一种重质碳酸钙改性剂、改性超细重质碳酸钙及其制备方法和应用、顺丁橡胶复合材料技术

本发明专利技术提供了一种重质碳酸钙改性剂、改性超细重质碳酸钙及其制备方法和应用、顺丁橡胶复合材料，属于矿物材料加工与应用领域技术领域。将本发明专利技术的改性剂用于超细重质碳酸钙的改性，可以改善超细重质碳酸钙在高分子材料中的分散性，将本发明专利技术的改性超细重质碳酸钙用于制备顺丁橡胶复合材料，得到的顺丁橡胶具有优异的力学性能。实施例的结果显示，改性超细重质碳酸钙与顺丁橡胶复合后得到的顺丁橡胶复合材料的最大载荷＞40N，100％定伸强度＞2.8MPa，300％定伸强度＞3.5MPa，撕裂强度≥3kN/m，DIN磨耗≥120，吸油值≤20。

【技术实现步骤摘要】
一种重质碳酸钙改性剂、改性超细重质碳酸钙及其制备方法和应用、顺丁橡胶复合材料
本专利技术涉及矿物材料加工与应用领域
，尤其涉及一种重质碳酸钙改性剂、改性超细重质碳酸钙及其制备方法和应用、顺丁橡胶复合材料。
技术介绍
重质碳酸钙(CalciumCarbonate，CaCO3)是一种用途广泛的无机填料，广泛应用于造纸、塑料、化纤、橡胶、胶粘剂、密封剂、化妆品、建材、涂料、医药、食品和饲料等众多行业，具有来源广、成分稳定、白度高、产量高等优点，常作为填料与高分子材料复合。但重质碳酸钙表面有许多羟基，使其亲水疏油，呈极性，很难在呈非极性的有机高分子中均匀分散，影响复合材料性能。另外，重质碳酸钙要达到补强的效果，就需要粒径尽可能小，但是小粒径的重质碳酸钙本身具有极大的比表面积和表面能，容易引起团聚，成为大颗粒填充在高分子基质中，而这些大颗粒就会成为应力集中点，影响制品的性能甚至使产品无法使用。因此，为了改善重质碳酸钙在基质中的界面相容性和分散性，增大添加量，降低制品的成本，提高附加值，需对重质碳酸钙粉体进行表面改性研究，进一步扩大重质碳酸钙的应用领域和发展前景，使其成为一种功能性增韧、补强的填充材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种重质碳酸钙改性剂、改性超细重质碳酸钙及其制备方法和应用，将本专利技术的改性剂用于超细重质碳酸钙的改性，可以改善超细重质碳酸钙在高分子材料中的分散性，将本专利技术的改性超细重质碳酸钙用于制备顺丁橡胶复合材料，得到的顺丁橡胶具有优异的力学性能。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种重质碳酸钙改性剂，包括独立分装的硼酸酯偶联剂、表面活性剂和马来酸酐接枝聚丙烯；所述表面活性剂为磷酸酯类阴离子表面活性剂。优选的，所述磷酸酯类阴离子表面活性剂为月桂醇醚磷酸酯、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯和异构十三醇醚磷酸酯中的一种或多种。本专利技术提供了一种改性超细重质碳酸钙，由超细重质碳酸钙和上述方案所述的重质碳酸钙改性剂制备得到；所述重质碳酸钙改性剂中硼酸酯偶联剂的用量为所述超细重质碳酸钙质量的0.5～1.5％；所述重质碳酸钙改性剂中表面活性剂的用量为所述超细重质碳酸钙质量的0.5～1.5％；所述重质碳酸钙改性剂中马来酸酐接枝聚丙烯的用量为所述超细重质碳酸钙质量的1～2％。优选的，所述超细重质碳酸钙的目数≥2000目。本专利技术提供了上述方案所述改性超细重质碳酸钙的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将超细重质碳酸钙、重质碳酸钙改性剂和水混合，进行改性反应，得到改性超细重质碳酸钙。优选的，将超细重质碳酸钙、重质碳酸钙改性剂和水混合的过程为：将超细重质碳酸钙、重质碳酸钙改性剂中的表面活性剂和马来酸酐接枝聚丙烯混合，得到中间混合料；将重质碳酸钙改性剂中的硼酸酯偶联剂和水混合，将所得混合液喷淋到所述中间混合料中。优选的，改性反应的温度为80～120℃，时间为10～45min。本专利技术提供了上述方案所述改性超细重质碳酸钙或上述方案所述制备方法制备得到的改性超细重质碳酸钙在制备顺丁橡胶复合材料中的应用。本专利技术提供了一种顺丁橡胶复合材料，按质量份数计，包括以下制备原料：顺丁橡胶100份、活性剂1.5份、抗氧剂3份、促进剂0.9份、活性氧化锌3份、硫磺1.5份和改性超细重质碳酸钙10～30份；所述改性超细重质碳酸钙为上述方案所述的改性超细重质碳酸钙或上述方案所述制备方法制备得到的改性超细重质碳酸钙。优选的，所述活性剂为硬脂酸；所述抗氧剂为苯基对苯二胺；所述促进剂为2,2'-二硫代二苯并噻唑。本专利技术提供了一种重质碳酸钙改性剂，包括独立分装的硼酸酯偶联剂、表面活性剂和马来酸酐接枝聚丙烯；所述表面活性剂为磷酸酯类阴离子表面活性剂。重质碳酸钙表面具有大量的羟基，其表面性质为亲水性，而掺杂在高分子当中都是亲油性的，两者的分散性很差，所以通过添加磷酸酯类阴离子表面活性剂，脂肪酸中的RCOO-与碳酸钙当中的Ca2+或是CaHCO3+组分产生脂肪酸钙沉淀物，可以达到碳酸钙表面亲油性的效果。由于硼酸酯偶联剂分子中一部分非极性基团可与有机高分子产生化学反应或缠绕，分子中另一部分极性基团会形成强有力的化学键合，因此添加硼酸酯偶联剂可将高分子基体和粉体(无机矿物)这类性质方面差别悬殊的材料经过界面层稳固的结合在一起。马来酸酐接枝聚丙烯分子可在碳酸钙的表面定向吸附，被马来酸酐接枝聚丙烯吸附后的碳酸钙具有电荷特性，其表面也形成了物理和化学吸附层，从而阻止了碳酸钙粒子团聚结块，通过添加马来酸酐接枝聚丙烯来改善碳酸钙粒子在橡胶材料中的分散性。实施例的结果显示，改性超细重质碳酸钙与顺丁橡胶复合后得到的顺丁橡胶复合材料的最大载荷＞40N，100％定伸强度＞2.8MPa，300％定伸强度＞3.5MPa，撕裂强度≥3kN/m，DIN磨耗≥120，吸油值≤20。具体实施方式本专利技术提供了一种重质碳酸钙改性剂，包括独立分装的硼酸酯偶联剂、表面活性剂和马来酸酐接枝聚丙烯；所述表面活性剂为磷酸酯类阴离子表面活性剂。在本专利技术中，所述磷酸酯类阴离子表面活性剂优选为月桂醇醚磷酸酯、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯和异构十三醇醚磷酸酯中的一种或多种。当所述磷酸酯类阴离子表面活性剂为上述物质中的多种时，本专利技术对各磷酸酯类阴离子表面活性剂的具体配比没有特殊要求，任意配比均可。本专利技术提供了一种改性超细重质碳酸钙，由超细重质碳酸钙和上述方案所述的重质碳酸钙改性剂制备得到；所述重质碳酸钙改性剂中硼酸酯偶联剂的用量为所述超细重质碳酸钙质量的0.5～1.5％；所述重质碳酸钙改性剂中表面活性剂的用量为所述超细重质碳酸钙质量的0.5～1.5％；所述重质碳酸钙改性剂中马来酸酐接枝聚丙烯的用量为所述超细重质碳酸钙质量的1～2％。在本专利技术中，所述重质碳酸钙改性剂中硼酸酯偶联剂的用量优选为所述超细重质碳酸钙质量的0.7～1.3％，更优选为0.9～1.1％。在本专利技术中，所述重质碳酸钙改性剂中表面活性剂的用量优选为所述超细重质碳酸钙质量的0.7～1.3％，更优选为0.9～1.1％。在本专利技术中，所述重质碳酸钙改性剂中马来酸酐接枝聚丙烯的用量优选为所述超细重质碳酸钙质量的1.2～1.8％，更优选为1.4～1.6％。在本专利技术中，所述超细重质碳酸钙的目数优选≥2000目。重质碳酸钙表面具有大量的羟基，其表面性质为亲水性，而其掺杂的高分子都是亲油性的，两者的分散性很差，所以通过添加磷酸酯类阴离子表面活性剂，脂肪酸中的RCOO-与碳酸钙当中的Ca2+或是CaHCO3+组分产生脂肪酸钙沉淀物，可以达到碳酸钙表面亲油性的效果。由于硼酸酯偶联剂分子中一部分非极性基团可与有机高分子产生化学反应或缠绕，分子中另一部分极性基团会形成强有力的化学键合，因此添加硼酸酯偶联剂可将高分子基体和粉体(无机矿物)这类性质方面差别悬殊的材料经过界面层稳固的结合在一起。马来酸酐接枝聚丙烯分子可在碳酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重质碳酸钙改性剂，其特征在于，包括独立分装的硼酸酯偶联剂、表面活性剂和马来酸酐接枝聚丙烯；所述表面活性剂为磷酸酯类阴离子表面活性剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种重质碳酸钙改性剂，其特征在于，包括独立分装的硼酸酯偶联剂、表面活性剂和马来酸酐接枝聚丙烯；所述表面活性剂为磷酸酯类阴离子表面活性剂。


2.根据权利要求1所述的重质碳酸钙改性剂，其特征在于，所述磷酸酯类阴离子表面活性剂为月桂醇醚磷酸酯、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯、壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯和异构十三醇醚磷酸酯中的一种或多种。


3.一种改性超细重质碳酸钙，其特征在于，由超细重质碳酸钙和权利要求1或2所述的重质碳酸钙改性剂制备得到；
所述重质碳酸钙改性剂中硼酸酯偶联剂的用量为所述超细重质碳酸钙质量的0.5～1.5％；所述重质碳酸钙改性剂中表面活性剂的用量为所述超细重质碳酸钙质量的0.5～1.5％；所述重质碳酸钙改性剂中马来酸酐接枝聚丙烯的用量为所述超细重质碳酸钙质量的1～2％。


4.根据权利要求3所述的改性超细重质碳酸钙，其特征在于，所述超细重质碳酸钙的目数≥2000目。


5.权利要求3或4所述改性超细重质碳酸钙的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将超细重质碳酸钙、重质碳酸钙改性剂和水混合，进行改性反应，得到改性超细重质碳酸钙。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，袁铭伟，彭鹤松，宋波，李海滨，
申请(专利权)人：南昌大学，江西广源化工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江西;36