本發(fā)明涉及無機(jī)填料表面改性
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體是一種PVC用重質(zhì)碳酸鈣的表面處理方法。
背景技術(shù)：
：PVC樹脂具有耐腐蝕、耐磨損、絕緣等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、日用生活、包裝、電力等領(lǐng)域。但是PVC材料沖擊強(qiáng)度低、熱穩(wěn)定性差，為滿足更高應(yīng)用要求，需對其增韌改性。增韌改性填充材料有彈性體和非彈性體兩種。填充彈性體可以提高PVC的韌性，但剛度和耐熱性卻下降。反之，填充非彈性體不僅可提高PVC的韌性，而且能改善其耐熱性、強(qiáng)度及加工流動性等性能。作為PVC非彈性體填料優(yōu)選為碳酸鈣。碳酸鈣是一種穩(wěn)定性好、白度高、磨耗低、無毒且價格低廉的材料，常用于塑料，橡膠，涂料，造紙等行業(yè)，可以起到增重補(bǔ)強(qiáng)，降低成本的作用。理論上輕質(zhì)碳酸鈣和納米碳酸鈣是PVC的理想填充填料，但目前所使用的輕質(zhì)碳酸鈣和納米碳酸鈣都存在不同程度的團(tuán)聚情況，將這種分散性差的碳酸鈣用于填充PVC，不僅難以改善其強(qiáng)度及加工流動性等性能，還有可能造成塑料內(nèi)部缺陷，進(jìn)而導(dǎo)致塑料劣化。重質(zhì)碳酸鈣相比于輕質(zhì)碳酸鈣和納米碳酸鈣，其加工成本低、能耗小、對環(huán)境污染輕。隨著粉碎技術(shù)和分級工藝的不斷改進(jìn)，重質(zhì)碳酸鈣已經(jīng)被越來越多的企業(yè)接受。但是由于碳酸鈣表面親水疏油，因此用碳酸鈣填充PVC前需對其進(jìn)行表面改性，使其表面親水疏油，提高其與基體材料相容性，以提高材料的綜合性能。脂肪酸鹽是碳酸鈣表面處理的主要改性劑。但在重質(zhì)碳酸鈣改性中，由于重質(zhì)碳酸鈣表面能較低，處理劑的吸附量有限，而且脂肪酸體系在PVC基質(zhì)中相容性欠佳，使得脂肪酸鹽改性的重質(zhì)碳酸鈣不能很好分散，一般只能起到填充作用，無法達(dá)到增強(qiáng)增韌等效果。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明針對現(xiàn)有重質(zhì)碳酸鈣表面改性存在的問題，提供一種PVC用重質(zhì)碳酸鈣的表面處理方法。本方法通過使用丙烯酸乳液、硫酸銨引發(fā)劑和十二烷基硫醇對重質(zhì)碳酸鈣進(jìn)行表面改性處理，提高其在PVC中的相容性和分散性，以達(dá)到對PVC材料補(bǔ)強(qiáng)增韌的效果。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種PVC用重質(zhì)碳酸鈣的表面處理方法，包括以下步驟：（1）將水磨后比表面積為3-8m2/g的重質(zhì)碳酸鈣加入反應(yīng)釜加熱，溫度控制在50-90℃，加入丙烯酸乳液，攪拌10-30min，完成第一次表面改性；（2）在第一次表面改性得到的重質(zhì)碳酸鈣中加入硫酸銨和十二烷基硫醇，攪拌30-60min，完成重質(zhì)碳酸鈣的表面改性；（3）將步驟（2）改性后得重質(zhì)碳酸鈣經(jīng)過常規(guī)方法脫水，干燥，粉碎，篩分，即可得到PVC用重質(zhì)碳酸鈣。優(yōu)選地，以上所述丙烯酸乳液的加入量為碳酸鈣干基重量的5-30%。優(yōu)選地，以上所述丙烯酸乳液的質(zhì)量濃度為20-45%。優(yōu)選地，以上所述硫酸銨的加入量為丙烯酸單體重量的0.2%-1%。優(yōu)選地，以上所述十二烷基硫醇的加入量為丙烯酸單體的0.3-0.8%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果為：1、本發(fā)明制備的重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品與PVC樹脂具有很好的分散性和相容性，達(dá)到對PVC材料補(bǔ)強(qiáng)增韌的效果，與常用納米碳酸鈣相比其加工成本更低、能耗更小、對環(huán)境污染更輕。2、本方法先用丙烯酸乳液原位聚合進(jìn)行第一次表面改性重質(zhì)碳酸鈣，可有效防止碳酸鈣團(tuán)聚，提高重質(zhì)碳酸鈣的分散性，再用硫酸銨和十二烷基硫醇進(jìn)行二次表面處理，可提高碳酸鈣與PVC材料的相容性，能夠增加填料與PVC基體的界面層厚度，起增強(qiáng)增韌作用。3、本方法制備工藝簡單，成本低，操作容易，適合于工業(yè)生產(chǎn)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會效益。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，但不限于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1一種PVC用重質(zhì)碳酸鈣的表面處理方法，包括以下步驟：（1）將水磨后比表面積為3.2m2/g的重質(zhì)碳酸鈣加入反應(yīng)釜加熱，溫度控制在70℃，加入為碳酸鈣干基重量為5%的丙烯酸乳液（丙烯酸質(zhì)量濃度為45%），攪拌15min，完成第一次表面改性；（2）在第一次表面改性得到的重質(zhì)碳酸鈣中加入為丙烯酸單體重量0.2%的硫酸銨和丙烯酸單體重量0.5%的十二烷基硫醇，攪拌40min，完成重質(zhì)碳酸鈣的表面改性；（3）將步驟（2）改性后得重質(zhì)碳酸鈣經(jīng)過常規(guī)方法脫水，干燥，粉碎，篩分，即可得到PVC用重質(zhì)碳酸鈣。實(shí)施例2一種PVC用重質(zhì)碳酸鈣的表面處理方法，包括以下步驟：（1）將水磨后比表面積為4.3m2/g的重質(zhì)碳酸鈣加入反應(yīng)釜加熱，溫度控制在60℃，加入為碳酸鈣干基重量為10%的丙烯酸乳液（丙烯酸質(zhì)量濃度為35%），攪拌30min，完成第一次表面改性；（2）在第一次表面改性得到的重質(zhì)碳酸鈣中加入為丙烯酸單體重量為0.5%的硫酸銨和丙烯酸單體重量0.3%的十二烷基硫醇，攪拌30min，完成重質(zhì)碳酸鈣的表面改性；（3）將步驟（2）改性后得重質(zhì)碳酸鈣經(jīng)過常規(guī)方法脫水，干燥，粉碎，篩分，即可得到PVC用重質(zhì)碳酸鈣。實(shí)施例3一種PVC用重質(zhì)碳酸鈣的表面處理方法，包括以下步驟：（1）將水磨后比表面積為5.2m2/g的重質(zhì)碳酸鈣加入反應(yīng)釜加熱，溫度控制在50℃，加入為碳酸鈣干基重量為20%的丙烯酸乳液（丙烯酸質(zhì)量濃度為25%），攪拌10min，完成第一次表面改性；（2）在第一次表面改性得到的重質(zhì)碳酸鈣中加入為丙烯酸單體重量為0.8%的硫酸銨和丙烯酸單體重量0.5%的十二烷基硫醇，攪拌45min，完成重質(zhì)碳酸鈣的表面改性；（3）將步驟（2）改性后得重質(zhì)碳酸鈣經(jīng)過常規(guī)方法脫水，干燥，粉碎，篩分，即可得到PVC用重質(zhì)碳酸鈣。實(shí)施例4一種PVC用重質(zhì)碳酸鈣的表面處理方法，包括以下步驟：（1）將水磨后比表面積為6.7m2/g的重質(zhì)碳酸鈣加入反應(yīng)釜加熱，溫度控制在80℃，加入為碳酸鈣干基重量為25%的丙烯酸乳液（丙烯酸質(zhì)量濃度為20%），攪拌20min，完成第一次表面改性；（2）在第一次表面改性得到的重質(zhì)碳酸鈣中加入為丙烯酸單體重量為1%的硫酸銨和丙烯酸單體重量0.3%的十二烷基硫醇，攪拌40min，完成重質(zhì)碳酸鈣的表面改性；（3）將步驟（2）改性后得重質(zhì)碳酸鈣經(jīng)過常規(guī)方法脫水，干燥，粉碎，篩分，即可得到PVC用重質(zhì)碳酸鈣。實(shí)施例5一種PVC用重質(zhì)碳酸鈣的表面處理方法，包括以下步驟：（1）將水磨后比表面積為8.0m2/g的重質(zhì)碳酸鈣加入反應(yīng)釜加熱，溫度控制在90℃，加入為碳酸鈣干基重量為15%的丙烯酸乳液（丙烯酸質(zhì)量濃度為35%），攪拌15min，完成第一次表面改性；（2）在第一次表面改性得到的重質(zhì)碳酸鈣中加入為丙烯酸單體重量為0.5%的硫酸銨和丙烯酸單體重量0.8%的十二烷基硫醇，攪拌60min，完成重質(zhì)碳酸鈣的表面改性；（3）將步驟（2）改性后得重質(zhì)碳酸鈣經(jīng)過常規(guī)方法脫水，干燥，粉碎，篩分，即可得到PVC用重質(zhì)碳酸鈣。對比例1將水磨得到的比表面積為6.7m2/g重質(zhì)碳酸鈣加入反應(yīng)釜加熱，控制溫度為80℃，加入以碳酸鈣干基質(zhì)量百分比1.5%的硬脂酸鈉，攪拌60min，然后脫水慮、烘干、粉碎、篩分得到表面改性的重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品。將本發(fā)明實(shí)施例1-5制得的改性重質(zhì)碳酸鈣與對比例1制得改性重質(zhì)碳酸鈣碳酸鈣用于填充PVC樹脂，PVC復(fù)合材料的配方見表1。表1：PVC復(fù)合材料配方組分份數(shù)PVC樹脂100改性重質(zhì)碳酸鈣20鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑5DOP5ACR1.5HTS0.3PVC復(fù)合材料的制備工藝為：按上述配比稱取原料，放入高速混合機(jī)中攪拌15min，混合均勻后用雙螺桿擠出機(jī)熔融共混擠出（螺桿轉(zhuǎn)速50r/min，料筒溫度150-190℃，其中：實(shí)施例1控制150℃，實(shí)施例2控制155℃，實(shí)施例3控制160℃，實(shí)施例4控制175℃，實(shí)施例5控制190℃，對比例1控制160℃），冷卻切粒，將粒料用注射機(jī)注射成標(biāo)準(zhǔn)的沖擊、拉伸和彎曲的樣條。再按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1843-2008、GB/T1040.1-2006、GB/T9341-2008測定PVC復(fù)合材料的力學(xué)性能，測試結(jié)果如表2所示。表2：PVC復(fù)合材料的力學(xué)性能測試結(jié)果表樣品沖擊強(qiáng)度（KJ/m2）拉伸強(qiáng)度（Mpa）彎曲強(qiáng)度（Mpa）實(shí)施例17.68135.31057.456實(shí)施例27.89635.78657.898實(shí)施例38.28336.53658.268實(shí)施例49.19837.23858.862實(shí)施例58.61236.01358.635對比例16.12027.87446.261由表2可見，本發(fā)明改性的重質(zhì)碳酸鈣填充PVC復(fù)合材料，由于具有很好的分散性和相容性，達(dá)到對PVC材料更好的補(bǔ)強(qiáng)增韌作用，比用硬脂酸改性的重質(zhì)碳酸鈣填充PVC復(fù)合材料的力學(xué)性能更好。當(dāng)前第1頁1 2 3