应用于阻燃聚丙烯填充的改性碳酸钙及其制备方法与流程

本发明涉及碳酸钙改性，尤其涉及一种应用于阻燃聚丙烯填充的改性碳酸钙，还涉及该改性碳酸钙的制备方法。

背景技术：

1、阻燃聚丙烯技术主要包括有卤阻燃和无卤阻燃两大技术，且有卤阻燃的阻燃效果明显优于无卤阻燃的阻燃效果，因此基于阻燃的高效性和对聚丙烯材料性能影响小的考虑，有卤阻燃仍是目前阻燃聚丙烯材料的优先选择方式，且基于生产成本的考虑，碳酸钙作为一种相对低成本的原料，成为阻燃聚丙烯填充的首选原料之一。但在利用碳酸钙填充阻燃聚丙烯时，需在卤化阻燃剂及协效剂(如三氧化二锑)的配合作用下实现，而卤化阻燃剂及协效剂的价格居目前处于高不下的局面，使降低阻燃聚丙烯填充的整体成本效果并不明显。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种具有阻燃协效功能的改性碳酸钙，用于阻燃聚丙烯材料的填充，能够降低阻燃聚丙烯的改性成本，且有助于提高阻燃聚丙烯力学性能、热力学性能的应用于阻燃聚丙烯填充的改性碳酸钙。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：应用于阻燃聚丙烯填充的改性碳酸钙，包括以下质量份配比的组分，碳酸钙100份、改性剂0.5～1.5份、分散剂0.45～0.9份、成核剂0.6～1.0份；

3、所述碳酸钙为重质碳酸钙，所述重质碳酸钙利用马尔文粒度测试仪检测的粒径为1.05μm≤d50≤4.61μm、5.75μm≤d97≤22.3μm。

4、作为优选的技术方案，所述改性剂为含1,2,3-三唑和乙酸乙酯结构的苯并噁嗪、可聚合硼酸酯改性剂或6,6′-二溴-1,1′-联-2-萘酚；

5、所述含1,2,3-三唑和乙酸乙酯结构的苯并噁嗪的结构式为，

6、

7、所述可聚合硼酸酯改性剂的结构式为，

8、

9、所述6,6′-二溴-1,1′-联-2-萘酚的结构式为，

10、

11、所述改性剂中分别包含有双键、羧基、羟基、酰胺基、乙氧基活性基团，这些活性基团在高温与剪切力作用下与所述碳酸钙表面的羟基发生反应，与所述碳酸钙产生牢固结合；带有基活性基团的所述碳酸钙在应用于填充聚丙烯时，基活性基团与聚丙烯基体树脂通过氢键或范德华力产生结合，起到桥梁作用使所述碳酸钙与聚丙烯牢固结合。

12、作为优选的技术方案，所述分散剂为超分散剂，所述超分散剂包括含有聚丁二烯骨架和胺基末端结构的端胺基聚丁二烯超分散剂和磺酸盐型超分散剂；

13、所述磺酸盐型超分散剂设置为磺酸盐型超分散剂ⅰ、磺酸盐型超分散剂ⅱ的一种；

14、所述含有聚丁二烯骨架和胺基末端结构的端胺基聚丁二烯超分散剂的结构式为，

15、

16、所述磺酸盐型超分散剂ⅰ的结构式为，

17、

18、所述磺酸盐型超分散剂ⅱ的结构式为，

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20、作为对上述技术方案的改进，所述成核剂为2,2′一亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠、均苯三甲酰-1,1′,1"-三(2,3-二甲基环辛胺)或2,6一二(环戊基酰胺基)萘中的一种；

21、所述2,2′一亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠的结构式为，

22、

23、所述均苯三甲酰-1,1′,1"-三(2,3-二甲基环辛胺)的结构式为，

24、

25、所述2,6一二(环戊基酰胺基)萘的结构式为，

26、

27、本发明还提供了一种应用于阻燃聚丙烯填充的改性碳酸钙的制备方法，利用无重力活化机实施，包括以下步骤，

28、步骤一、将所述无重力活化机加热至85～95℃，并保温至少30min；

29、步骤二、取质量份配比的所述重质碳酸钙倒入所述无重力活化机，并启动所述无重力活化机进行搅拌，在所述无重力活化机的搅拌状态下加入质量份配比的所述分散剂，控制所述无重力活化机的搅拌速度为50～70rad/min；

30、步骤三、利用所述无重力活化机对所述重质碳酸钙与所述分散剂的混合物料进行搅拌和加热，当混合物料加热温度达到80℃后，均匀地加入所述改性剂，且控制所述改性剂在40～60s内添加完成；

31、步骤四、利用所述无重力活化机对混合物料继续搅拌混合至少15min，加入所述成核剂；

32、步骤五、利用所述无重力活化机对混合物料继续搅拌5～7min，在所述无重力活化机的搅拌状态下放料、冷却、包装成改性碳酸钙成品。

33、由于采用了上述技术方案，本发明具有以下有益效果：改性剂的使用提高了碳酸钙与聚丙烯基体材料的结合力，超分散剂的使用降低了碳酸钙团聚的风险，最大限度地保障了碳酸钙功能的发挥，同时改性剂所含的n、b、br等元素、磺酸盐型超分散剂的碳化作用和成核剂中p、n的阻燃作用协同，成为阻燃聚丙烯材料的协效剂或减量剂，其中成核剂的细化结晶作用还可以将聚丙烯材料的阻燃对其力学性能损伤降到最低，并具有降低阻燃聚丙烯改性成本、提高阻燃聚丙烯力学性能、热力学性能的作用，成为生产阻燃聚丙烯用理想的填料。

技术特征：

1.应用于阻燃聚丙烯填充的改性碳酸钙，其特征在于：：包括以下质量份配比的组分，

2.如权利要求1所述的应用于阻燃聚丙烯填充的改性碳酸钙，其特征在于：所述改性剂为含1,2,3-三唑和乙酸乙酯结构的苯并噁嗪、可聚合硼酸酯改性剂或6,6′-二溴-1,1′-联-2-萘酚；

3.如权利要求1所述的应用于阻燃聚丙烯填充的改性碳酸钙，其特征在于：所述分散剂为超分散剂，所述超分散剂包括含有聚丁二烯骨架和胺基末端结构的端胺基聚丁二烯超分散剂和磺酸盐型超分散剂；

4.如权利要求1所述的应用于阻燃聚丙烯填充的改性碳酸钙，其特征在于：所述成核剂为2,2′一亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠、均苯三甲酰-1,1′,1"-三(2,3-二甲基环辛胺)或2,6一二(环戊基酰胺基)萘中的一种；

5.如权利要求1所述的应用于阻燃聚丙烯填充的改性碳酸钙的制备方法，利用无重力活化机实施，其特征在于：包括以下步骤，

技术总结
本发明公开了一种应用于阻燃聚丙烯填充的改性碳酸钙及其制备方法，包括以下质量份配比的组分，碳酸钙100份、改性剂0.5～1.5份、分散剂0.45～0.9份、成核剂0.6～1.0份；改性剂的使用提高了碳酸钙与聚丙烯基体材料的结合力，超分散剂的使用降低了碳酸钙团聚的风险，最大限度地保障了碳酸钙功能的发挥，同时改性剂所含的N、B、Br等元素、磺酸盐型超分散剂的碳化作用和成核剂中P、N的阻燃作用协同，成为阻燃聚丙烯材料的协效剂或减量剂，其中成核剂的细化结晶作用还可以将聚丙烯材料的阻燃对其力学性能损伤降到最低，并具有降低阻燃聚丙烯改性成本、提高阻燃聚丙烯力学性能、热力学性能的作用，成为生产阻燃聚丙烯用理想的填料。

技术研发人员：宋春根,杨吉祥
受保护的技术使用者：江苏恒凌奇科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/4