一种高分散_高填充_无载体纳米碳酸钙母料的制备

2010年第12期广东化工

第37卷总第212期 · 45 ·

一种高分散、高填充、无载体

纳米碳酸钙母料的制备

谢文清

(福建省万旗非金属材料有限公司，福建泉州 362500 )

[摘 要]通过在纳米碳酸钙悬浮液中加入解聚偶联剂，并在干燥好的物料，通过气流碎机解聚时，同时加入解聚偶联剂的方法，制得高分散纳米碳酸钙；加入各种塑料功能助剂，提高与高聚物的相容性，并制成高分散高填充无载体母料。可以满足各种塑料和橡胶聚合物的加工，作为补强剂及填充剂，特别是应用于高档的ABS和PC等工程塑料，补强性能优秀。

[关键词]高分散；高填充；纳米碳酸钙；无载体；母料

[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2010)12-0045-03

Preparation High Dispersion, High Filling, Carrier-free Nano Calcium

Carbonate Master Batch

Xie Wenqing

(Fujian WanQi Non-Metallic Materials Co., Ltd., Quanzhou 362500, China)

Abstract: By adding deaggregate coupling agent to nano calcium carbonate suspension; when the dry nano calcium carbonate using air mill machine, while adding deaggregate coupling agent to the machine, obtained high dispersion of nano calcium carbonate. Add variety of plastics additives to the nano calcium carbonate improve the compatibility with the polymer, obtain highly dispersed and carrier-free filled masterbatch. Meet all kinds of plastic and rubber polymers processing, as a reinforcing agent and filler, especially used in the high-end engineering plastics such as ABS and PC, have good reinforcing performance.

Keywords: highly dispersed；high filling；nano-calcium carbonate；carrier-free；master batch

纳米碳酸钙由于纳米效应，与普通碳酸钙相比，纳米碳酸钙具有优异的性能[1]。它在塑料、橡胶等高分子材料中具有补强作用，可提高产品的机械性能；或者在保证性能不变的条件下增加填料的用量，降低生产成本。因此，纳米碳酸钙的制备以及在塑料、橡胶、油墨等领域中的应用成为国内外的研究热点。

然而，碳酸钙粉末表面亲水疏油，容易团聚，难以直接应用，必须经过表面处理[2]。由于纳米碳酸钙具有极高的表面过剩自由能和较强的表面极性，因此纳米碳酸钙在制备、贮存过程中极易发生团聚，致使纳米碳酸钙的实际使用时的粒径(即二次粒径)明显升高；而且越是粒子小的粉体，在生产和加工过程中，容易产生粉尘，对人体和环境产生污染，这就对产品的应用提出了新的研究要求。这一问题成为困扰国内碳酸钙行业在纳米碳酸钙产品开发、生产和应用方面取得较大发展或突跃的一个瓶颈。

解决纳米级填料“团聚”问题的方法一般有：原位表面活性剂改性、无机填料中进行纳米插层、超声波解聚、强力机械解聚等多种方法，但是解聚效果不明显。

福建省万旗非金属材料有限公司，经过多年的研发试验，终于成功研制出纳米碳酸钙的解聚剂偶联剂以及以解聚纳米碳酸钙为原料生产高分散高填充无载体填充母料的生产工艺。

目前无机填料改性塑料母料的制造方法已经成熟，但是填充塑料后效果较差，而且填充量小，用户不满意。后来人们开始用纳米级无机填料生产改性塑料复合材料。纳米级塑料填充母料，可应用于塑料农地膜产品、塑料中空桶制品、塑料管材、塑料注射制品等领域。添加量根据具体产品可控制在10 %～30 %。但实际上，市场上出现的纳米无机填料，并没有达到纳米级。产品生产出来后，经过运输到用户手里时，已经不是纳米级填料，远远超过100 nm，变成了亚纳米、微米。这主要是因为纳米具有极强的聚集性，极难被打开，即“团聚”，这样纳米级填料没有达到应有的效果。

福建省万旗非金属材料有限公司，通过研究基本解决了这个问题，提高了纳米碳酸钙在高填充母料中的分散性。我们公司研制的无载体母粒(也称通用母粒)与一般母粒主要区别在于：首先用各种功能助剂作为通用母粒的载体，无载体母粒的载体可以适用任何树脂的匹配，其次是纳米碳酸钙的含量尽可能提高，以纳米碳酸钙为原料生产的高分散高填充的填充母料在塑胶加工中可以填充高达30 %～50 %，且分散性优异，制品的力学性能也很理想，可以降低生产成本。

下面介绍一下这种无载体填充母料的生产原理和具体的工艺。

1 试验

1.1 纳米碳酸钙生产的流程[3]

流程见图1。

Fig.1 The production process of Nano Calcium Carbonate 1.2 流程注释

(1)将石灰石与无烟煤在立窑中煅烧成石灰和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳。

(2)调节石灰乳的浓度和温度，在碳化塔中通过控制反应温度、浓度、气液比、添加剂等工艺条件，制备纳米CaCO3，碳酸钙经过陈放，进一步使粒子规整，二次碳化，降低pH。

(3)在活化罐中加入二次碳化好的碳酸钙熟浆，加热至60 ℃以上，按碳酸钙固含量的2.0 %～4.0 %加入熔解好的解聚偶

[收稿日期] 2010-10-20

[作者简介] 谢文清(1971-)，男，福建泉州人，本科，总经理，高级工程师，主要研究金属和无机非金属材料的选矿、提纯、冶炼、制备及应用。