本發(fā)明涉及一種碳酸鈣填料，具體涉及一種能提高機(jī)械加工性能的丙烯酸酯改性的碳酸鈣填料及其制備方法。
背景技術(shù)：
納米碳酸鈣是一種新興的無機(jī)填料，由于其各種突出特點(diǎn)正在材料添加領(lǐng)域逐步替代傳統(tǒng)碳酸鈣稱為一種重要的工業(yè)原料，目前已被被廣泛地應(yīng)用在塑料、橡膠、涂料和造紙等領(lǐng)域。但是納米碳酸鈣的表面親水疏油，極性強(qiáng)，與有機(jī)聚合物結(jié)合困難，與常用的有機(jī)質(zhì)原料相容性差，所以難以在聚合物基體中均勻分散。因而如何增加納米碳酸鈣與常用聚合物集體的表面親和性，改善納米碳酸鈣在聚合物基體中的分散情況，從而進(jìn)一步減少基體材料與納米碳酸鈣的界面結(jié)合缺陷，逐漸稱為納米碳酸鈣研究的熱點(diǎn)。另外，由于納米碳酸鈣本身粒徑較小，表面活性較大，容易產(chǎn)生粒子間的團(tuán)聚，這進(jìn)一步影響了納米碳酸鈣在基體中的分散度。因此需要通過對納米碳酸鈣的表面改性可以改變其表面特性，增強(qiáng)其在有機(jī)聚合物基體中的分散度，并且避免粒子相互團(tuán)聚，從而提高材料體系整體的物理、化學(xué)性能。
作者任曉玲等人在《重質(zhì)碳酸鈣的表面改性研究》一文中，為了考察表面改性劑及原料粒徑對重質(zhì)碳酸鈣改性效果的影響，以硬脂酸和鋁酸酯作為改性劑，采用干法改性方法研究了這兩種改性劑對５種不同粒徑碳酸鈣的改性效果，并用濁度和SEM表征碳酸鈣的改性效果。雖然改性后的碳酸鈣晶體解理面減少，顆粒表面更加光滑，但是仍然與常用的有機(jī)質(zhì)原料相容性差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于，提供一種能提高機(jī)械加工性能的丙烯酸酯改性的碳酸鈣填料及其制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種能提高機(jī)械加工性能的丙烯酸酯改性的碳酸鈣填料，其特征在于，其由如下重量份的原料制備而成：納米碳酸鈣200份、3-氨丙基三乙氧基硅烷6-8份、硬脂酸鐵20-25份、二硫化鉬10-12份、對位聚苯6-8份、對乙烯基苯磺酸鈉12-15份、聚丁二酸丁二醇酯5-6份、二異丙基萘磺酸鈉4-5份、丙烯酸甲酯25-30份、過硫酸銨10-12份、甲基丙烯酸2-(嗎啉基)乙酯35-45份、二異丙氧基雙乙酰丙酮鈦12-15份、甲醇適量、去離子水適量。
所述的能提高機(jī)械加工性能的丙烯酸酯改性的碳酸鈣填料，其特征在于，其由如下步驟制備而成：
（1）將納米碳酸鈣、硬脂酸鐵、二硫化鉬、對位聚苯置于相當(dāng)于納米碳酸鈣重量份4-5倍的去離子水中形成懸濁液，在懸濁液中加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，70-80℃攪拌3-4h，自然冷卻至室溫，濕法球磨30-40min，70-80℃真空干燥10-12h，過150-200目篩，得到混合料；
（2）將步驟（1）得到的混合料加入到相當(dāng)于混合料重量份8-10倍的去離子水中，超聲分散50-60min，調(diào)節(jié)PH值為5-6，升高溫度至75-80℃，緩慢滴加對乙烯基苯磺酸鈉和相當(dāng)于對乙烯基苯磺酸鈉重量份5-6倍的去離子水配置的溶液，滴加完畢后，繼續(xù)恒溫高速攪拌反應(yīng)3-4h，抽濾，將濾餅用50-60℃的去離子水洗滌抽提2-3次，再置于70-80℃的真空干燥箱中干燥12-15h；
（3）將聚丁二酸丁二醇酯、二異丙基萘磺酸鈉加入到燒瓶中，再加入相當(dāng)于聚丁二酸丁二醇酯重量份8-10倍的去離子水?dāng)嚢枞芙?，并將其置?0-50℃的水浴中，攪拌至完全溶解；加入丙烯酸甲酯，繼續(xù)攪拌40-50min使之乳化均勻，將水浴溫度升溫至70-75℃，再緩慢滴加1/2的過硫酸銨和相當(dāng)于過硫酸銨重量份3-4倍的去離子水配置的引發(fā)劑溶液，開始反應(yīng)，待反應(yīng)至乳液出現(xiàn)“藍(lán)光”，燒瓶頸基本無油狀物回流結(jié)束；
（4）將步驟（2）的產(chǎn)物加入到步驟（3）的產(chǎn)物中，強(qiáng)力攪拌50-60min，升高水浴溫度至80-85℃，緩慢滴加甲基丙烯酸2-(嗎啉基)乙酯，滴加完畢后，加入1/4的過硫酸銨，再緩慢滴加二異丙氧基雙乙酰丙酮鈦，滴加完畢后，加入剩余的過硫酸銨，升溫至85-90℃，繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)3-4h，冷卻至35℃下，用甲醇和去離子水分別洗滌2-3次，60-70℃的真空干燥箱中干燥20-24h，得到能提高機(jī)械加工性能的丙烯酸酯改性的碳酸鈣填料。
本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明填料添加了硬脂酸鐵、二硫化鉬、對位聚苯，增加了填充本發(fā)明碳酸鈣填料的基材的機(jī)械加工強(qiáng)度和耐高壓性能；再利用納米碳酸鈣表面有一定量的輕基和裸露的鈣離子，對乙烯基苯磺酸鈉在熱水中電離出對乙烯基苯磺酸根，其可以與鈣離子發(fā)生吸附，通過高速攪拌使得對乙烯基苯磺酸根比較均勻地吸附在納米碳酸鈣表面，引入乙烯基在碳酸鈣的表面；最后在碳酸鈣表面原位聚合聚丙烯酸酯，使得碳酸鈣的性能發(fā)生改變，粉體的吸油值、粘度、活化率等性能指標(biāo)均發(fā)生變化，更利于其在高分子聚合物中分散和相容，從而達(dá)到良好的填充補(bǔ)強(qiáng)效果；本發(fā)明的碳酸鈣填料具有細(xì)膩、均勻、白度高、磨損率低、疏油、光學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
本實(shí)施例的能提高機(jī)械加工性能的丙烯酸酯改性的碳酸鈣填料，其由如下重量份的原料制備而成：納米碳酸鈣200份、3-氨丙基三乙氧基硅烷8份、硬脂酸鐵25份、二硫化鉬12份、對位聚苯8份、對乙烯基苯磺酸鈉15份、聚丁二酸丁二醇酯6份、二異丙基萘磺酸鈉5份、丙烯酸甲酯30份、過硫酸銨12份、甲基丙烯酸2-(嗎啉基)乙酯45份、二異丙氧基雙乙酰丙酮鈦15份、甲醇適量、去離子水適量。
本實(shí)施例的能提高機(jī)械加工性能的丙烯酸酯改性的碳酸鈣填料，其由如下步驟制備而成：
（1）將納米碳酸鈣、硬脂酸鐵、二硫化鉬、對位聚苯置于相當(dāng)于納米碳酸鈣重量份5倍的去離子水中形成懸濁液，在懸濁液中加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，80℃攪拌4h，自然冷卻至室溫，濕法球磨40min，80℃真空干燥12h，過150目篩，得到混合料；
（2）將步驟（1）得到的混合料加入到相當(dāng)于混合料重量份10倍的去離子水中，超聲分散60min，調(diào)節(jié)PH值為5-6，升高溫度至80℃，緩慢滴加對乙烯基苯磺酸鈉和相當(dāng)于對乙烯基苯磺酸鈉重量份6倍的去離子水配置的溶液，滴加完畢后，繼續(xù)恒溫高速攪拌反應(yīng)4h，抽濾，將濾餅用50℃的去離子水洗滌抽提3次，再置于80℃的真空干燥箱中干燥15h；
（3）將聚丁二酸丁二醇酯、二異丙基萘磺酸鈉加入到燒瓶中，再加入相當(dāng)于聚丁二酸丁二醇酯重量份10倍的去離子水?dāng)嚢枞芙?，并將其置?0℃的水浴中，攪拌至完全溶解；加入丙烯酸甲酯，繼續(xù)攪拌50min使之乳化均勻，將水浴溫度升溫至75℃，再緩慢滴加1/2的過硫酸銨和相當(dāng)于過硫酸銨重量份4倍的去離子水配置的引發(fā)劑溶液，開始反應(yīng)，待反應(yīng)至乳液出現(xiàn)“藍(lán)光”，燒瓶頸基本無油狀物回流結(jié)束；
（4）將步驟（2）的產(chǎn)物加入到步驟（3）的產(chǎn)物中，強(qiáng)力攪拌60min，升高水浴溫度至85℃，緩慢滴加甲基丙烯酸2-(嗎啉基)乙酯，滴加完畢后，加入1/4的過硫酸銨，再緩慢滴加二異丙氧基雙乙酰丙酮鈦，滴加完畢后，加入剩余的過硫酸銨，升溫至90℃，繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)4h，冷卻至35℃下，用甲醇和去離子水分別洗滌3次，70℃的真空干燥箱中干燥24h，得到能提高機(jī)械加工性能的丙烯酸酯改性的碳酸鈣填料。
經(jīng)測試，本實(shí)施例的碳酸鈣填料的真密度為1.3-1.6g/cm3，堆積密度為0.16-0.24g/cm3，平均粒徑小于等于6μm，比表面積100-170㎡/g，白度為93-95%。