中性硅酮密封膠專用納米碳酸鈣的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及納米碳酸鈣生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種中性硅酮密封膠專用納米碳 酸鈣的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 納米碳酸鈣是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一種新型超細(xì)固體粉末材料，其粒度介 于0. 01~0. 1 μ m之間。由于納米碳酸鈣粒子的超細(xì)化，其晶體結(jié)構(gòu)和表面電子結(jié)構(gòu)發(fā)生變 化，產(chǎn)生了普通碳酸鈣所不具有的量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子效應(yīng)， 可廣泛用于塑料、橡膠、油漆、油墨、密封膠粘材料、涂料等領(lǐng)域。
[0003] 硅酮密封膠是以聚二甲基硅氧烷為主要原料，輔以交聯(lián)劑、填料、增塑劑、偶聯(lián)劑、 催化劑在真空狀態(tài)下混合而成的膏狀物，在室溫下通過與空氣中的水發(fā)生應(yīng)固化形成彈性 硅橡膠，主要有酸性硅酮密封膠和中性硅酮密封膠兩種。酸性硅酮密封膠對玻璃的優(yōu)良粘 結(jié)性，但不宜用于混凝土、石材和金屬接縫，其應(yīng)用范圍將受到局限，而中性硅酮密封膠用 途較廣，其市場比例不斷擴(kuò)大。目前中性硅酮密封膠的主要填料為納米碳酸鈣，比表面積 大、粒徑小的納米碳酸媽補(bǔ)強(qiáng)和拉伸性能較好，但是當(dāng)納米碳酸媽粒徑的范圍小到4 0~ 60nm時，顆粒BET比表面積較大（22~34m2/g)、內(nèi)聚力增強(qiáng)，很容易形成結(jié)合緊密硬團(tuán)聚， 二次粒子團(tuán)聚嚴(yán)重，分散解聚都相對較為困難，在硅酮密封膠捏合過程中無法分散該硬團(tuán) 聚顆粒，因此只能通過一次或多次研磨將其分散，勢必增加制造成本。而當(dāng)納米碳酸鈣粒徑 的范圍在80~150nm時，顆粒BET比表面積較?。?4~20m 2/g)，產(chǎn)品則具有較好的分散加 工性能，不需要兩輥研磨，并具有良好的外觀性能，但是補(bǔ)強(qiáng)和拉伸性能較差。如何保證納 米碳酸鈣的具有良好的分散性的同時，保持原有的補(bǔ)強(qiáng)和拉伸性能，是一項重要的研宄課 題。
[0004] 由于中性硅酮密封膠常常需要在高溫、高濕的環(huán)境下，保持良好的附著力，所以對 納米碳酸鈣的耐熱性和耐久性提出了較高的要求。目前市場上的納米碳酸鈣主要由硬脂酸 1801和椰子油復(fù)配等作為表面處理劑，活化較果較好，但是處理劑中的短鏈分子多，有機(jī)物 易揮發(fā)，熱穩(wěn)定性較差，不能滿足高溫、高濕的環(huán)境條件硅酮密封膠的使用需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種中性硅酮密封膠專用納米碳酸鈣的制備方 法，該納米碳酸鈣具有良好的補(bǔ)強(qiáng)性能、拉伸性能、耐熱性能、耐水性能和耐久性能。
[0006] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：中性硅酮密封膠專用納米碳酸鈣的制備方法，按照 以下步驟實施：
[0007] ①將石灰石破碎成直徑為4~8cm的顆粒，在立窯中煅燒得到氧化鈣，氧化鈣加水 在消化機(jī)中消化生成Ca(OH) 2, Ca(OH)2經(jīng)過精制陳化，陳化時間為24小時以上，過篩得到 Ca (OH)2 漿料；
[0008] ②調(diào)節(jié)Ca (OH)2漿料的溫度為18°C~30°C，加入山梨糖醇，山梨糖醇與Ca(OH) 2漿 料的重量比為（1.5~3) : 100,然后放入帶攪拌器的碳化塔中，開啟攪拌器進(jìn)行攪拌；
[0009] ③將碳化塔中Ca(OH)2漿料抽出并不斷送入乳化分散機(jī)中，同時向乳化分散機(jī)中 通入CO 2氣體與Ca (OH) 2漿料進(jìn)行混合及反應(yīng)，乳化分散機(jī)進(jìn)行乳化分散后將混合漿料不斷 送回碳化塔中，使Ca (OH) 2漿料在碳化塔和乳化分散機(jī)之間不斷循環(huán)進(jìn)行碳化及乳化分散； 當(dāng)碳化到pH = 8~10時，停止CO2氣體的通入和乳化分散機(jī)的運行；
[0010] ④向碳化塔內(nèi)的混合漿料中加入聚羧酸鈉鹽分散劑，聚羧酸鈉鹽分散劑與 Ca(OH)2I料的重量比為（0.5~2) : 100,再次開啟乳化分散機(jī)對混合漿料進(jìn)行循環(huán)乳化 分散，當(dāng)檢測平均粒徑D50 < 0. 5 μ m，再次向乳化分散機(jī)中通入0)2氣體與混合漿料進(jìn)行混 合及反應(yīng)，乳化分散機(jī)進(jìn)行乳化分散后將混合漿料不斷送回碳化塔中，使混合漿料在碳化 塔和乳化分散機(jī)之間不斷循環(huán)進(jìn)行二次碳化及乳化分散；當(dāng)碳化到pH = 7~7. 5時，停止 CO2氣體的通入和乳化分散機(jī)的運行，即停止碳化和乳化分散，制得碳酸鈣熟漿；
[0011] ⑤將碳酸鈣熟漿加熱到60~75°C，再向碳酸鈣熟漿中加入表面處理劑，表面處理 劑與碳酸鈣熟漿的重量比為（4~5. 5) : 100,繼續(xù)攪拌1小時以上；所述表面處理劑為： 由二聚酸和硬脂酸與NaOH發(fā)生皂化反應(yīng)制得的水溶性皂化物，二聚酸與硬脂酸的重量比 為（10~40) : (40~90)，皂化反應(yīng)溫度控制在70~95°C ;
[0012] ⑥加入表面處理劑后的碳酸鈣熟漿經(jīng)壓濾、干燥、粉碎，制得水分< 0. 5%的納米 碳酸鈣。
[0013] 步驟④中所述聚羧酸鈉鹽分散劑優(yōu)選為SN-5040分散劑。
[0014] 本發(fā)明的有益效果是：1、本發(fā)明在碳化過程中，Ca(OH)2I料在碳化塔和乳化分 散機(jī)之間不斷循環(huán)進(jìn)行碳化及乳化分散，通過乳化分散機(jī)強(qiáng)烈的乳化分散從而提高反應(yīng)速 度，使0) 2和Ca(OH) 2之間的反應(yīng)劇烈，使溶液在極短的時間內(nèi)形成很高的飽和度，促進(jìn)了 大量的CaCO3粒子均相成核，成核速度快，成核數(shù)目多，生成的CaCO 3粒子非常細(xì)小且均勻， 沒有吸收的〇)2氣體循環(huán)回到帶攪拌的鼓泡碳化塔充分吸收，大大提高了碳化效果；2、本發(fā) 明通過向Ca(OH) 2^料中加入山梨糖醇，可以加速Ca(OH) 2的溶解，增加 Ca2+的溶解性能， 溶液的過飽和度增大，成核速率增加，有利于細(xì)小的碳酸鈣晶體形成，形成的晶體結(jié)晶度完 整，所以可以降低吸油值、提高碳酸鈣粒子的規(guī)整性；3、本發(fā)明步驟④向碳化塔內(nèi)的混合漿 料中加入聚羧酸鈉鹽分散劑，可降低混合漿料的粘度，提高漿料在乳化分散機(jī)中的研磨乳 化效果，提高碳酸鈣粒子的分散性；4、本發(fā)明采用由二聚酸和硬脂酸與NaOH發(fā)生皂化反應(yīng) 制得的水溶性皂化物作為表面處理劑，有利于在納米碳酸鈣界面包覆，形成定向的排列，提 高納米碳酸鈣的分散性，使之不團(tuán)聚，從而增加納米碳酸鈣的分散穩(wěn)定性，降低吸油值，同 時能提高納米碳酸鈣的耐熱性能和補(bǔ)強(qiáng)性能，且有利于增加納米碳酸鈣的伸長率和強(qiáng)度； 5、本發(fā)明制備的納米碳酸鈣的補(bǔ)強(qiáng)性能好，伸長率大，具有良好的耐熱性能、耐水性能和耐 久性能，能較好地滿足中性硅酮密封膠的使用要求。
【具體實施方式】
[0015] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0016] 實施例1 :
[0017] 中性硅酮密封膠專用納米碳酸鈣的制備方法，按照以下步驟實施：
[0018] ①將石灰石破碎成直徑為4~8cm的顆粒，在立窯中煅燒得到氧化鈣，氧化鈣加水 在回轉(zhuǎn)消化機(jī)中消化生成Ca(OH)2, Ca(OH)2經(jīng)過精制陳化，陳化時間為72小時，過篩得到 Ca (OH)2 漿料；
[0019] ②調(diào)節(jié)Ca (OH)2^料的溫度為28°C，加入山梨糖醇，山梨糖醇與Ca(OH) 2衆(zhòng)料的重 量比為1.5 : 100,然后放入帶攪拌器的碳化塔中，開啟攪拌器進(jìn)行攪拌；
[0020] ③將碳化塔中Ca(OH)2漿料抽出并不斷送入乳化分散機(jī)中，同時向乳化分散機(jī)中 通入CO 2氣體與Ca (OH) 2進(jìn)行混合及反應(yīng)，乳化分散機(jī)進(jìn)行乳化分散后將混合漿料不斷送回 碳化塔中，使Ca (OH) 2漿料在碳化塔和乳化分散機(jī)之間不斷循環(huán)進(jìn)行碳化及乳化分散；當(dāng)碳 化到pH = 9時，停止CO2氣體的通入和乳化分散機(jī)的運行；
[0021] ④向碳化塔內(nèi)的混合漿料中加入SN-5040分散劑，SN-5040分散劑與Ca(OH)2IW 的重量比為0.5 : 100,再次開啟乳化分散機(jī)對混合漿料進(jìn)行循環(huán)乳化分散，當(dāng)檢測平均粒 徑D50 = 0.45 μ m，再次向乳化分散機(jī)中通入CO2氣體與混合漿料進(jìn)行混合及反應(yīng)，乳化分 散機(jī)進(jìn)行乳化分散后將混合漿料不斷送回碳化塔中，使混合漿料在碳化塔和乳化分散機(jī)之 間不斷循環(huán)進(jìn)行二次碳化及乳化分散；當(dāng)碳化到PH = 7. 2時，停止CO2氣體的通入和乳化 分散機(jī)的運行，即停止碳化和乳化分散，制得碳酸鈣熟漿；
[0022] ⑤將碳酸鈣熟漿加熱到60°C，再向碳酸鈣熟漿中加入表面處理劑，表面處理劑與 碳酸鈣熟漿的重量比為4 : 100,繼續(xù)攪拌1小時以上；所述表面處理劑為：由二聚酸和硬 脂酸與NaOH發(fā)生皂化反應(yīng)制得的水溶性皂化物，二聚酸與硬脂酸的重量比為1 : 4,皂化反 應(yīng)溫度控制在70~95 °C ;
[0023] ⑥加入表面處理劑后的碳酸鈣熟漿經(jīng)壓濾、干燥、粉碎，制得水分< 0. 3%的納米 碳酸鈣，經(jīng)檢測BET比表面積為24. 58m2/g。
[0024] 實施例2