专利名称：一种有机硅改性滑石粉及其制备方法
技术领域：
本发明属于橡塑填充材料制备技术领域，特别涉及滑石粉的改性技木。
背景技术：
橡胶、塑料等高分子材料在各个领域应用都非常广泛，而橡塑材料的制品中均用到较多的填充材料。滑石粉因其原料易得，价格便宜，是ー种常用的填充材料。滑石粉又称水合硅酸镁超细粉，是ー种由层状硅酸盐晶体组成的矿物。滑石粉的电绝缘性、耐热性、化学稳定性、润滑性都较好，被广泛应用于橡塑材料的填充和功能化改性。由于自身的层状结构和强成核作用，滑石粉对填充聚丙烯有较好的增韧、增强效果，滑石粉表面具有很多活泼的羟基，具有很强的亲水性，故与高分子材料的相容性较差，直接填充较多的滑石粉会影响复合材料的力学性能，故通常要对滑石粉进行表面改性。“ー种改性滑石粉的制备方法”(CN201010033816. 6)和“改性滑石粉及其制备方法”(CN20101022113343)采用月桂酸多元醇酯和不同品种的有机硅/聚醚共聚物作为改性剂对滑石粉进行表面改性。“ー种改性复合超细滑石粉制备方法” (CN201010199123. 4)采用复合改性剂硅烷偶联剂和和硬酯酸钠复配溶液倒入制浆的物料中进行改性。上述方法中选用的改性剂价格较高，对市场的推广有一定的影响。
发明内容
本发明针对现有技术之不足，提供一种新的有机硅改性滑石粉的制备方法。本发明选用甲基三氯硅烷(简称一甲)作为有机硅改性剂。一甲是我国产能最大的有机硅体，甲基氯硅烷生产中的副产品，价廉易得。一甲上有3个Si-Cl键能与滑石粉表面活泼的羟基发生化学反应，放出HCl气体，缩合生成了 3个Si-O健。由于在滑石粉上联接了硅甲基，使之具有了较好的疏水性能，大大增强了滑石粉与橡塑高分子基材的相容性，可明显改善添加此类改性滑石粉填充剂的高聚物的力学性能和加工性能。另外，将此类有机硅改性的滑石粉填充于采用无卤膨胀型阻燃剂的聚丙烯中，还可发挥一定的协同阻燃效应。本发明提供的有机硅改性滑石粉的制备方法，包括湿法和半干法两种エ艺。湿法工艺将滑石粉放入反应体系中，加入适量的稀释溶剂，搅拌使之均匀分散。再加入适量的甲基三氯硅烷，滑石粉与甲基三氯硅烷的质量比为I : 0.3 1.0，控制反应温度为40 110°C，反应2 8h，放出的HCl气体用碱液吸收，直至无HCl气体放出停止反应。冷却，倒出上层稀释溶剂，加热蒸发除尽溶剂(稀释溶剂均可重复使用)。加水洗涤至中性，过滤、干燥即可得到疏水性很好的有机硅改性滑石粉。半干法エ艺将滑石粉放入反应体系中，加入适量的甲基三氯硅烷，若有必要，可添加适量的稀释剂(稀释剂与甲基三氯硅烷的质量比为I : 4)，搅拌使滑石粉均匀湿润，其它条件同湿法エ艺。湿法エ艺采用的稀释剂为环己烷、苯、甲苯中的至少ー种。半干法エ艺采用的稀释剂可以是ニ氯甲烷、三氯こ烷、丙酮、环己烷、苯、甲苯中的ー种。具体实施方法以下的实施例是对本发明的进ー步详细说明，但不能理解为本发明仅限于以下提出的实施例，对本发明作出一些非本质的改进与调整，仍属于本发明的保护范围。实施例I称取80g滑石粉加到装有搅拌器，冷凝管的三ロ瓶中，冷凝管上端联接气体吸收装置，三ロ瓶放置于自动控温油浴锅中。加入200ml环己烷，搅拌使滑石粉均匀分散。再加入25g甲基三氯硅烷，控温45°C搅拌反应I小时，65°C 2小时，85°C 4小时，检测已无HCl气体放出(反应过程中放出的HCl气体用碱液吸收)。静置冷却，倒出上层稀释溶剤，再加热蒸发脱尽溶剤，回收的溶剂可重复使用，再加入200ml蒸馏水，在40 50°C搅拌半小时，过滤，洗涤至中性，干燥即得到疏水性的滑石粉83. 5g，收率96%。产品的疏水性能很好，放置 水中一周仍不下沉。实施例2称取滑石粉80g加到如实施例I的反应中，加入200ml苯，搅拌使之均匀分散，再加入40g甲基三氯硅烷，控温45°C搅拌反应lh，65°C 2h，85°C 4h，检测已无论HC气体放出。后续处理措施同实施例1，得到产品87g，收率95. 1%。产品的疏水性能同上。实施例3称取滑石粉80g加到如实施例I的反应体系中，加入200ml甲苯，搅拌使之均匀分散。再加入60g甲基三氯硅烷，控温45°C搅拌反应lh，65°C 2h, IOO0C 3h，检测已无HCl气体放出。后续处理措施同实施例I。得到产品92g，，收率94. 7%。产品的疏水性能同上。实施例4称取滑石粉160g中到如实施例I的反应体系中，加入已用20g丙酮稀释的80g甲基三氯硅烷，搅拌使之均匀湿润。控温45°C搅拌反应lh，65°C 2h，95°C 3. 5h，检测已无HCl气体放出，蒸尽稀释溶剂(可回收再用)。后续处理措施同实施例I。得到产品176g，收率96. 2%，疏水性能同实例I。实施例5称取滑石粉160g加到如实施例I的反应体系中，再加入120g甲基三氯硅烷，搅拌使之均匀湿润。控温45°C搅拌反应lh，65°C 2h, IOO0C 3h，检测已无HCl气体放出。后续处理措施同实施例I。得到产品185g，收率95. I %，疏水性能同上。实施例6称取滑石粉200g加到如实施例I的反应体系中，再加入160g甲基三氯硅烷搅拌均匀。控温45°C搅拌反应lh，65°C 2h，100°C 3h，检测已无HCl气体放出。后续处理措施同实施例I。得到产品232. 5g，收率94. 5%，疏水性能同上。将得到的产品作为阻燃聚丙烯的填充剂，把未经任何处理的滑石粉为对照例。阻燃剂(IFR)组成为聚磷酸铵(APP):三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)三羟こ基异氰尿酸盐(赛克)=3 : I : 1(M/M)。将聚丙烯(PP)和阻燃剂(IFR)，填充剂、抗氧剂(0. 2wt% )、润滑剂(0.8wt% )按下表中的配比在高速混合机中充分混合均匀，转入到双螺杆挤出机中挤出造粒，阻燃粒料在90 95°C干燥2小吋，用注塑机注塑成为标准试条，按相关标准测试及阻燃性能和力学性能，其结果见表表I阻燃性能和力学性能数据
权利要求
1.ー种有机硅改性的滑石粉，其特征在于，由甲基三氯硅烷与滑石粉反应而成。
2.根据权利要求I所述的滑石粉，其特征在于，滑石粉与甲基三氯硅烷反应时的质量比为I : 0. 3 I. O。
3.ー种用于制备如权利要求I或2所述的滑石粉的方法，将滑石粉放入反应体系中，加入稀释溶剂，搅拌使之分散均匀，再加入甲基三氯硅烷，在40 110°C反应2 8h，对反应产物进行纯化、干燥。
4.根据权利要求3所述的方法，所述的稀释溶剂为环己烷、苯、甲苯中的至少ー种。
5.ー种用于制备如权利要求I或2所述的滑石粉的方法，将滑石粉放入反应体系中，加入甲基三氯硅烷，不加或加入少量(与甲基三氯硅烷的质量比为I : 4)稀释溶剂，搅拌使之均匀湿润，然后在40 110°C反应2 8h，对反应产物进行纯化、干燥。
6.根据权利要求5所述的方法，所述的稀释溶剂为ニ氯甲烷、三氯こ烷、丙酮、环己烷、苯或甲苯中的ー种。
7.根据权利要求3或5所述的方法，滑石粉与甲基三氯硅烷反应时的质量比为I 0. 3 I. O。
8.根据权利要求3或5所述的方法，纯化措施为蒸发除尽反应物中的稀释溶剂，加水加热搅拌，过滤，洗涤至中性。
全文摘要
本发明提供了一种有机硅改性滑石粉及其制备方法。本发明采用甲基三氯硅烷作为改性剂，使之与滑石粉中较活泼的羟基发生缩合反应。本发明在滑石粉上联接了硅甲基，使滑石粉具有了很好的疏水性能。大大增强了与橡塑高聚物基材的相容性，可明显改善所填充物的力学性能和加工性能。将此滑石粉填充于无卤阻燃聚丙烯中还能发挥协同阻燃效应。
文档编号C08K9/06GK102827494SQ20121029512
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月16日 优先权日2012年8月16日
发明者费正新 申请人:费正新