本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，具體涉及一種功能性填料及其制備方法。
背景技術(shù)：
在高分子化工中，填料（填充劑）是用量最大的添加劑，幾乎所有的塑料（包括熱塑性和熱固性塑料）、天然橡膠和涂料都填充大量的無機(jī)粉體，在改善性能的同時，還能降低配方成本。但無機(jī)粉體與高分子材料表面性能的差異，導(dǎo)致二者相容性，加工分散較為困難，而且所制備制品的性能差，難以達(dá)到較理想的效果。采用表面改性的方式可以在一定程度上改善無機(jī)粉體在高分子材料中的應(yīng)用效果，較普遍的表面改性方式是對粉體進(jìn)行后續(xù)的干法改性或者是經(jīng)濕法改性后再烘干。干法改性相對濕法改性簡單易行，但均勻性和應(yīng)用效果往往較濕法改性差些；濕法改性效果更好，但工藝繁瑣，一定程度上也增加了粉體生產(chǎn)的隱性成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種分散性、與高分子材料相容性好的功能性填料及其制備方法，該制備工藝簡單易行，且無須后續(xù)的專門改性環(huán)節(jié)，所制備的功能性填料主要用于性能要求較高的材料中，不僅能提高制品的機(jī)械強(qiáng)度，還能改善耐熱性能。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：本發(fā)明的一種功能性填料，所述功能性填料包括按重量份計(jì)的以下組分：
有機(jī)酸鈣鹽40%-95%，無機(jī)填料5%-60%。
本發(fā)明所述的功能性填料的制備方法，包括以下步驟：
（1）將無機(jī)填料加入可溶性有機(jī)酸鹽溶液中，加熱至合適的溫度后，繼續(xù)攪拌10-30min；
（2）在步驟（1）得到的混合液中加入可溶性表面活性劑和可溶性偶聯(lián)劑，繼續(xù)攪拌15-40min；
（3）在步驟（2）得到的混合液中快速加入可溶性鈣鹽溶液，繼續(xù)攪拌20-90min；
（4）采用研磨機(jī)對步驟（3）得到的混合物進(jìn)行細(xì)化處理，當(dāng)物料的D90小于2μm時，過濾、洗滌、烘干，即得目標(biāo)產(chǎn)品。
進(jìn)一步地，步驟（1）中所述的無機(jī)填料優(yōu)選于陶土、滑石粉、碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇中的一種或多種的組合物；
步驟（1）中所述的可溶性有機(jī)酸鹽溶液優(yōu)選于有機(jī)酸鈉溶液或有機(jī)酸鉀溶液中的一種，且其中溶質(zhì)的重量百分含量為5%-15%；
步驟（1）中所述的溫度為30-80℃；
步驟（2）中所述的可溶性表面活性劑優(yōu)選于油酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、椰子油酸鈉、十二烷基硫酸鈉、硬質(zhì)酸鈉中的一種或多種的組合物，且其用量占有機(jī)酸鈣鹽的重量百分含量為0.5%-1.5%；可溶性偶聯(lián)劑優(yōu)選于硅烷偶聯(lián)劑KH-560、螯合型鈦酸酯偶聯(lián)劑KR-238s中的一種，且其用量占有機(jī)酸鈣鹽的重量百分含量為0.5%-2%；
步驟（3）中，所述的可溶性鈣鹽優(yōu)選于氯化鈣或硝酸鈣中的一種，且其溶液中溶質(zhì)的重量百分含量為15%-40%，可溶性鈣鹽與可溶性有機(jī)酸鹽的摩爾比按照化學(xué)方程式的系數(shù)確定。
更進(jìn)一步地，步驟（1）中所述的有機(jī)酸鹽為含雙鍵或苯環(huán)的羧酸鹽，優(yōu)選于丁烯二酸鹽、富馬酸鹽、丙烯酸鹽、甲基丙烯酸鹽、檸檬酸鹽、鄰苯二甲酸鹽、苯甲酸鹽中的一種或多種的組合物。
有益效果：本發(fā)明通過簡單、易行的方法制備得到一種功能性填料。反應(yīng)過程中，無機(jī)填料的引入，起到異相成核的作用，有機(jī)酸鈣鹽包裹在無機(jī)填料表面。有機(jī)酸鈣鹽與高聚物之間有接枝共聚的化學(xué)結(jié)合，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，與高聚物間有良好的相容性；經(jīng)過濕法研磨將顆粒磨細(xì)，同時添加了表面活性劑和偶聯(lián)劑，改善表界面結(jié)構(gòu)，提高粒子與聚合物分子間的有效結(jié)合，分散性好，在使用過程中可改善材料的力學(xué)性能、耐熱性能等，是一種多功能性的填料。
具體實(shí)施方式
以下通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。應(yīng)該理解的是，這些實(shí)施例是本發(fā)明的闡釋和舉例，并不以任何形式限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1：
本發(fā)明的一種功能性填料，所述功能性填料包括按重量份計(jì)的以下組分：
檸檬酸鈣95%，碳酸鈣5%。
本發(fā)明所述的功能性填料的制備方法，包括如下步驟：
（1）將碳酸鈣加入檸檬酸鈉溶液中，加熱至30℃，繼續(xù)攪拌10min，其中檸檬酸鈉溶液中溶質(zhì)的重量百分含量為5%；
（2）在步驟（1）得到的混合液中加入油酸鈉和螯合型鈦酸酯偶聯(lián)劑KR-238s，繼續(xù)攪拌15min，所用油酸鈉和KR-238s的量分別占有機(jī)酸鈣鹽的重量百分含量為0.5%和2%；
（3）在步驟（2）得到的混合液中快速加入溶質(zhì)重量百分含量為15%的氯化鈣溶液，繼續(xù)攪拌20min；
（4）采用研磨機(jī)對步驟（3）得到的混合物進(jìn)行細(xì)化處理，當(dāng)物料的D90小于2μm時，過濾、洗滌、烘干，即得目標(biāo)產(chǎn)品1#。
實(shí)施例2：
本發(fā)明的一種功能性填料，所述功能性填料包括按重量份計(jì)的以下組分：
丁烯二酸鈣35%，甲基丙烯酸鈣33%，硫酸鈣12%，硫酸鋇20%。
本發(fā)明所述的功能性填料的制備方法，包括如下步驟：
（1）將硫酸鈣和硫酸鋇加入丁烯二酸鉀和甲基丙烯酸鉀的混合溶液中，加熱至80℃，繼續(xù)攪拌30min，其中混合溶液中丁烯二酸鉀和甲基丙烯酸鉀的總重量百分含量為15%；
（2）在步驟（1）得到的混合液中添加硬質(zhì)酸鈉和硅烷偶聯(lián)劑KH-560，繼續(xù)攪拌40min，所用硬質(zhì)酸鈉和硅烷偶聯(lián)劑的量分別占有機(jī)酸鈣鹽的重量百分含量為1.5%和0.5%；
（3）在步驟（2）得到的混合液中快速加入溶質(zhì)重量百分含量為40%的硝酸溶液，繼續(xù)攪拌90min；
（4）采用研磨機(jī)對步驟（3）得到的混合物進(jìn)行細(xì)化處理，當(dāng)物料的D90小于2μm時，過濾、洗滌、烘干，即得目標(biāo)產(chǎn)品2#。
實(shí)施例3：
本發(fā)明的一種功能性填料，所述功能性填料包括按重量份計(jì)的以下組分：
富馬酸鈣20%，丙烯酸鈣20%，水滑石60%。
本發(fā)明所述的功能性填料的制備方法，包括如下步驟：
（1）將水滑石加入富馬酸鈉和丙烯酸鈉的混合溶液中，加熱至50℃，繼續(xù)攪拌20min，其中混合溶液中富馬酸鈉和丙烯酸鈉的總重量百分含量為10%；
（2）在步驟（1）得到的混合液中添加十二烷基苯磺酸鈉和螯合型鈦酸酯偶聯(lián)劑KR-238s，繼續(xù)攪拌25min，所用十二烷基苯磺酸鈉和KR-238s的量分別占有機(jī)酸鈣鹽的重量百分含量為1.0%和1.2%；
（3）在步驟（2）得到的混合液中快速加入溶質(zhì)重量百分含量為30%氯化鈣溶液，繼續(xù)攪拌50min；
（4）采用研磨機(jī)對步驟（3）得到的混合物進(jìn)行細(xì)化處理，當(dāng)物料的D90小于2μm時，過濾、洗滌、烘干，即得目標(biāo)產(chǎn)品3#。
試驗(yàn)1
比較功能性填料1#、2#、3#與不同碳酸鈣的分散性，通過旋轉(zhuǎn)粘度儀測定的粘度進(jìn)行比較，粘度越小，分散性越好。試驗(yàn)方法：取樣品：液體石蠟為1:4在燒杯中預(yù)混合，再超聲10min，同一溫度下測定其粘度，測得數(shù)據(jù)如表1所示。
表1：
通過表1中粘度數(shù)據(jù)的比較可知：本發(fā)明制備的功能性填料分散性比輕質(zhì)碳酸鈣和納米碳酸鈣的好，且隨著有機(jī)酸鈣含量的增加，分散性更好。
試驗(yàn)2
采用配方（按重量份計(jì)）：CPVC 50份、PVC 50份、有機(jī)錫穩(wěn)定劑 2份、硬脂酸鈣1.0-1.5份、58號精煉石蠟1份、PA20 1份、填料（變品種）20份。在高速攪拌機(jī)中混合均勻，用雙輥開煉機(jī)將干混料塑化，工藝參數(shù)為前輥溫度180-190℃、轉(zhuǎn)速35r/min，后輥溫度175-185℃、轉(zhuǎn)速30r/min，開煉時間5min。開煉結(jié)束后，于180-190℃平板硫化機(jī)上壓片。按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試，所得性能如表2所示。
表2：
從表2的數(shù)據(jù)比較中看出，添加本發(fā)明制備的功能性填料后，材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能和良好的耐熱性。
以上所述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本想發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。