[发明专利]一种利用聚甲基丁烯酸甲酯接枝的改性碳酸钙

说明书

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种利用聚甲基丁烯酸甲酯接枝的改性碳酸钙。该种利用聚甲基丁烯酸甲酯接枝的改性碳酸钙，由以下按照重量份数的原料组成：碳酸钙55~72份，聚甲基丁烯酸甲酯36~58份，硅烷偶联剂5~14份，木质纤维10~16份，氯化石蜡6~15份，引发剂1~7份和纳迪克酸酐2~9份。该种利用聚甲基丁烯酸甲酯接枝的改性碳酸钙不仅能增加碳酸钙与橡胶的润湿性，还能使碳酸钙与橡胶界面产生较强的相互作用，从而提高碳酸钙的填充效果和补强性能，大幅提升橡胶材料的力学性能。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种利用聚甲基丁烯酸甲酯接枝的改性碳酸钙。

背景技术

在橡胶制品中，为降低成本、提高产品的性能，常使用碳黑作为填充剂，碳黑补强效果好，但加入碳黑只能制得黑色的橡胶制品，如若需要制备浅色或者彩色的橡胶制品，则需加入白碳黑。白碳黑与胶料的结合强度较碳黑差，需对其进行表面改性处理，与碳黑相比，白碳黑表面改性较为容易，然而，白碳黑的价格较高，限制了其应用。碳酸钙无毒、无味、无刺激性，且具有价格低廉、化学稳定性好、易干燥、易着色、填充量大等优点，成为白色橡胶或彩色橡胶制品常用的扩容填料，然而，碳酸钙表面亲水疏油，在使用过程中易形成聚集体，分散性能及补强效果差，作为填料特别是大量填充时，会降低材料的物料性能。因此，须对其表面进行改性处理。

现在工业生产中所使用的改性碳酸钙，主要是通过硬脂酸及其盐、偶联剂，或者通过吸附、表面涂覆和表面化学键合来实现表面改性。但经过这些改性剂的处理，橡胶基体与碳酸钙填料之间的相容性仍不理想，界面结合力较弱，对橡胶材料的性能有不利影响。本发明的利用聚甲基丁烯酸甲酯接枝的改性碳酸钙利用有机高聚物对碳酸钙进行改性，以提升橡胶基体与碳酸钙填料之间的相容性，进而提升橡胶材料的机械性能。

发明内容

为了解决上述背景中提到的问题，本发明目的在于提供一种利用聚甲基丁烯酸甲酯接枝的改性碳酸钙。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种利用聚甲基丁烯酸甲酯接枝的改性碳酸钙，由以下按照重量份数的原料组成：碳酸钙55~72份，聚甲基丁烯酸甲酯36~58份，硅烷偶联剂5~14份，木质纤维10~16份，氯化石蜡6~15份，引发剂1~7份和纳迪克酸酐2~9份。

作为本发明进一步的方案：所述利用聚甲基丁烯酸甲酯接枝的改性碳酸钙，由以下按照重量份数的原料组成：碳酸钙62份，聚甲基丁烯酸甲酯50份，硅烷偶联剂6份，木质纤维15份，氯化石蜡12份，引发剂2份和纳迪克酸酐5份。

作为本发明进一步的方案：所述利用聚甲基丁烯酸甲酯接枝的改性碳酸钙，引发剂为过硫酸钾。

一种利用聚甲基丁烯酸甲酯接枝的改性碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：

（1）将碳酸钙分散到去离子水中，配置成质量分数为15%的悬浮液，加入木质纤维、氯化石蜡，搅拌1~5min，采用碱性溶液调节悬浮液pH至9.0，随后加热至90℃，加入纳迪克酸酐，搅拌均匀，保温30min，冷却至室温，过滤取滤渣，得到改性碳酸钙；

（2）将改性碳酸钙放入干燥箱中在100~120℃脱水干燥，冷却至室温后，放入高速混合机中，搅拌并升温，当混合机内温度至75℃时，停止加热并加入硅烷偶联剂，继续搅拌30min，取出，得到表面经硅烷偶联剂处理的改性碳酸钙；

（3）将表面经硅烷偶联剂处理的改性碳酸钙经超声分化3h，加入去离子水中，加入引发剂、聚甲基丁烯酸甲酯，搅拌，在85℃的水浴中回流反应3h，过滤，取滤渣，对滤渣进行水洗，在120℃下烘干，即得。

作为本发明进一步的方案：所述利用聚甲基丁烯酸甲酯接枝的改性碳酸钙的制备方法，碱性溶液为质量分数为5%的氢氧化钠溶液。