CN105271345B - 一种硬质pvc专用功能填料超细活性碳酸钙的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种硬质PVC专用功能填料超细活性碳酸钙的制备方法，由以下步骤组成：1)将精制的氢氧化钙浆冷却至30～32℃，加入双组份的晶型控制剂后通入窑气进行碳化，控制碳化温度低于45℃，当碳化的浆料pH值达到7后再继续过碳化10分钟即制得制得粒径在190～210纳米超细碳酸钙浆料；2)将超细碳酸钙浆料升温至70℃，在高剪切乳化机的作用下，加入硬脂酸和椰子油复合包覆剂皂化乳液包覆处理50～60分钟，再进行压滤、干燥、解聚即得活化度大于99％，吸油值小于17g/100gCaCO3硬质PVC专用功能填料超细活性碳酸钙产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种超细活性碳酸钙的制备方法，尤其是一种硬质PVC专用功能填料超细活性碳酸钙的制备方法。
背景技术
PVC是一种用途广泛的通用塑料，是以聚氯乙烯树脂为主要原料，加入填充料和适量的抗老化剂、改性剂等，经混炼、压延、真空吸塑等工艺而成的材料。PVC材料具有轻质、隔热、保温、防潮、阻燃、施工简便等特点，规格、色彩、图案繁多，极富装饰性，其平均消耗量仅次于聚乙烯居第二位。
PVC可分为软质PVC材料和硬质PVC材料，其中硬质PVC材料大约占市场的2/3，软质PVC材料占1/3。在硬质PVC型材的生产过程中，除了添加适量的助剂外，为了降低生产成本，通常加入大量无机粉体碳酸钙，以提高PVC型材的尺寸稳定性、耐热性、耐磨性及刚度，提高PVC的塑化性能。
目前在硬质PVC型材中加入碳酸钙主要有：(1)重质碳酸钙，它作为增容的填料使用从而降低生产成本。重质碳酸钙表面的惰性，尽管进行硬脂酸的干法表面处理，但由于处理效果差，随着重质碳酸钙加入量的增加，PVC制品的理化性能大幅度下降。(2)纳米活性碳酸钙，它作为高档PVC制品中使用的功能性填料，除了可提高制品的耐热性、耐磨性、尺寸稳定性及刚度等外，还可使PVC制品增韧增强，表面光洁。但由于纳米活性碳酸钙的粒子小，当填充量增加时，体系的粘度增大，加工成型困难，因此添加量也受到一定的限制。(3)轻质活性碳酸钙，该产品的吸油值大，随着填充量的增加，不但使体系的粘度增大，难于成型，综合性能也下降。
发明内容：
本发明需要解决的技术问题是提供一种硬质PVC专用低吸油值高填充量功能填料超细活性碳酸钙的制备方法，简单地说该填充料的粒径比重质碳酸钙的粒径小，又比纳米碳酸钙的粒径大。同时兼的重质碳酸钙流动性好，吸油值低，填充量大，又兼有纳米活性碳酸钙表面活性好，与硬质PVC相容性好，具有显著的增强增韧效果。
本发明所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：
一种硬质PVC专用功能填料超细活性碳酸钙的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：
1)将精制的氢氧化钙浆冷却至30～32℃，加入双组份的晶型控制剂后通入窑气进行碳化，控制碳化温度低于45℃，当碳化的浆料pH值达到7后再继续过碳化10分钟即制得制得粒径在190～210纳米超细碳酸钙浆料；
2)将超细碳酸钙浆料升温至70℃，在高剪切乳化机的作用下，加入硬脂酸和椰子油复合包覆剂皂化乳液包覆处理50～60分钟，再进行压滤、干燥、解聚即得活化度大于99％，吸油值小于17g/100gCaCO3硬质PVC专用功能填料超细活性碳酸钙产品。
在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤1)中，所述双组份的晶型控制剂加入量为精制的氢氧化钙浆中碳酸钙重量的1.2～1.6wt％。
在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤1)中，所述双组份的晶型控制剂为蔗糖与葡萄糖的混合物，其中蔗糖与葡萄糖的加入比为1﹕1。
在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤2)中，所述硬脂酸和椰子油复合包覆剂皂化乳液加入量为所述超细碳酸钙浆料中碳酸钙重量的2.5～3.0wt％。
在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤2)中，所述硬脂酸和椰子油复合包覆剂皂化乳液中硬脂酸与椰子油的质量比为1﹕0.6～1﹕1.4。
在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤2)中，所述硬脂酸和椰子油复合包覆剂皂化乳液的制备方法是在90℃的热水中加入配方量的硬脂酸与椰子油，然后加入硬脂酸和椰子油总量的12～14wt％固碱，皂化溶解成乳液。
本发明的优点在于：
1、在碳化过程中，通过添加双组份晶型控制剂，在较高的温度下合成适合硬质PVC填料用的超细碳酸钙粒子，减少低温碳化的能耗。
2、采用复合包覆剂，产品的包覆效果好，吸油值低，在硬质PVC型材中分散性好，增加了填充量，降低了硬质PVC型材的制作成本。
3、本发明产品具有重钙流动性好，吸油值低，填充量大和纳米碳酸钙表面活性好，与基体相容性好，显著增强增韧效果的双重特点。
本发明制备的硬质PVC功能填料超细活性碳酸钙粒径在190～210纳米，白度大于93，吸油值小于17，在PVC树脂中具有高填充量仍保持较好的综合性能。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步描述，但应该理解这些实施例并不限制本发明的范围，在不违背本发明精神和范围的情况下，本领域技术人员可对本发明改变和改进以使其不同的使用情况、条件和实施方案。
实施例1
在1立方米的鼓泡式碳化反应釜中，加入重量浓度为9.1％的氢氧化钙浆料0.9立方米，加入蔗糖和葡萄糖各0.85公斤溶解液，通入CO2气体的体积百分浓度为28～31％窑气进行碳化，起始碳化温度为31.6℃，控制窑气的流量为每分钟1.0立方米，碳化1小时10分钟后浆料的pH值降为7.0以下，温度为44℃，再继续碳化10分钟即为碳化终点。
将1.4公斤的硬脂酸和1.6公斤的椰子油加至20公斤90℃的热水中，并加0.4公斤固碱进行皂化。然后将皂化乳液加入已升温至70℃的碳酸钙浆料中，并进行搅拌包覆处理1小时。最后将表面处理后的浆料过滤至含水量小于40％的滤饼，并在80～110℃烘干，解聚即获得本发明产品。
该产品在TEM电镜上测得粒径在190～210纳米，无团聚现象，白度93.1，吸油值16.8，可作为硬质PVC专用功能填料。
实施例2
与实施例1相似，加入重量浓度为9.4％的氢氧化钙浆料0.9立方米，加入蔗糖和葡萄糖各0.65公斤溶解液，通入CO2气体的体积百分浓度为28～31％窑气进行碳化，起始碳化温度为31.0℃，控制窑气的流量为每分钟1.0立方米，碳化1小时15分钟后浆料的pH值降为7.0以下，温度为43℃，再继续碳化10分钟即为碳化终点。
将1.7公斤的硬脂酸和1.3公斤的椰子油加至20公斤90℃的热水中，加入0.42公斤固碱进行皂化。然后将皂化乳液加入已升温至70℃的碳酸钙浆料中，并进行搅拌包覆处理1小时。最后将表面处理后的浆料过滤至含水量小于40％的滤饼，并在80～110℃烘干后解聚即获得本发明产品。
该产品在TEM电镜上测得碳酸钙粒径在190～200纳米，无团聚现象，白度93.5，吸油值16.3，可作为硬质PVC专用功能填料。
对照例1
与实施例1相似的方法，加入重量浓度为9.1％的氢氧化钙浆料0.9立方米，加入蔗糖1.7公斤溶解液，通入CO2气体的体积百分浓度为28～31％窑气进行碳化，起始碳化温度为30.2℃，控制窑气的流量为每分钟1.0立方米，碳化1小时10分钟后浆料的pH值降为7.0以下，碳化的终点温度为35℃，再继续碳化10分钟即为碳化终点。
将3.0公斤的硬脂酸加至20公斤90℃的热水中，加入0.4公斤固碱进行皂化。然后将皂化乳液加入已升温至70℃的碳酸钙浆料中，并进行搅拌包覆处理1小时。最后将表面处理后的浆料过滤至含水量小于40％的滤饼，并在80～110℃烘干后解聚得产品。
该产品在TEM电镜上测得碳酸钙粒径在70～90纳米，略有团聚现象，白度93.1，吸油值22.8，在填充硬质PVC树脂制程时流动度差，不利于加工。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (1)
1.一种硬质PVC专用功能填料超细活性碳酸钙的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：
1)将精制的氢氧化钙浆冷却至31～31.6℃，加入双组份的晶型控制剂后通入窑气进行碳化，控制碳化温度为43～44℃，当碳化的浆料pH值达到7后再继续过碳化10分钟即制得粒径在190～210纳米超细碳酸钙浆料；
2)将超细碳酸钙浆料升温至70℃，在高剪切乳化机的作用下，加入硬脂酸和椰子油复合包覆剂皂化乳液包覆处理50～60分钟，再进行压滤、干燥、解聚即得活化度大于99％，吸油值小于17g/100gCaCO3硬质PVC专用功能填料超细活性碳酸钙产品；
在所述步骤1)中，所述双组份的晶型控制剂加入量为精制的氢氧化钙浆中氢氧化钙重量的1.2～1.6wt％；
在所述步骤1)中，所述双组份的晶型控制剂为蔗糖与葡萄糖的混合物，其中蔗糖与葡萄糖的质量比为1﹕1；
在所述步骤2)中，所述硬脂酸和椰子油复合包覆剂皂化乳液加入量为所述超细碳酸钙浆料中碳酸钙重量的2.5～3.0wt％；
在所述步骤2)中，所述硬脂酸和椰子油复合包覆剂皂化乳液中硬脂酸与椰子油的质量比为1﹕0.6～1﹕1.4；
在所述步骤2)中，所述硬脂酸和椰子油复合包覆剂皂化乳液的制备方法是在90℃的热水中加入配方量的硬脂酸与椰子油，然后加入硬脂酸和椰子油总量的12～14wt％固碱，皂化溶解成乳液。
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