專利名稱：一種改性滑石粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改性滑石粉，以及制備改性滑石粉的方法。
背景技術(shù)：
滑石粉是一種由層狀硅酸鹽晶體組成的礦物，分子式為ife3[Si401Q] (OH)2,其表面 有親水性基團，并呈極性，而聚合物多數(shù)有疏水性，兩者之間的相容性差；同時，越細的滑石 粉，加工過程中越易于團聚而最終影響填充聚合物的性能。因此，為了改善兩者之間的界面 結(jié)合，必須采用適當(dāng)?shù)姆椒▽圻M行表面改性。應(yīng)用偶聯(lián)劑處理填料的改性方法是應(yīng)用最廣、發(fā)展最快的一種技術(shù)。偶聯(lián)劑的分 子中通常含有幾類性質(zhì)和作用不同的基團，其功能是改善填料與聚合物之間的相容性，從 而增強填充復(fù)合體系中組分界面之間的相互作用。改性的機理是利用某些帶有兩性基團 (親油及親水基團)的小分子或高分子化合物對進行復(fù)合的兩種物質(zhì)中的一種或兩種進行 表面改性，使其表面性質(zhì)由憎水變?yōu)橛H水或由親水變?yōu)槭杷?，目的是使兩種物質(zhì)更好地結(jié) 合。表面改性劑的種類很多，不同種類的改性劑具有不同的化學(xué)性質(zhì)，而粉體的表面改性一 般都有其特定的應(yīng)用領(lǐng)域，其改性粉體作填料所適合的高分子材料及其性能也有所差異， 并且，為提高改性效果和降低改性劑成本，也往往以多種改性劑配合互補進行改性。專利CN1970647A公開了一種復(fù)合改性劑表面改性滑石粉體的制備方法，該方法 以滑石粉為原料，加入改性劑對滑石進行表面改性，其工藝是稱取滑石粉物料，并裝入高 速混合機中；預(yù)熱物料，使物料在高速混合機中高速攪拌20min左右，控制溫度< 90°C ；稱 取稀釋劑水，重量按KH-550硅烷偶聯(lián)劑水為1 1 10 ；稱取KH-550硅烷偶聯(lián)劑、硬脂 酸鈉，重量按物料KH-550硅烷偶聯(lián)劑硬脂酸鈉=100 0.4 2. 5 0. 5 2. 0 ；配制 復(fù)合表面改性溶液，將KH-550硅烷偶聯(lián)劑與硬脂酸鈉到入已裝有稀釋劑的容器中，并攪拌 均勻；將表面改性溶液緩慢到入高速混合機中，高速混合10 30min，控制溫度< 100°C，即 得到改性的滑石粉。該工藝對滑石粉具有較好的改性效果，但是在改性過程中加入了水，改 性后需要對滑石粉進行干燥處理，增加了工序和生產(chǎn)成本。專利CN1673270A公開了一種聚氯乙烯功能性改性劑及其制備方法。該改性劑是 按配方將硼酸多元醇酯、水楊酸多元醇酯、丙烯酸酯類加工助劑、氧化均聚物或氧化聚乙烯 蠟化合而成。該改性劑具有偶聯(lián)劑、分散劑、內(nèi)外潤滑劑等多種功能，對PVC/CaC03填充體 系具有獨特的改性作用，可促進塑化、提高分散、改善老化和加工性能，同時具有偶聯(lián)增強 和熱穩(wěn)定性作用，提高制品的物理機械性能和表面光澤，并能夠減少部分助劑使用，降低生 產(chǎn)成本。但是該技術(shù)需要原料較多，制備過程較為復(fù)雜，容易引起改性劑質(zhì)量波動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改性滑石粉及其制備方法。所述的改性滑石粉，包含100 質(zhì)量份的滑石粉和0. 5 2. 5質(zhì)量份的改性劑，改性劑為月桂酸多元醇酯和有機硅/聚醚 共聚物的混合物；
3
月桂酸多元醇酯可以是月桂酸乙二醇酯、月桂酸丙二醇酯、單月桂酸丙三醇酯、單 月桂酸丁二醇酯、單月桂酸三羥甲基丙烷酯、單月桂酸季戊四醇酯中的一種或多種。有機硅/聚醚共聚物的結(jié)構(gòu)式為CH3 (CH2) ,C6H4 (OC2H4) y0_Si (OCH3) ^CH2-CHR1R2其中x = 5 15，優(yōu)選χ = 7 11 ;y = 1 30，優(yōu)選y = 4 20 為氫、鹵素
或者烷基出2為氫、鹵素或者烷基。有機硅/聚醚共聚物為包含有(CH2)xC6H4(OC2H4)yO-Si(OCH3)2結(jié)構(gòu)單元的物質(zhì)； 有機硅 / 聚醚共聚物可以是 CH3 (CH2) 8C6H4 (OC2H4) y0Si (OCH3) 2CH2CH3 或 CH3 (CH2) 8C6H4 (OC2H4) y0Si (OCH3)2CH2CH2CH3 或 CH3(CH2)7C6H4(OC2H4)yOSi(OCH3)2Ol2CH2Cl 或 CH3(CH2)11C6H4(OC2H4) y0Si (OCH3) 2CH2CH (CH3) 2 中的一種或多種。本發(fā)明所述的改性劑添加量為0. 5 2. 5份，優(yōu)選為1. 0 2. 0份。本發(fā)明所述的改性劑中月桂酸多元醇酯含量為30 % 60 %，優(yōu)選30 % 50 %，有 機硅/聚醚共聚物含量為40 % 70 %，優(yōu)選50 % 70 %。本發(fā)明所述的改性滑石粉的制備方法為a.稱取干燥后的滑石粉物料，裝入溫度可控高混器中；b.稱取改性劑，質(zhì)量比按滑石粉改性劑=100 0. 5 2. 5 ；c.高速混合物料，將所稱取的改性劑均勻加入高混器的滑石粉中，并在80°C 120°C的溫度下攪拌12min 25min ；d.取出得到改性的滑石粉。改性劑中的月桂酸多元醇酯可以采用市售的產(chǎn)品，例如上海嘉辰化工有限公司的 月桂酸丙二醇酯；也可以采用現(xiàn)有技術(shù)進行制備，即月桂酸多元醇酯由月桂酸與丙二醇或 甘油或丁二醇或季戊四醇等多元醇化合得到將月桂酸與多元醇混合，加入催化劑氫氧化 鈉，加熱攪拌，溫度控制在180 210V，反應(yīng)3 5小時，反應(yīng)完成，過濾，得月桂酸多元醇改性劑中的有機硅/聚醚共聚物采用現(xiàn)有技術(shù)進行制備將烷基酚聚氧乙烯醚與 有機硅烷混合，加入催化劑氫氧化鈉，加熱攪拌，溫度控制在Iio 120°C，反應(yīng)10 11小 時，反應(yīng)完成，加入無水甲苯，攪拌溶解，除去不溶物，減壓蒸餾除去甲苯，得到有機硅/聚 醚共聚物?；郾砻嬗袠O性基團，而月桂酸多元醇酯和有機硅/聚醚共聚物均具有極性基 團，可以較好地與滑石粉表面的極性基團結(jié)合，提高改性效果。本發(fā)明所述的改性滑石粉， 具有很高的沉降體積和較低的吸油率，可以在基體樹脂中較好地分散；可廣泛應(yīng)用于聚丙 烯、聚乙烯、聚氯乙烯和ABS等領(lǐng)域。
具體實施例方式為了說明本發(fā)明的發(fā)明效果，列舉以下實施例，但本發(fā)明并不僅限于這些實施例。1、分析方法(1)沉降體積的測定方法稱取5. OOOg改性滑石粉置于有刻度的50mL的具塞量 筒內(nèi)，加入一定量的分散劑(液體石蠟)，待改性滑石粉被液體石蠟完全浸潤后，再加入液 體石蠟至50mL的刻度，以120次/min的振蕩頻率充分振蕩3min，使改性滑石粉在液體石蠟
4內(nèi)分散均勻，然后靜置，讀取不同時間的固體體積。相同時間的沉降體積能夠在一定程度上 反映顆粒與有機溶劑之間相容性的好壞，沉降體積大，說明相容性好。(2)吸油量的測定方法(參照《YS/T618-2007填料用氫氧化鋁吸油量的測定方 法》)取定量改性滑石粉放入表面皿，將鄰苯二甲酸二異辛酯按每次0.2mL滴加，每次滴加 后，用調(diào)刀充分研磨，至粉末能夠粘成大團不裂開為止，吸油量以每IOOg試樣所吸油的體
積VciOiiL)表示，按下式計算= IOOg Xf式中，υ為消耗的鄰苯二甲酸二異辛酯的體積
(mL) ；m為試樣的質(zhì)量(g)。吸油量在某種程度上反映了改性滑石粉的比表面積，比表面積 越低，吸油量就越低，濕潤性就越好，反之亦然。2、原料來源滑石粉海城精華礦產(chǎn)有限公司生產(chǎn)的1250目產(chǎn)品。月桂酸丙二醇酯上海嘉辰化工有限公司產(chǎn)品。月桂酸多元醇酯的制備單月桂酸甘油酯的制備將200. Og月桂酸與92. Og甘油混合，加入催化劑氫氧化 鈉，加熱攪拌，溫度控制在200°C，反應(yīng)4小時，反應(yīng)完成，過濾，得單月桂酸甘油酯。單月桂酸丁二醇酯的制備將200. Og月桂酸與90. Og 1，2_ 丁二醇混合，加入催化 劑氫氧化鈉，加熱攪拌，溫度控制在210°C，反應(yīng)3小時，反應(yīng)完成，過濾，得單月桂酸丁二醇單月桂酸季戊四醇酯的制備將200. Og月桂酸與136. Og季戊四醇混合，加入催化 劑氫氧化鈉，加熱攪拌，溫度控制在180°C，反應(yīng)5小時，反應(yīng)完成，過濾，得單月桂酸季戊四醇酯。有機硅/聚醚共聚物的制備有機硅/聚醚共聚物A的制備470. Og壬基酚聚氧乙烯醚與150. Og乙基三甲氧 基硅烷混合，加入催化劑氫氧化鈉，加熱攪拌，溫度控制在110°c，反應(yīng)11小時，反應(yīng)完成， 加入無水甲苯，攪拌溶解，除去不溶物，減壓蒸餾除去甲苯，得到有機硅/聚醚共聚物A。有機硅/聚醚共聚物B的制備200. Og辛基酚聚氧乙烯醚與164. Og正丙基三甲氧 基硅烷混合，加入催化劑氫氧化鈉，加熱攪拌，溫度控制在110°c，反應(yīng)10小時，反應(yīng)完成， 加入無水甲苯，攪拌溶解，除去不溶物，減壓蒸餾除去甲苯，得到有機硅/聚醚共聚物B。有機硅/聚醚共聚物C的制備300. Og十二烷基酚聚氧乙烯醚與198. 5g γ-氯 丙基三甲氧基硅烷混合，加入催化劑氫氧化鈉，加熱攪拌，溫度控制在115°C，反應(yīng)11小時， 反應(yīng)完成，加入無水甲苯，攪拌溶解，除去不溶物，減壓蒸餾除去甲苯，得到有機硅/聚醚共 聚物C。有機硅/聚醚共聚物D的制備470. Og壬基酚聚氧乙烯醚與178. Og異丁基三甲氧 基硅烷混合，加入催化劑氫氧化鈉，加熱攪拌，溫度控制在120°C，反應(yīng)10小時，反應(yīng)完成， 加入無水甲苯，攪拌溶解，除去不溶物，減壓蒸餾除去甲苯，得到有機硅/聚醚共聚物D。實施例1改性的滑石粉按如下步驟制備1)稱取干燥后的滑石粉物料lOOOg，裝入溫度可控高混器中； 2)稱取改性劑月桂酸丙二醇酯10. Og和有機硅/聚醚共聚物A 10. Og ；
3)將所稱取的改性劑均勻加入高混器的滑石粉中，并在100°C的溫度下攪拌15min
4)取出得到改性的滑石粉。
實施例2
改性的滑石粉按如下步驟制備
1)稱取干燥后的滑石粉物料1000g，裝入溫度可控高混器中；
2)稱取改性劑單月桂酸甘油酯4．og和有機硅／聚醚共聚物B 6．og；
3)將所稱取的改性劑均勻加入高混器的滑石粉中，并在110℃的溫度下攪拌20min
4)取出得到改性的滑石粉。
實施例3
改性的滑石粉按如下步驟制備
1)稱取干燥后的滑石粉物料1000g，裝入溫度可控高混器中；
2)稱取改性劑單月桂酸甘油酯4．5g和有機硅／聚醚共聚物Cl05g；
3)將所稱取的改性劑均勻加入高混器的滑石粉中，并在80℃的溫度下攪拌25min
4)取出得到改性的滑石粉。
實施例4
改性的滑石粉按如下步驟制備
1)稱取干燥后的滑石粉物料1000g，裝入溫度可控高混器中；
2)稱取改性劑月桂酸丙二醇酯9．og和有機硅／聚醚共聚物D 9．og；
3)將所稱取的改性劑均勻加入高混器的滑石粉中，并在lOO℃的溫度下攪拌12min
4)取出得到改性的滑石粉。
實施例5
改性的滑石粉按如下步驟制備
1)稱取干燥后的滑石粉物料1000g，裝入溫度可控高混器中；
2)稱取改性劑月桂酸丙二醇酯6．o臥單月桂酸丁二醇酯6．og和有機硅／氧醚共聚物B 8．og；
3)將所稱取的改性劑均勻加入高混器的滑石粉中，并在120℃的溫度下攪拌12min
4)取出得到改性的滑石粉。
實施例6
改性的滑石粉按如下步驟制備[o070] 1)稱取干燥后的滑石粉物料1000g，裝入溫度可控高混器中；
2)稱取改性劑單月桂酸甘油酯l0o臥有機硅／聚醚共聚物A l0og和有機硅／聚醚共聚物C 5．og；[o072] 3)將所稱取的改性劑均勻加入高混器的滑石粉中，并在lOO℃的溫度下攪拌15min[o073] 4)取出得到改性的滑石粉。
實施例7改性的滑石粉按如下步驟制備1)稱取干燥后的滑石粉物料lOOOg，裝入溫度可控高混器中；2)稱取改性劑單月桂酸丁二醇酯2. Og和有機硅/聚醚共聚物B 8. Og ；3)將所稱取的改性劑均勻加入高混器的滑石粉中，并在90°C的溫度下攪拌 18min ；4)取出得到改性的滑石粉。實施例8改性的滑石粉按如下步驟制備1)稱取干燥后的滑石粉物料lOOOg，裝入溫度可控高混器中；2)稱取改性劑單月桂酸季戊四醇酯14. Og和有機硅/聚醚共聚物C 6. Og ；3)將所稱取的改性劑均勻加入高混器的滑石粉中，并在110°C的溫度下攪拌 15min ；4)取出得到改性的滑石粉。對比例1所述方法根據(jù)實施例2進行，但是改性劑改為單月桂酸甘油酯10g。對比例2所述方法根據(jù)實施例3進行，但是改性劑改為硅烷偶聯(lián)劑KH-550 ( γ -甲基丙烯酸 丙酯基三甲氧基硅烷)15g。對比例3所述方法根據(jù)實施例3進行，但是改性劑改為鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-20異丙基三 (焦磷酸二辛酯)鈦酸酯15g。對改性滑石粉的沉降體積和吸油量進行了測試，結(jié)果見表1。表1改性滑石粉的沉降體積和吸油量測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種改性的滑石粉，包含100質(zhì)量份的滑石粉和0. 5 2. 5質(zhì)量份的改性劑，其特征 在于改性劑為月桂酸多元醇酯和有機硅/聚醚共聚物的混合物；有機硅/聚醚共聚物的結(jié) 構(gòu)式為CH3 (CH2) ,C6H4 (OC2H4) y0-Si (OCH3) ^CH2-CHR1R2其中x = 5 15 ;y = i 30 .R1為氫、鹵素或者烷基；R2為氫、鹵素或者烷基。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性滑石粉，其特征在于包含1.0 2. 0份改性劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性滑石粉，其特征在于改性劑中月桂酸多元醇酯含量為 30% 60% ；有機硅/聚醚共聚物含量為40% 70%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改性滑石粉，其特征在于改性劑中月桂酸多元醇酯含量為 30 % 50 %，有機硅/聚醚共聚物含量為50 % 70 %。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性滑石粉，其特征在于改性劑中月桂酸多元醇酯為月桂酸 乙二醇酯、月桂酸丙二醇酯、單月桂酸丙三醇酯、單月桂酸丁二醇酯、單月桂酸三羥甲基丙 烷酯、單月桂酸季戊四醇酯中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性滑石粉，其特征在于有機硅/聚醚共聚物中χ為7 11。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性滑石粉，其特征在于有機硅/聚醚共聚物中y為4 20。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性滑石粉，其特征在于有機硅/聚醚共聚物為 CH3 (CH2) 8C6H4 (OC2H4) y0Si (OCH3) 2CH2CH3、CH3 (CH2) 8C6H4 (OC2H4) y0Si (OCH3) 2CH2CH2CH3、 CH3 (CH2) 7C6H4 (OC2H4) y0Si (OCH3) 2CH2CH2C1、CH3 (CH2) nC6H4 (OC2H4) y0Si (OCH3) 2CH2CH (CH3) 2 中的 一種或多種。
9.一種權(quán)利要求1所述的改性滑石粉的制備方法，其特征在于制備方法為a.稱取干燥后的滑石粉物料，裝入溫度可控高混器中；b.稱取改性劑，質(zhì)量比按滑石粉改性劑=100 0. 5 2. 5 ；c.高速混合物料，將所稱取的改性劑均勻加入高混器的滑石粉中，并在80°C 120°C 的溫度下攪拌12min 25min ；d.取出得到改性的滑石粉。
全文摘要
一種改性的滑石粉及其制備方法。改性滑石粉包含100質(zhì)量份的滑石粉和0.5～2.5質(zhì)量份的改性劑，其改性劑為月桂酸多元醇酯和有機硅/聚醚共聚物的混合物；有機硅/聚醚共聚物的結(jié)構(gòu)式為CH3(CH2)xC6H4(OC2H4)yO-Si(OCH3)2-CH2-CHR1R2，其中x＝5～15；y＝1～30；R1為氫、鹵素或者烷基；R2為氫、鹵素或者烷基。
文檔編號C09C1/28GK102120893SQ20101003381
公開日2011年7月13日 申請日期2010年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者劉敏, 吳建, 李朋朋, 楊世元, 梁天珍, 段宏義, 王卓妮, 許惠芳, 謝昕, 鄧守軍, 邵月君, 郭義, 金鼎銘, 陳坤, 魏福慶 申請人:中國石油天然氣股份有限公司