碳酸钙改性的聚丙烯复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及聚丙烯复合材料，尤其涉及一种碳酸钙改性的聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、无机碳酸钙粉体，主要通过物理机械方法从天然的方解石、大理石等矿物中粉碎、研磨而成，因其广泛的来源、低成本、稳定的成分、环保特性以及高白度等优势，在塑料、橡胶、油墨和涂料等领域得到了广泛应用。在塑料制品中，碳酸钙作为一种主要的填充改性材料，能够大量填充于聚氯乙烯(pvc)、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、丙烯腈丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)等树脂中。

2、然而，未经改性的碳酸钙材料直接应用于聚烯烃薄膜等制品时，存在诸多问题。例如，未经改性的碳酸钙粉体由于其亲水疏油的表面特性，在聚丙烯基体中的分散性较差，导致复合材料中的碳酸钙粒子容易聚集，形成较大的团聚体，影响材料的均匀性和性能；未经改性的碳酸钙与聚丙烯之间的界面相容性不佳，导致复合材料的界面缺陷增多，从而影响材料的机械性能，如强度和韧性；在熔融挤出过程中，未经改性的碳酸钙粉体可能会导致挤出机的压力升高，加工难度增加，影响生产效率和产品质量。现有的改性方法如偶联剂改性、接枝改性等可能涉及复杂的化学反应和较高的技术要求，导致生产成本增加，不利于大规模工业化生产。

3、有鉴于此，有必要设计一种改进的碳酸钙改性的聚丙烯复合材料及其制备方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种碳酸钙改性的聚丙烯复合材料及其制备方法，通过将碳酸钙粉体与含有双键的表面活性剂进行混合改性，在碳酸钙表面引入有机官能团，将表面改性后的碳酸钙粉体填充到聚合物中，提高碳酸钙在聚丙烯基体中的分散性，改善碳酸钙与聚丙烯之间的界面相容性，增强复合材料的拉伸强度等力学性能。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种碳酸钙改性的聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

3、s1.将碳酸钙粉体与含有双键的表面活性剂混合，在100～150℃下搅拌预定时间，得到表面改性的碳酸钙；

4、s2.将步骤s1得到的所述表面改性的碳酸钙与聚丙烯、引发剂混合，搅拌预定时间，在170～210℃条件下熔融挤出，得到碳酸钙改性的聚丙烯复合材料。

5、作为本发明的进一步改进，在步骤s1中，所述碳酸钙粉体与所述表面活性剂的质量比为100：(1～5)。所述碳酸钙粉体的粒径为50～500nm。

6、进一步的，所述表面活性剂为含有双键的硬脂酸。所述含有双键的硬脂酸为中的一种。

7、作为本发明的进一步改进，在步骤s1中，所述搅拌的速度为5000～5500r/min，搅拌的时间为10～30min。

8、作为本发明的进一步改进，在步骤s2中，所述聚丙烯、所述引发剂与所述表面改性的碳酸钙的质量比为100：(0.1～5)：(1～20)。

9、进一步的，所述引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁基、2,4-二甲基-2,5-二叔丁基过氧基己烷中的一种。所述搅拌的速度为5000～5500r/min，搅拌的时间为25～35min。

10、本发明还提供了一种碳酸钙改性的聚丙烯复合材料，由上述的碳酸钙改性的聚丙烯复合材料的制备方法制得。

11、本发明的有益效果是：

12、本发明提供了一种碳酸钙改性的聚丙烯复合材料及其制备方法，通过将碳酸钙粉体与含有双键的表面活性剂混合，高温搅拌预定时间，得到表面改性的碳酸钙；将表面改性的碳酸钙与聚丙烯、引发剂混合，搅拌预定时间，在170～210℃条件下熔融挤出，得到碳酸钙改性的聚丙烯复合材料。区别于传统偶联剂活化碳酸钙的方法，本发明制备得到的表面改性的碳酸钙具有尺寸分布集中、粒径均匀、活化度高，与聚烯烃材料相容性好的优点。

13、本发明的制备方法具有活化迅速、工艺简单的优点，通过含有双键的表面活性剂与碳酸钙粉体混合，可以在碳酸钙表面引入有机官能团，这些官能团能够与聚合物基体形成更好的化学键合，从而提高界面相容性。高温搅拌有助于表面活性剂更好地吸附在碳酸钙颗粒表面，使得颗粒在聚合物基体中更容易分散，减少团聚现象。表面改性后的碳酸钙粉体在填充到聚合物中时，可以增强复合材料的拉伸强度等力学性能，具有很好的经济效益。

技术特征：

1.一种碳酸钙改性的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的碳酸钙改性的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述碳酸钙粉体与所述表面活性剂的质量比为100：(1～5)。

3.根据权利要求2所述的碳酸钙改性的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳酸钙粉体的粒径为50～500nm。

4.根据权利要求2所述的碳酸钙改性的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为含有双键的硬脂酸。

5.根据权利要求4所述的碳酸钙改性的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述含有双键的硬脂酸为

6.根据权利要求1所述的碳酸钙改性的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述搅拌的速度为5000～5500r/min，搅拌的时间为10～30min。

7.根据权利要求1所述的碳酸钙改性的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述聚丙烯、所述引发剂与所述表面改性的碳酸钙的质量比为100：(0.1～5)：(1～20)。

8.根据权利要求7所述的碳酸钙改性的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁基、2,4-二甲基-2,5-二叔丁基过氧基己烷中的一种。

9.根据权利要求1所述的碳酸钙改性的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述搅拌的速度为5000～5500r/min，搅拌的时间为25～35min。

10.一种碳酸钙改性的聚丙烯复合材料，其特征在于，由权利要求1-9任一项所述的碳酸钙改性的聚丙烯复合材料的制备方法制得。

技术总结
本发明提供了一种碳酸钙改性的聚丙烯复合材料及其制备方法，通过将碳酸钙粉体与含有双键的表面活性剂混合，高温搅拌预定时间，得到表面改性的碳酸钙；将表面改性的碳酸钙与聚丙烯、引发剂混合，搅拌预定时间，在170～210℃条件下熔融挤出，得到碳酸钙改性的聚丙烯复合材料。本发明的制备方法具有活化迅速、工艺简单的优点，制备得到的表面改性的碳酸钙粉体具有尺寸分布集中、粒径均匀、活化度高的优点，与聚烯烃材料相容性好，在填充到聚合物中时，可以增强复合材料的拉伸强度等力学性能，具有很好的经济效益。

技术研发人员：朱志敏,赵青华,刘开宇
受保护的技术使用者：湖北拓盈新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/13