一种性能增强型轻质碳酸钙填充料的制备方法及其应用与流程

本发明属于可生物降解膜材料领域，具体涉及到一种性能增强型轻质碳酸钙填充料的制备方法及其应用。

背景技术：

1、近年来，环保、节约发展方针的全球性提出，以及橡胶、塑料、造纸及密封胶等行业的快速发展和对高品质产品的要求，加强高品质轻质碳酸钙的研发生产刻不容缓。

2、轻质碳酸钙作为橡胶、塑料、造纸及密封胶等制品的重要填充料，可以有效提高制品的耐热性、耐磨性、尺寸稳定性、刚度及可加工性，并降低用料成本。

3、但是，轻质碳酸钙直接用于有机介质中会存在分散性较差和相容性不好等共性问题。随着轻质碳酸钙用量的增大，这些缺点更加明显，过量填充甚至会使制品的性能降低。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种性能增强型轻质碳酸钙填充料的制备方法。

4、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种性能增强型轻质碳酸钙填充料的制备方法，包括，

5、将生石灰与热水进行消化反应，静置室温陈化、过筛，制得氢氧化钙浆液；

6、取氢氧化钙浆液加至反应釜中搅拌，以微孔纳米曝气的形式向反应釜中释放co2和n2混合气体，使其与氢氧化钙浆液进行原位碳化反应，同时向浆液中添加晶型导向剂，待反应浆料的ph值降至6.5～7时，停止碳化反应，经过静置、室温条件下陈放，进行二次碳化反应后，静置陈放分层抽取上层澄清液，得到高浓缩浆液；

7、将高浓缩浆液转至活化反应器中，搅拌条件下待浆液温度升至60～90℃后，向浆液中添加分散剂、复配活性剂，超声活化改性处理1～3h后，过滤、干燥、粉碎及过筛分级处理，得到功能化轻质碳酸钙粉体。

8、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述将生石灰与热水进行消化反应，其中，生石灰与热水的质量比为1：6～8，热水温度为80～100℃。

9、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述静置室温陈化、过筛，其中，陈化时间为24～72h，过筛为过200目筛。

10、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述以微孔纳米曝气的形式向反应釜中释放co2和n2混合气体，使其与氢氧化钙浆液进行原位碳化反应，其中，微孔纳米曝气的曝气孔的孔径小于2nm，混合气体流量为co2流量为1～2l/min，n2流量为2～4l/min。

11、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述晶型导向剂包括蔗糖、葡萄糖、山梨糖醇、柠檬酸和壳聚糖中任意一种，晶型导向剂占浆料的质量百分比为0.15～0.2％。

12、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚山梨酯-80、烷基糖苷、月桂酰两性基二乙酸二钠中任意一种，所述复配活性剂为聚丙烯酸盐、硬脂酸盐、月桂酸、棕榈酸、十二烷基苯磺酸钠、硅烷偶联剂中任选几种复配。

13、作为本发明所述制备方法的一种优选方案，其中：所述复配活性剂占浆料的质量百分比为1～3％，分散剂占浆液的质量百分比为0.1～0.2％。

14、本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种性能增强型轻质碳酸钙填充料的制备方法制得的功能化轻质碳酸钙粉体，所述功能化轻质碳酸钙粉体的粒径为50～100nm，水接触角为129.7°。

15、本发明的另一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种功能化轻质碳酸钙粉体在制备生物降解膜中的应用，包括，

16、以重量份数计，pla为30～40份，pbat为20～30份，扩链剂为0.1～0.2份，润滑剂为0.1～0.2份，功能化轻质碳酸钙为20～40份；

17、分别配置pla、pbat、扩链剂、润滑剂、功能化轻质碳酸钙，将各原料混合均匀；

18、其中扩链剂为胺类化合物；润滑剂为芥酸酰胺、油酸酰胺和硬酯酰胺等中的一种；

19、将所得混合物熔融共混，挤出造粒得到性能增强型生物降解母粒；

20、将所得性能增强型生物降解母粒通过吹膜机加热融化后吹成薄膜，得到性能增强型生物降解薄膜；

21、其中，熔融共混于双螺杆挤出机中进行，双螺杆挤出机的一区温度为135～155℃，二区温度为145～165℃，三区温度为155～185℃，四区温度为155～185℃，五区温度为155～185℃，机头转速为1000～2000rpm；

22、吹膜机加热融化后吹成薄膜，吹膜机的螺杆转速为600～1000rpm，机筒一区温度为135～155℃，机筒二区温度为155～185℃,机筒三区温度为155～185℃，模具一区温度为135～155℃，模具一区温度为135～155℃；牵引调速为350～450rpm，收卷调速为350～450rpm。

23、本发明有益效果：

24、(1)本发明提供一种性能增强型轻质碳酸钙填充料的制备方法，利用微孔纳米曝气技术可有效提高co2与氢氧化钙分子的接触面积，使其充分碳化反应，结合晶型导向剂实现碳酸钙晶体结构更加规整；并利用超声技术结合分散剂和活化剂对碳酸钙进行活化改性，可将碳酸钙粒子包覆更加全面和均匀，实现轻质碳酸钙表面功能化，是一种环保、简单、易于实现工业化生产的方法。

25、(2)本发明以性能增强型轻质碳酸钙作为可降解基体材料填充助剂，利用功能化轻质碳酸钙与可降解基体材料间产生界面作用和良好的亲和性，有效增强可降解复合材料的热稳定性、机械性能、耐老化性能和电性能等，功能化轻质碳酸钙的超高填充量还可以降低可降解基体材料的用料成本。

技术特征：

1.一种性能增强型轻质碳酸钙填充料的制备方法，其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述将生石灰与热水进行消化反应，其中，生石灰与热水的质量比为1：6～8，热水温度为80～100℃。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述静置室温陈化、过筛，其中，陈化时间为24～72h，过筛为过200目筛。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述氢氧化钙浆液，其摩尔浓度为1～3mol/l。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述以微孔纳米曝气的形式向反应釜中释放co2和n2混合气体，使其与氢氧化钙浆液进行原位碳化反应，其中，微孔纳米曝气的曝气孔的孔径小于2nm，混合气体流量为co2流量为1～2l/min，n2流量为2～4l/min。

6.如权利要求1～4中任一所述的制备方法，其特征在于：所述晶型导向剂包括蔗糖、葡萄糖、山梨糖醇、柠檬酸和壳聚糖中任意一种，晶型导向剂占浆料的质量百分数为0.1～0.5％。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚山梨酯-80、烷基糖苷、月桂酰两性基二乙酸二钠中任意一种，所述复配活性剂为聚丙烯酸钠、硬脂酸钠、月桂酸、棕榈酸、十二烷基苯磺酸钠、硅烷偶联剂中任选几种复配。

8.如权利要求1或7中任一所述的制备方法，其特征在于：所述复配活性剂占浆料的质量百分比为1～5％，分散剂占浆液的质量百分比为0.5～2％。

9.权利要求1～8中任一所述的制备方法制得的功能化轻质碳酸钙粉体，其特征在于：所述功能化轻质碳酸钙粉体的粒径为50～100nm，水接触角为129.7°。

10.权利要求9所述的功能化轻质碳酸钙粉体在制备生物降解膜中的应用，其特征在于：包括，

技术总结本发明公开了一种性能增强型轻质碳酸钙填充料的制备方法及其应用，本发明利用微孔纳米曝气技术可有效提高CO<subgt;2</subgt;与氢氧化钙分子的接触面积，使其充分碳化反应，结合晶型导向剂实现碳酸钙晶体结构更加规整；并利用超声技术结合分散剂和复配活性剂对碳酸钙进行活性改性，可将碳酸钙粒子包覆更加全面和均匀，实现轻质碳酸钙功能化，是一种环保、简单、易于实现工业化生产的方法。技术研发人员：李剑,秦迎,李世令,郑健志,秦宽受保护的技术使用者：桂林金山新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11