[发明专利]一种原位本体聚合包覆改性芳香酸钙的方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，涉及一种原位本体聚合包覆改性芳香酸钙的方法。

背景技术

芳香酸钙在PVC材料中具有良好的助加工成型作用，如提高PVC的塑化速率及塑化均匀性、降低加工温度、提高生产效率等。分析芳香酸钙的表面结构可知，由于其外表面含有极性基团，当暴露在空气中时，易与空气中的水和氧发生缓慢的反应形成羟基。羟基间的范德华力、氢键的产生，使粉体间产生吸引力，导致团聚，近而出现芳香酸钙在PVC中分散性差的缺陷；另外，芳香酸钙与PVC基体间的相容性较差，界面结合不足，会影响制品的性能。为了克服这一技术瓶颈的制约，必须首先对芳香酸钙粉体进行表面有机化包覆改性、修饰处理。目前未发现针对芳香酸钙进行表面改性的研究，但同属钙盐的碳酸钙表面包覆技术专利已有多项，目的都是为了提高钙盐与PVC的相容性，但与本方法差异很大。

中国专利CN201510039822.5报道了一种具有核壳结构的表面改性纳米碳酸钙的制备方法：首先用脂肪酸对纳米碳酸钙的表面进行预改性；然后加入丙烯酸酯类单体，通过沉淀聚合法对纳米碳酸钙进行表面包覆改性，调控反应条件，得到具有核壳结构的表面改性纳米碳酸钙。选用的脂肪酸与碳酸钙之间主要是物理吸附，而且脂肪酸与丙烯酸酯单体间不会进行后期的聚合反应，无法在聚合物与纳米碳酸钙间形成化学键。

中国专利CN200910044155.4报道了一种纳米碳酸钙的包覆改性方法：纳米碳酸钙粉体与去杂质水在球磨机中搅拌均匀，然后将羧基聚丁二烯或将经稀释的羧基丁苯聚合物加入球磨机中球磨得到浆料，将浆料经压滤、烘干，即可获得羧基聚合物包覆的纳米碳酸钙。该法在球磨作用下直接用聚合物对纳米碳酸钙进行包覆，二者之间未必会产生化学键，进而影响包覆改性效果。

中国专利CN201310640395.7报道了一种功能填料纳米碳酸钙的表面处理方法：将过滤压榨后的纳米碳酸钙滤饼与硬脂酸按计量混合，由螺旋送料机连续送入双桨叶干燥机，导热油作为加热介质。通过双桨叶干燥机中桨叶的转动使物料翻转、搅拌混合，被充分加热，物料在干燥的同时，包覆剂硬脂酸熔化，并均匀包覆于碳酸钙颗粒的表面，使物料的干燥和表面处理同步进行。此处低分子的硬脂酸仅仅是通过物理吸附作用对碳酸钙进行表面包覆，改性效果的长久性会受到影响。

中国专利CN02121034.9报道了一种改善纳米碳酸钙粒子疏水性的表面处理方法：采用乳液聚合得到的丙烯酸酯类共聚物乳液作为表面改性剂在搅拌的条件下对纳米碳酸钙浆液处理而实现对纳米碳酸钙粒子疏水性的改善。此专利为乳液聚合，与本体聚合有本质的区别。

目前，缺乏一种行之有效的芳香酸钙的改性方法，以提高其在PVC中的分散性，并改善其与PVC分子间的相容性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够得到在PVC中具有良好的分散性、且与PVC分子间具有良好的相容性的芳香酸钙的原位本体聚合包覆改性芳香酸钙的方法。

为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：本发明的一种原位本体聚合包覆改性芳香酸钙的方法，包括如下步骤：

(1)γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷MPTMS用无水乙醇稀释8-10倍，与芳香酸钙混合均匀后，放置时间为15-24h；γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷MPTMS与芳香酸钙的羟基发生反应形成化学键，在芳香酸钙的表面形成小分子包覆层；

(2)引发剂偶氮二异丁腈AIBN与甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸丁酯、顺丁烯二酸酐、丙烯酸乙酯混合均匀；

(3)将上述两种混合物进行混合，温度为60-80℃，反应时间为4-8h，在引发剂偶氮二异丁腈AIBN的作用下，MPTMS的双键、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸丁酯、顺丁烯二酸酐、丙烯酸乙酯进行自由基聚合，丙烯酸与顺丁烯二酸酐分子结构中的羧基通过离子键与芳香酸钙结合，在芳香酸钙的表面形成牢固的聚合物包覆层，从而制得原位本体聚合包覆改性芳香酸钙。

进一步地，在步骤(1)中，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷MPTMS的质量为芳香酸钙质量的0.8％-1.5％。

进一步地，在步骤(2)中，偶氮二异丁腈AIBN的质量为芳香酸钙质量的0.5％-1％。

更进一步地，在步骤(2)中，甲基丙烯酸甲酯的质量为芳香酸钙质量的20％-40％，丙烯酸的质量为芳香酸钙质量的3％-5％，丙烯酸丁酯的质量为芳香酸钙质量的5％-10％，顺丁烯二酸酐的质量为芳香酸钙质量的3％-5％，丙烯酸乙酯的质量为芳香酸钙质量的5％-10％。