[发明专利]聚氨酯密封胶专用纳米碳酸钙的表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米碳酸钙领域，特别涉及一种聚氨酯密封胶专用纳米碳酸钙的表面处理方法。

背景技术

纳米碳酸钙是工业碳酸钙中极为重要的一种，广泛应用于塑料、橡胶、涂料、胶黏剂、油墨等领域。由于其较大的比表面积而具有高表面活性，表现出很强的表面结合能。高品质纳米碳酸钙应用于高分子材料不仅起到增量填充作用，还可赋予一些聚合物复合材料较好的加工性能，提高复合材料力学性能，美化制品外观，起功能化改性作用。在聚氨酯密封胶加工业中，纳米碳酸钙已成为不可或缺的重要填料，主要起增强效应，还赋予密封胶优异的触变性。

纳米碳酸钙粒径小，表面能大，在干燥与应用过程中容易出现硬团聚。这种硬团聚颗粒不易在填充聚氨酯密封胶的捏合过程中解聚，形成应力集中点，降低制品力学强度，还会影响密封胶外观。目前，解决团聚的问题主要手段是对纳米碳酸钙进行表面处理，选用的表面处理剂通常为脂肪酸或其盐。这类表面处理剂虽然可以在一定程度上改善粉体分散性，但处理后的纳米碳酸钙与聚氨酯基体相容性不佳，补强性能难以得到有效提升，而且在大量填充后容易造成聚氨酯体系出现宏观的相分离现象，力学性能显著下降。

美国发明专利US6255433中表明，使用硬脂酸改性的纳米碳酸钙填充聚氨酯密封胶后，碳酸钙表面的处理剂随着时间的推移会在制品表面析出凝结，造成密封胶外观不良，性能恶化，耐水性能较差。

中国发明专利CN102702795A公开了一种聚氨酯胶专用纳米碳酸钙的制备方法。该方法采用了脂肪酸、有机酸酯和硅烷偶联剂对纳米碳酸钙进行表面包覆改性。硅烷偶联剂物理吸附于碳酸钙表面，这部分处理剂在空气中容易受潮水解而导致失活。此外，这些处理剂与聚氨酯体系的链段相容性不佳，难以大量填充。

中国发明专利CN104098929A公开了一种聚氨酯革用填料碳酸钙的表面处理方法，该碳酸钙的处理方法包括以下步骤：硬脂酸溶于二甲基甲酰胺(DMF)中，再加入碳酸钙，充分混合，然后将碳酸钙置入对辊挤压机中挤压2-10次，得到聚氨酯革用填料碳酸钙。该方法仅采用了常规的硬脂酸作为处理剂，且硬脂酸只能在碳酸钙表面形成物理吸附，改性剂容易析出。

综上所述，已有技术生产的纳米碳酸钙无法满足高品质聚氨酯密封胶的生产需求。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术问题，提供一种与聚氨酯具有良好相容性，能显著提高聚氨酯密封胶力学性能的活性纳米碳酸钙的表面处理方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种聚氨酯密封胶专用纳米碳酸钙的表面处理方法，包括以下步骤：

(1)制浆，制备纳米碳酸钙浆液；

(2)一次表面处理，在所述步骤(1)制得的纳米碳酸钙浆液中加入脂肪酸与赖氨酸的混合皂化液，搅拌；

(3)脱水、干燥，将所述步骤(2)所制得的改性纳米碳酸钙浆液进行脱水和干燥处理，控制粉料含水量≤0.3％；

(4)一次粉碎：将所述步骤(3)制得的粉料用针磨粉碎设备进行粉碎；

(5)二次表面处理，将所述步骤(4)制得的纳米碳酸钙加入高速搅拌机中，在加热模式下高速搅拌，当物料温度升至80-90℃后加入二甲基硅油与3-(3-氨基苯氧基)丙基三甲氧基硅烷的混合改性剂，当物料温度升至100-110℃时停止搅拌，出料；

(6)二次粉碎：将所述步骤(5)制得的纳米碳酸钙重新粉碎，得到聚氨酯密封胶专用活性纳米碳酸钙产品。

优选地，上述技术方案中，所述步骤(2)中加入脂肪酸与赖氨酸的混合皂化液的量以碳酸钙干基质量计为2.5-3.5％。

优选地，上述技术方案中，所述混合皂化液中脂肪酸与赖氨酸的质量比为1-5：1。

优选地，上述技术方案中，所述步骤(2)中混合皂化液的制备方法如下：将脂肪酸和赖氨酸混合，皂化温度为90℃，皂化剂为氧化钠或氢氧化钾，皂化剂的用量为脂肪酸与赖氨酸总重量的10-17％，皂化液浓度控制为5-10％。

优选地，上述技术方案中，所述脂肪酸的碳原子数目为12-22个，所述脂肪酸包括月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸和花生酸中的一种或多种的任意组合。

优选地，上述技术方案中，所述步骤(5)中加入混合改性剂的量以碳酸钙干基质量计为0.5-1.0％。