一种纳米碳酸钙表面处理剂及制备方法与流程

本发明属于碳酸钙改性领域，涉及一种纳米碳酸钙表面处理剂及制备方法。

背景技术：

1、纳米碳酸钙是常见的一种重要无机填料，具有价格低廉、无刺激性、无毒、白度高、色泽好等优点，但是由于其粒径小、表面亲水性强、极易团聚等特性，在聚合物中很难分散，因此需要对其进行表面改性，减少团聚，才能在聚合物中获得更广泛的应用。表面改性过的纳米碳酸钙经可以作为一种功能填充材料，在塑料、造纸、涂料、橡胶和聚合物等行业广泛应用。

2、而现有技术的纳米碳酸钙表面改性的方法主要分两种：干法改性和湿法改性。干法改性将表面处理剂与碳酸钙粉末直接混合，通过高速混合、喷淋等方式，使改性剂一端的基团与碳酸钙表面形成强化学键，另一端与高分子材料发生反应或物理缠绕，从而实现碳酸钙的表面改性。该方法使用的表面处理剂主要有：钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂等。表面处理剂价格较贵，且包覆效果欠佳。湿法改性是将表面处理剂溶于水或乙醇，加入到纳米碳酸钙水溶液中，通过控制加入速度，溶液温度，包覆时间来进行表面处理的一种方法，但最终需要干燥工艺获得干燥的活性碳酸钙粉。相较于干法改性，湿法改性的包覆效果明显更好，包覆的更加均匀，得到的产品质量也更加稳定。经常使用的表面处理剂主要有：硬脂酸盐、磷酸酯、季胺盐等。但是该类表面活性剂处理的碳酸钙容易受使用环境的影响，不耐高温，容易黄变，在塑料行业使用时，塑料力学性能不好。

3、因此，迫切需要开发一种纳米碳酸钙表面处理剂以及制备方法，以满足塑料行业的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中的缺陷，提供一种纳米碳酸钙表面处理剂及其处理的方法。

2、本发明一方面提供了一种纳米碳酸钙表面处理剂，包括乳液a和乳液b；

3、所述乳液a包括如下组分：乙烯基封端聚甲基硅氧烷20-60重量份、含氢聚硅氧烷0.5-20重量份、聚醚改性硅油0.1-5.0重量份、去离子水0-65.0重量份；

4、所述乙烯基封端聚甲基硅氧烷结构如式（ⅰ）所示，

5、，

6、其中，r1和r2选自甲基或乙烯基，且至少两个为乙烯基；m、n为0以上自然数，m、n不能同时为0；

7、所述含氢聚硅氧烷结构如式（ⅱ）所示，

8、，

9、其中，r3和r4选自甲基或氢基，且至少两个为氢基；a、b为0以上自然数，a、b不能同时为0；

10、所述乳液b包括水性铂金催化剂乳液2.0-5.0重量份；所述水性铂金催化剂乳液包括铂络合物25wt%，聚醚改性硅油5wt%，去离子水70wt%；

11、所述乙烯基封端聚甲基硅氧烷的粘度为500-2000mpa·s；

12、所述含氢聚硅氧烷的活泼氢摩尔含量为0.5-2%。

13、作为优选，所述乙烯基封端聚甲基硅氧烷的粘度为500mpa·s，乙烯基摩尔含量为0.4%。

14、作为优选，所述含氢聚硅氧烷的活泼氢摩尔含量为1.6%。

15、作为优选，所述聚醚改性硅油的分子量为2000-4000。

16、作为优选，所述铂络合物为铂-乙烯基硅氧烷配合物。在一些优选的实施方式中，所述的铂-乙烯基硅氧烷配合物可采用willing法制备或karstedt法制备。

17、作为优选，所述乳液a包括如下组分：乙烯基封端聚甲基硅氧烷35-40重量份、含氢聚硅氧烷1-2重量份、聚醚改性硅油0.1-0.5重量份、去离子水55-65重量份；

18、所述乳液b包括水性铂金催化剂乳液3.0-5.0重量份。

19、作为优选，所述乳液a包括如下组分：乙烯基封端聚甲基硅氧烷38.50重量份、含氢聚硅氧烷1.5重量份、聚醚改性硅油0.2重量份、去离子水59.8重量份；

20、所述乳液b包括水性铂金催化剂乳液4.0重量份。

21、本发明另一方面还提供了一种上述纳米碳酸钙表面处理剂的制备方法，其中，所述乳液a的制备包括如下步骤：

22、将所述乙烯基封端聚甲基硅氧烷、含氢聚硅氧烷、聚醚改性硅油在高速分散搅拌机中以1500rpm的转速搅拌3h；再加入去离子水，继续搅拌30min，得到所述乳液a；

23、将所述铂络合物、聚醚硅油、去离子水加入高速分散搅拌机中以1500rpm的转速搅拌30min得到乳液b。

24、本发明另一方面还提供了一种改性纳米碳酸钙的制备方法：

25、将50%固含量的碳酸钙浆料倒入反应釜中，在60℃下加热搅拌；调节碳酸钙浆料的ph值为6-8，加入如上述任一所述纳米碳酸钙表面处理剂，在60℃反应2h；过滤浆液，用无水乙醇洗涤滤饼，干燥、研磨即得改性纳米碳酸钙。

26、其中，本发明所述的碳酸钙浆料是指纳米碳酸钙的悬浊液，所用溶剂为水。在一些优选的实施方式中，所述的纳米碳酸钙优选碳化法生产。

27、作为优选，所述纳米碳酸钙表面处理剂的添加量为碳酸钙干物的1.0-5.0%。其中所述的碳酸钙干物即为碳酸钙浆料中所含的纳米碳酸钙总质量。

28、本发明的优点及有益效果如下：

29、本发明所公开的纳米碳酸钙表面处理剂具有优异的纳米碳酸钙改性效果。经本发明纳米碳酸钙表面处理剂改性的纳米碳酸钙具有更低的吸水率和吸油率，且纳米碳酸钙粒径较小、活化度高达100%。改性后的纳米碳酸钙添加进pp塑料后，相较于未改性的纳米碳酸钙拉伸强度和缺口抗冲击强度有较大提升，且不容易变黄。

技术特征：

1.一种纳米碳酸钙表面处理剂，其特征在于，包括乳液a和乳液b；

2.根据权利要求1所述的纳米碳酸钙表面处理剂，其特征在于，所述乙烯基封端聚甲基硅氧烷的粘度为500mpa·s，乙烯基摩尔含量为0.4%。

3.根据权利要求1所述的纳米碳酸钙表面处理剂，其特征在于，所述含氢聚硅氧烷的活泼氢摩尔含量为1.6%。

4.根据权利要求1所述的纳米碳酸钙表面处理剂，其特征在于，聚醚改性硅油的分子量为2000-4000。

5.根据权利要求1所述的纳米碳酸钙表面处理剂，其特征在于，所述铂络合物为铂-乙烯基硅氧烷配合物。

6.根据权利要求1所述的纳米碳酸钙表面处理剂，其特征在于，所述乳液a包括如下组分：乙烯基封端聚甲基硅氧烷35-40重量份、含氢聚硅氧烷1-2重量份、聚醚改性硅油0.1-0.5重量份、去离子水55-65重量份；所述乳液b包括水性铂金催化剂乳液3.0-5.0重量份。

7.根据权利要求6所述的纳米碳酸钙表面处理剂，其特征在于，所述乳液a包括如下组分：乙烯基封端聚甲基硅氧烷38.50重量份、含氢聚硅氧烷1.5重量份、聚醚改性硅油0.2重量份、去离子水59.8重量份；所述乳液b包括水性铂金催化剂乳液4.0重量份。

8.一种如权利要求1-7任一所述纳米碳酸钙表面处理剂的制备方法，其特征在于：

9.一种改性纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，将50%固含量的碳酸钙浆料倒入反应釜中，在60℃下加热搅拌；调节碳酸钙浆料的ph值为6-8，加入如权利要求1-7任一所述纳米碳酸钙表面处理剂，在60℃反应2h；过滤浆液，用无水乙醇洗涤滤饼，干燥、研磨即得改性纳米碳酸钙。

10.根据权利要求9所述改性纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述纳米碳酸钙表面处理剂的添加量为碳酸钙干物的1.0-5.0%。

技术总结本发明公开了一种纳米碳酸钙表面处理剂及制备方法。本发明所公开的纳米碳酸钙表面处理剂包括乳液A和乳液B，其中乳液A包括乙烯基封端聚甲基硅氧烷、含氢聚硅氧烷、聚醚改性硅油、去离子水，乳液B包括铂金催化剂乳液。经该表面处理剂改性的纳米碳酸钙具有更低的吸水率和吸油率，且纳米碳酸钙粒径较小、活化度高达100%。改性后的纳米碳酸钙添加进PP塑料后，相较于未改性的纳米碳酸钙拉伸强度和缺口抗冲击强度有较大提升，且不容易变黄。技术研发人员：江小牛,杨雪忠,汪瑜华,宋新锋,徐健,陈启文受保护的技术使用者：杭州崇耀科技发展有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13