[发明专利]有机物改性碳酸钙及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳酸钙的加工方法，特别是可用于纸张、橡胶、塑料填料的改性碳酸钙及其生产方法。

背景技术

碳酸钙俗称石灰石、石粉，根据碳酸钙生产方法的不同，可以将碳酸钙分为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、胶体碳酸钙和晶体碳酸钙。由于碳酸钙具有来源广泛、资源丰富、生产工艺简单、成本低廉等因素而广泛用作饲料、化肥、日化产品、油墨、涂料、纸张、橡胶、塑料等的填充剂。但由于碳酸钙是亲水疏油化合物，在一些场合使用量过大会表现出很多缺点：如纸张中使用过多的碳酸钙，会吸收空气中的水分，使纸张印刷过程中难于吸收油墨，另一方面，纸张中使用大量的碳酸钙会导致纤维与碳酸钙的附着力下降，导致掉粉；纸张长期使用也容易发霉，变脆易坏；碳酸钙与有机物、有机高聚物亲和性差，含有大量碳酸钙的油性涂料、油墨、橡胶、塑料等产品长期储存或使用会引起碳酸钙离析聚集，造成液体产品分层、高聚物内部缺陷，造成力学性能变差。

因此，通常对碳酸钙的表面进行改性，增加其表面的亲油性，增加其在纸张、塑料、油墨、橡胶、油性涂料等产品中的添加量，以降低产品的生产成本，并获得优良的加工性能和使用性能。但市面上的改性碳酸钙产品几乎采用硬脂酸等单官能团改性剂，导致碳酸钙表面上形成的包覆层与碳酸钙结合力弱，容易受到机械作用而分离，造成改性碳酸钙产品稳定性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性碳酸钙，特别是一种高分子聚合物-有机酸双重包覆的改性碳酸钙及其制造方法，是通过对碳酸钙表面引入含有活性官能团的低分子有机物和高分子聚合物，得到包覆层不易脱落的改性碳酸钙产品，使得到的改性碳酸钙与纸张、塑料、橡胶、油性物质等具有良好的亲和力和优良的加工性能，增加填料的份量，降低生产成本。

本发明是这样实现的：

改性碳酸钙是用有机酸对碳酸钙粉末改性，使碳酸钙表面上形成有机酸层，然后用高分子聚合物继续改性，形成高分子聚合物层。

所述的有机酸是具有双官能团或多官能团的有机酸。

所述的高分子聚合物选自壳聚糖、壳聚糖衍生物、变性淀粉、改性纤维素、纤维素酯中的其中一种或它们的混合物。

所述的碳酸钙设为100重量份；有机酸层附着量为0.1～25重量份，高分子聚合物层附着量为0.1～20重量份。

以上所述的碳酸钙粉末为微米级碳酸钙或纳米级碳酸钙。

以上所述的具有双官能团或多官能团的有机酸包括草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、马来酸、衣康酸、苹果酸、富马酸或谷氨酸中的其中一种或它们的组合物。

所述的壳聚糖、壳聚糖衍生物的分子量1万～5000万。为什么分子量设为1万～5000万，主要是壳聚糖、壳聚糖衍生物不能分子量过大，以免导致溶解困难，包裹不了一次改性的碳酸钙。

所述的变性淀粉包括氧化淀粉、交联淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉或糊精的其中一种或它们的组合物。

所述的改性纤维素包括烷基醚：甲基纤维素，乙基纤维素、羟乙基纤维素，羟丙基纤维素、羧甲基纤维素、氰乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟乙基羧甲基纤维素和羟丙基羧甲基纤维素的其中一种或它们的组合物。

所述的纤维素酯包括纤维素硝酸酯，纤维素硫酸酯，纤维素黄原酸酯，纤维素乙酸酯，纤维素乙酸丙酯，纤维素乙酸丁酯的其中一种或它们的组合物。

所述的改性碳酸钙的制造方法包括以下步骤：

（1）将碳酸钙用水调成重量含量10～60%的浆状物，在25～90℃下加热15～60min，搅拌下加入有机酸，恒温反应0.5～3h,使碳酸钙表面形成有机酸层；

（2）0.1～10%高分子聚合物水溶液加入到上述（1）的有机酸层的碳酸钙浆料中，在25～90℃下搅拌反应0.5～3h，形成高分子聚合物层；

（3）对具有上述的有机酸层及高分子聚合物层的碳酸钙浆料进行过滤脱水，滤渣在100～150℃下干燥至恒重，研磨，过300目筛网，得到产品。

本发明的改性碳酸钙制备原理：