一种应用于尼龙工程塑料的高分散纳米碳酸钙的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于尼龙工程塑料的高分散纳米碳酸钙的制备方法，是将石灰乳液进行稀释，然后进行碳酸化反应，当反应液pH降到9.0时，加入分散剂，继续通入窑气直至反应液pH降至7.0，控制熟浆比表面积为16‑25 m

Preparation method of highly dispersed nano calcium carbonate applied to nylon engineering plastics

The invention discloses a nylon engineering plastics used in high dispersion of nanometer calcium carbonate preparation method is the lime emulsion was diluted, then the carbonation reaction, when the reaction liquid pH decreased to 9, the addition of dispersant to pass into the kiln gas until the reaction liquid pH to 7, boiled pulp than control a surface area of 16 25 m

【技术实现步骤摘要】
一种应用于尼龙工程塑料的高分散纳米碳酸钙的制备方法
本专利技术涉及无机材料
，具体是一种应用于尼龙工程塑料的高分散纳米碳酸钙的制备方法。
技术介绍
尼龙(PA)是一种最常用的工程塑料，已广泛应用于汽车、机械、电器等行业。但是，未经改性的PA尺寸稳定性较差，冲击韧性低，应用价值不高。在实际应用中一般都采用无机填料与增韧剂对PA进行改性填充，以提高其尺寸稳定性和冲击性能。现有技术中广泛采用玻璃纤维对PA进行改性，然而玻璃纤维对材料的冲击性能损害太高，而且会经常引发制品外观不良，需要添加更多的增韧剂和玻纤防浮剂来弥补这些欠缺，使得材料制造成本大大升高。近年来随着纳米碳酸钙的产业化发展，纳米碳酸钙在改性塑料的应用备受关注。纳米碳酸钙属于增强型材料，对有机基体有增强作用，该填料的添加可有效改善塑料材料的力学、尺寸稳定性等性能。然而，由于工程塑料制备领域的限制，纳米碳酸钙的最佳添加量一般不超过10%，如中国专利技术专利CN103642218A公开了一种尼龙改性塑料的制备方法，纳米碳酸钙填充量仅为7-9%，过多会导致材料力学性能的恶化。导致出现这些恶化的原因，主要是纳米碳酸钙在复合材料制备过程中未能有效分散，团聚体的形成会在复合材料内部形成大量应力集中，从而导致改性失效。纳米碳酸钙的团聚主要发生在两个阶段，一是其制备过程，二是下游加工应用过程。纳米碳酸钙初级粒子的粒径较小，具有较高的表面性能，在其制备过程中便很容易发生团聚，即使后期经过活化处理，但表面处理剂一般只能在二次团聚粒子表面进行包覆，难以渗透到初级粒子的表面，因此纳米碳酸钙产品往往以二次团聚粒子的形式存在。在后续的应用加工中，碳酸钙粒子在高温高剪切的加工条件下，部分二次团聚粒子重新破碎、分散，暴露出许多初级粒子的新表面。而这些没有经过表面包覆的粒子，与有机基体相容性较差，在剪切混合过程中，往往会形成更大的团聚。目前，己公开的纳米碳酸钙制备技术中，多用于聚烯烃及PVC塑料的填充，在工程塑料尤其是专用工程塑料方面鲜有报道，且纳米碳酸钙在尼龙工程塑料中纳米碳酸钙的添加量一般都小于10%，无法作为主要填料使用。
技术实现思路
本专利技术针对现有纳米碳酸钙存在的技术缺陷，提供一种应用于尼龙工程塑料的高分散纳米碳酸钙的制备方法。本方法制备得到的高分散纳米碳酸钙，与尼龙体系的分散性和相容性好，可提高填料的加入量，在尼龙体系中填充量可高达40%以上；同时还改善了体系的流动性及加工性能，而且赋予尼龙制品较好的物理机械性能，达到增韧补强的效果。本专利技术是基于以下原理实现的：首先在纳米碳酸钙的碳酸化后期加入分散剂，防止二次团聚粒子的生成。其次采用饱和脂肪酸盐对其进行湿法改性，形成化学包覆层，粉碎分级后，进一步采用PE蜡与新癸酸缩水甘油酯混合物对半成品进行干法改性，形成物理包覆层。化学包覆层将脂肪酸链锚固在碳酸钙表面，提供了与基材一定的相容性，可将碳酸钙快速、均匀分散在尼龙体系中。而物理包覆层中的PE蜡由于熔点较低，分子链移动性较好，在复合材料制备过程中，高温高剪切下所形成的碳酸钙粒子新界面将会立即被PE蜡所润湿和包覆；而新癸酸缩水甘油酯中的环氧基团可与尼龙体系中的酰胺基团发生化学反应，在纳米碳酸钙与尼龙基材之间起桥接作用，可有效进行增容。本专利技术采用的技术方案如下：一种应用于尼龙工程塑料的高分散纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：(1)将陈化36-72h后的石灰乳液进行稀释至比重为1.055-1.070，然后将浆液输送至碳化塔，控制石灰乳浆液初始碳酸化温度为20-25℃，通入净化、冷却后的窑气，控制窑气流量为2-4m³/h，二氧化碳体积含量为25-35%，当反应液pH降到9.0时，加入分散剂，继续通入窑气直至反应液pH降至7.0，反应完成，控制熟浆比表面积为16-25m2/g；(2)将步骤（1）得到的反应浆液输送至表面处理池，控制温度加热至50-70℃，再加入碳酸钙干基质量为1.0-2.0%的饱和脂肪酸盐，搅拌30-60min，完成表面处理后，将碳酸钙浆液按照常规方法依次进行脱水、烘干、粉碎和分级，得到碳酸钙粉体；(3)将步骤（2）得到的碳酸钙粉体输送至表面改性机，控制物料温度为110-130℃，再加入PE蜡与新癸酸缩水甘油酯混合物，其中混合物的加入量为碳酸钙干基重量的1.0-2.0%，搅拌均匀，出料，即得本专利技术的高分散纳米碳酸钙产品。优选的，以上所述分散剂为聚丙烯酸钠，其加入量为碳酸钙干基质量为0.2-0.5%。优选的，以上所述聚丙烯酸钠的分子量为3000-6000。优选的，以上所述饱和脂肪酸盐是月桂酸钠、棕榈酸钠或硬脂酸钠中的一种或任意几种的任意配比。优选的，以上所述PE蜡与新癸酸缩水甘油酯的质量比为1-3:1。优选的，以上所述表面改性机为SLG型连续粉体表面改性机。与现有技术相比，本专利技术的优点及有益效果为：1、本专利技术制备的高分散纳米碳酸钙产品与尼龙体系的分散性和相容性好，可提高填料的加入量，在PA体系中填充量可高达40%以上，可作为尼龙塑料的主填料使用，同时还改善了尼龙体系的流动性及加工性能，而且赋予制品较好的物理机械性能，达到增韧补强的效果。2、本专利技术方法采用聚丙烯酸钠作为分散处理剂，能够有效抑制纳米碳酸钙的团聚，有效提高产品的增韧效果。3、本专利技术先采用饱和脂肪酸盐对纳米碳酸钙进行湿法改性，然后采用PE蜡与新癸酸缩水甘油酯混合物对半成品进行干法改性，可使纳米碳酸钙快速、均匀分散在尼龙体系，可提高纳米碳酸钙与尼龙体系的增容性，还可有效改善尼龙制品的尺寸稳定性。4、本专利技术制备方法简单，工艺可行，生产成本低，具有较好的经济效益和社会效益。具体实施方式下面将结合具体实施例对本专利技术进一步说明，但不限于本专利技术的保护范围。实施例1一种应用于尼龙工程塑料的高分散纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：(1)将陈化48h后的石灰乳液进行稀释至比重为1.070，然后将浆液输送至碳化塔，控制石灰乳浆液初始碳酸化温度为25℃，通入净化、冷却后的窑气，控制窑气流量为2m³/h，二氧化碳体积含量为25%，当反应液pH降到9.0时，加入碳酸钙干基重量为0.5%的聚丙烯酸钠分散剂，继续通入窑气直至反应液pH降至7.0，反应完成，控制熟浆比表面积为16.27m2/g；(2)将步骤（1）得到的反应浆液输送至表面处理池，控制温度加热至60℃，再加入碳酸钙干基质量为1.0%的硬脂酸钠，搅拌45min，完成表面处理后将碳酸钙浆液按照常规方法依次进行脱水、烘干、粉碎和分级，得到碳酸钙粉体；(3)将步骤（2）得到的碳酸钙粉体输送至SLG型连续粉体表面改性机，控制物料温度为120℃，再加入质量比为1:1的PE蜡与新癸酸缩水甘油酯混合物，其中混合物的加入量为碳酸钙干基重量的1.0%，搅拌均匀，出料，即得本专利技术的高分散纳米碳酸钙产品。实施例2一种应用于尼龙工程塑料的高分散纳米碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：(1)将陈化36h后的石灰乳液进行稀释至比重为1.055，然后将浆液输送至碳化塔，控制石灰乳浆液初始碳酸化温度为20℃，通入净化、冷却后的窑气，控制窑气流量为4m³/h，二氧化碳体积含量为35%，当反应液pH降到9.0时，加入碳酸钙干基重量为0.5%的聚丙烯酸钠分散剂，继续通入窑气直至反应液pH降至7.0，反应完成，控制熟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于尼龙工程塑料的高分散纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将陈化36‑72 h后的石灰乳液进行稀释至比重为1.055‑1.070，然后将浆液输送至碳化塔，控制石灰乳浆液初始碳酸化温度为20‑25℃，通入净化、冷却后的窑气，控制窑气流量为2‑4 m³/h，二氧化碳体积含量为25‑35 %，当反应液pH降到9.0时，加入分散剂，继续通入窑气直至反应液pH降至7.0，反应完成，控制熟浆比表面积为16‑25 m

【技术特征摘要】
1.一种应用于尼龙工程塑料的高分散纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将陈化36-72h后的石灰乳液进行稀释至比重为1.055-1.070，然后将浆液输送至碳化塔，控制石灰乳浆液初始碳酸化温度为20-25℃，通入净化、冷却后的窑气，控制窑气流量为2-4m³/h，二氧化碳体积含量为25-35%，当反应液pH降到9.0时，加入分散剂，继续通入窑气直至反应液pH降至7.0，反应完成，控制熟浆比表面积为16-25m2/g；(2)将步骤（1）得到的反应浆液输送至表面处理池，控制温度加热至50-70℃，再加入碳酸钙干基质量为1.0-2.0%的饱和脂肪酸盐，搅拌30-60min，完成表面处理后，将碳酸钙浆液按照常规方法依次进行脱水、烘干、粉碎和分级，得到碳酸钙粉体；(3)将步骤（2）得到的碳酸钙粉体输送至表面改性机，控制物料温度为110-130℃，再加入PE蜡与新癸酸缩水甘油酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊文，
申请(专利权)人：广西华纳新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45