙螺桿造粒機(jī)進(jìn)行擠出造粒，從料斗到模頭的設(shè)定溫度為160-200℃，螺桿轉(zhuǎn)速100rpm；然后將材料在水槽中冷卻并造粒成長2-3mm的顆粒，將顆粒放在80℃的烘箱中干燥6h；接著使用注塑機(jī)注塑成型，從料斗到注塑口的溫度設(shè)定為160-200℃，模具溫度為40-60℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于：所述聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子的用量為15重量份。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于：所述復(fù)合滑劑包括pe蠟和op-10。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于：所述pvc樹脂是型號為sg-1000的pvc材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于無機(jī)粉體技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子及其制備方法和應(yīng)用。該制備方法包括步驟：將重質(zhì)碳酸鈣與NaOH和Na2CO3混合溶液一起混合攪拌，抽濾、洗滌、干燥；向所得表面羥基化的重質(zhì)碳酸鈣中加入KH?570水解液，油浴鍋中持續(xù)攪拌，冷凝回流反應(yīng)3h，抽濾，烘干得到KH570?OH?GCC；依次加入十二烷基硫酸鈉、去離子水和KH570?OH?GCC，加入引發(fā)劑進(jìn)行反應(yīng)；滴加丙烯酸丁酯和乙二醇二甲基丙烯酸酯混合液，滴加完后反應(yīng)2h；加入乳化劑繼續(xù)攪拌，滴加甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸烯丙酯混合液，滴加完后反應(yīng)2.5h，冷卻，抽濾，干燥得到聚合物包覆改性重質(zhì)碳酸鈣復(fù)合粒子。

技術(shù)研發(fā)人員：易國斌,廖詳威,張定宇,李家俊,林霄峰,姬磊,孫影娟,林文靜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19