專利名稱：硅酮密封膠專用高補(bǔ)強(qiáng)納米CaCO₃的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膠粘劑專用高補(bǔ)強(qiáng)納米CaCO3的制備方法，尤其是涉及一種建筑用硅酮密封膠專用高補(bǔ)強(qiáng)膠納米CaCO3的制備方法。
背景技術(shù)：
膠粘劑在建筑工程中廣泛地用于施工、密封和結(jié)構(gòu)粘合等領(lǐng)域。隨著建筑業(yè)的迅速發(fā)展，我國(guó)建筑用膠量迅速增加，約占合成膠粘劑總量的30%以上，而硅酮膠密封膠是目前玻璃幕墻的主要結(jié)構(gòu)粘接和密封材料，市場(chǎng)上主要有酸性和中性兩種。酸性硅酮密封膠對(duì)玻璃有優(yōu)良的黏結(jié)性，但不宜于混凝土、石材和金屬接縫，隨著人們認(rèn)識(shí)的深化，其應(yīng)用范圍受到限制。當(dāng)前脫醇及脫肟型等中性密封膠發(fā)展很快，功能性品種和產(chǎn)量不斷擴(kuò)大。中性密封膠填充的納米CaCO3主要有兩種粒徑分別在40-60nm和80_120nm的納米CaC03。 40-60nm的納米碳酸鈣應(yīng)用于硅酮密封膠中以后，硅酮密封膠能具有良好的補(bǔ)強(qiáng)性能和拉伸性能，但是也由于40-60nm的納米碳酸鈣粒徑較小，二次粒子團(tuán)聚嚴(yán)重，破碎解聚效果不好，容易使硅酮密封膠制品出現(xiàn)外觀不光亮，甚至有細(xì)小顆粒的情況，外觀性能較差；而80-120nm的納米碳酸鈣應(yīng)用于硅酮密封膠中以后，硅酮密封膠具有良好的分散加工性能，因而具有良好的外觀性能，硅酮密封膠表面較為光亮，但其在補(bǔ)強(qiáng)性和拉伸性方面，表現(xiàn)較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，而提供一種可同時(shí)提高硅酮密封膠外觀性、補(bǔ)強(qiáng)性等性能的硅酮密封膠專用納米CaCO3的制備方法。本發(fā)明方法制得的納米CaCO3兼顧兩種粒徑范圍產(chǎn)品的優(yōu)良性能，具有粒徑小、高補(bǔ)強(qiáng)性能、良好的拉伸性能和卓越的加工性能及外觀性能。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種硅酮密封膠專用高補(bǔ)強(qiáng)納米CaCO3的制備方法，包括如下步驟
(1)取CaCO3含量大于98%的天然石灰石，經(jīng)清洗后在900 110(TC溫度下煅燒生成CaO，然后在50 80°C的熱水中消化生成Ca(OH)2消化液，將Ca(OH)2消化液經(jīng)篩分凈化后配制成質(zhì)量濃度為5%-12%的Ca(OH)2懸浮液；
(2)將步驟(I)中得到的Ca(OH)2懸浮液置于碳化反應(yīng)器中，同時(shí)通入CO2氣體進(jìn)行碳化反應(yīng)，碳化溫度控制在17 30°C ;當(dāng)碳化至pH=7時(shí)，向碳化液中加入占碳化反應(yīng)生成的CaCO3重量O. 1% 2. 0%的分散劑，攪拌30 60min后，將碳化液加熱至65 75°C，再繼續(xù)向碳化液中加入占碳化反應(yīng)生成的CaCO3重量3. 0% 6. 0%的改性劑，之后保溫2小時(shí)；其中，所述的分散劑為A12(S04)3、ZnCl2、六偏磷酸鈉中的一種，所述的改性劑是由硬脂酸和椰子油按質(zhì)量比為1:1 7:3復(fù)合配制而成，具體配制方法為先在90°C時(shí)將硬脂酸完全皂化，然后加入相應(yīng)比例的椰子油攪拌均勻即得到了所述的改性劑；
(3)對(duì)步驟(2)中保溫2小時(shí)后的碳化液進(jìn)行壓濾、干燥，干燥溫度為100 150°C，使產(chǎn)物的含水量降至O. 5%以下，最后經(jīng)破碎解聚即得到本發(fā)明產(chǎn)品。石灰石的主要成分為CaCO3,本發(fā)明中選用的石灰石其CaCO3含量大于98%。首先，對(duì)石灰石進(jìn)行900 1100°C的高溫煅燒，以得至IJ CaO和CO2氣體=CaCO3 — CaO+ CO2丨，其中，煅燒生成的煙道氣中含有CO2氣體(濃度約為30% 40%)、含硫氣體及粉塵，本發(fā)明還要通過常規(guī)方法對(duì)煙道氣體進(jìn)行凈化處理，即將少量粉塵和含硫氣體去除，凈化得到CO2氣體并繼續(xù)為后續(xù)工序所使用，使生產(chǎn)過程中的廢棄得到再利用，不僅環(huán)保，而且降低了生產(chǎn)成本。然后，將煅燒生成的CaO置于50 80°C去離子熱水中進(jìn)行消化反應(yīng)，得到Ca(OH)2消化液Ca0+H20 — Ca(OH) 2，然后將得到的Ca(OH)2消化液經(jīng)篩分凈化、分離除渣后配制成濃度為5%-12%的Ca(OH)2懸浮液。接著，將Ca(OH)2懸浮液置于碳化反應(yīng)器中并通入充量的煙道氣經(jīng)凈化后得到的CO2氣體，通過碳化反應(yīng)器產(chǎn)生的強(qiáng)大離心力-超重力環(huán)境進(jìn)行碳化，碳化溫度控制在17 30°C，反應(yīng)前與反應(yīng)過程中無須添加晶型控制劑，碳化反應(yīng)器內(nèi)的Ca(OH)2懸浮液在強(qiáng)大離心力-超重力的作用下被撕裂成膜、絲、滴狀，與CO2氣體充分接觸碳化，產(chǎn)生巨大的和快速更新的相界面，來滿足CaCO3晶核的快速形成和最短的晶核生成時(shí)間，從而達(dá)到CaCO3粒度小且均勻；當(dāng)碳化至pH=7時(shí)，向碳化液中加入占碳化反應(yīng)生成的 CaCO3重量O. 1% 2. 0%的分散劑，攪拌30 60min后，將碳化液加熱至65 75°C，再向碳化液中加入占碳化反應(yīng)生成的CaCO3重量3. 0% 6. 0%的改性劑，之后保溫2小時(shí)；其中，所述的分散劑為Al2 (SO4)3、ZnCl2、六偏磷酸鈉中的一種，所述的改性劑是由硬脂酸和椰子油按質(zhì)量比為I: I 7:3復(fù)合配制而成，具體配制方法為先在90°C時(shí)將硬脂酸完全皂化，然后加入椰子油攪拌均勻即得到了所述的改性劑。最后，將保溫2小時(shí)后的碳化液進(jìn)行壓濾、干燥，干燥溫度為100 150°C，使產(chǎn)物的含水量降至O. 5%以下后，經(jīng)破碎解聚即得到本發(fā)明產(chǎn)品，本發(fā)明制得的納米CaCO3粒徑為60 80nm，補(bǔ)強(qiáng)性能可達(dá)I. 40 I. 55Mpa，具有優(yōu)異的外觀性和補(bǔ)強(qiáng)性。改性劑(即表面活化劑)在納米粉體分散中起到的作用主要有兩方面一是在納米微粒表面吸附，形成表面膜，防止顆粒再團(tuán)聚；二是形成的表面膜親油基部分與介質(zhì)相容性好，親和力強(qiáng)，應(yīng)用性能好。本發(fā)明中的改性劑采用硬脂酸與椰子油復(fù)配改性劑。硬脂酸，也叫十八烷酸，含18個(gè)碳原子的飽和脂肪酸，其碳鏈較長(zhǎng)，作為表面處理劑能增加產(chǎn)品的空間位阻效應(yīng)，加入包覆改性后，與有機(jī)物的結(jié)合能力強(qiáng)，使產(chǎn)品具有較強(qiáng)的補(bǔ)強(qiáng)性。椰子油的主要成分是月桂酸，月桂酸是十二烷酸，一種飽和直鏈脂肪酸。直鏈脂肪酸有利于其在界面上成緊密的定向排列，從而改變碳酸鈣微粒表面的性能，提高分散體的穩(wěn)定性，防止碳酸鈣產(chǎn)品的團(tuán)聚，從而提高產(chǎn)品的外觀性能；而用作配制粘接用的表面處理劑時(shí)，由于其碳鏈較短，在碳酸鈣的包覆改性過程中包覆效果好，能很好地起到分散的效果，在下游產(chǎn)品中的應(yīng)用中分散好、夕卜觀好，而且還具有一定的補(bǔ)強(qiáng)性。所以本發(fā)明中表面活性劑采用了硬脂酸與椰子油的復(fù)合改性劑，通過硬脂酸與椰子油的復(fù)配改性，使添加有該納米CaCO3的硅酮密封膠兼具了兩種處理劑的優(yōu)勢(shì)，在應(yīng)用中既有很高的補(bǔ)強(qiáng)性，也有很好的分散性、外觀性。在本發(fā)明方法步驟中，分散劑和改性劑的加入量是按碳化反應(yīng)生成的CaCO3的重量對(duì)應(yīng)加入的，碳化反應(yīng)生成CaCO3的重量是本領(lǐng)域技術(shù)人員容易得到的，具體方法如下當(dāng)碳化至pH=7時(shí)，取均勻碳化液5ml于250ml容量瓶中(事先盛有50ml水)，加入I :1鹽酸溶液(即鹽酸溶液中HCl與水的體積比為I :I)至碳化溶液澄清，然后繼續(xù)加水稀釋，使容量瓶中的總?cè)芤毫窟_(dá)到250ml刻度，搖勻，從中吸取25ml稀釋液于250ml錐形瓶中，先加5ml質(zhì)量濃度為30%的三乙醇胺，再加IOml質(zhì)量濃度為20%K0H溶液，再加50ml蒸餾水及適量的鈣指示劑，最后以摩爾濃度為O. 02 mol/1的EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至純藍(lán)色為終點(diǎn)，記下EDTA的體積。則由如下式I可算出CaCO3的量
CaC03%=CXVX0. 1001/ (5X25/250) X 100% —I 式中C一滴定所用的EDTA 二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的摩爾濃度，mol/1 ；
V—滴定消耗EDTA的體積，ml ；
O.1001—為與I. OOmlEDTA 二鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液相當(dāng)?shù)囊钥吮硎镜腃aCO3的質(zhì)量。由式I算出的結(jié)果是指所取的5ml碳化液中生成CaCO3的重量(單位為g)。由此就可以算出碳化反應(yīng)生成CaCO3的總重量。以本發(fā)明納米CaCO3為原料制成的密封膠作為試樣，做相關(guān)性能測(cè)試，以驗(yàn)證本發(fā) 明制得的納米CaCO3的優(yōu)異性能
試樣密封膠配方將黏度為20Pa. s (25°C)、端基為甲基二甲氧基甲硅熔基的聚二甲基硅氧烷100份，本發(fā)明納米CaCO3IOO份，甲基三甲氧基硅烷2份，雙(乙酰乙酸乙酯基)二丁基錫催化劑O. 5份和r-異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷O. 5份在無濕條件下捏混均勻，再經(jīng)減壓脫氣，制得醇型RTV-I密封膠，裝入塑料軟管中實(shí)驗(yàn)備用(分為3個(gè)試樣，另取一個(gè)普通密封膠試樣作為對(duì)比試樣)。測(cè)試方法均按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的相應(yīng)方法進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下表I :
表I各性能測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種硅酮密封膠專用高補(bǔ)強(qiáng)納米CaCO3的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)取CaCO3含量大于98%的天然石灰石，經(jīng)清洗后在900 1100°C溫度下煅燒生成CaO，然后在50 80°C的熱水中消化生成Ca(OH)2消化液，將Ca(OH)2消化液經(jīng)篩分凈化后配制成質(zhì)量濃度為5%-12%的Ca(OH)2懸浮液； (2)將步驟(I)中得到的Ca(OH)2懸浮液置于碳化反應(yīng)器中，同時(shí)通入CO2氣體進(jìn)行碳化反應(yīng)，碳化溫度控制在17 30°C;當(dāng)碳化至pH=7吋，向碳化液中加入占碳化反應(yīng)生成CaCO3重量O. 1% 2. 0%的分散劑，攪拌30 60min后，將碳化液加熱至65 75°C，再繼續(xù)向碳化液中加入占碳化反應(yīng)生成CaCO3重量3. 0% 6. 0%的改性劑，之后保溫2小時(shí)；其中，所述的分散劑為Al2(SO4)3. ZnCl2、六偏磷酸鈉中的ー種，所述的改性劑是由硬脂酸和椰子油按質(zhì)量比為I: I 7:3復(fù)合配制而成，具體配制方法為先在90°C時(shí)將硬脂酸完全皂化，然后加入相應(yīng)比例的椰子油攪拌均勻即得到了所述的改性劑； (3)對(duì)步驟(2)中保溫2小時(shí)后的碳化液進(jìn)行壓濾、干燥，干燥溫度為100 150°C，使產(chǎn)物的含水量降至O. 5%以下，最后經(jīng)破碎解聚即得到本發(fā)明產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硅酮密封膠專用高補(bǔ)強(qiáng)納米CaCO3的制備方法，其特征在于步驟(2)中碳化反應(yīng)的CO2來源是由步驟(I)中經(jīng)除塵浄化后的煅燒煙道氣提供的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硅酮密封膠專用高補(bǔ)強(qiáng)納米CaCO3的制備方法，解決了硅酮密封膠以現(xiàn)有納米CaCO3為原料時(shí)，其不能兼具高補(bǔ)強(qiáng)性和優(yōu)質(zhì)外觀性的問題。本發(fā)明方法以天然石灰石為原料，經(jīng)煅燒、消化生成Ca(OH)2懸浮液，然后令Ca(OH)2懸浮液進(jìn)行碳化反應(yīng)，當(dāng)碳化至pH=7時(shí)，向碳化液中加入分散劑，待升溫以后再加入改性劑，之后保溫2小時(shí)，最后經(jīng)壓濾、干燥、破碎解聚就得到了本發(fā)明所述的高補(bǔ)強(qiáng)納米CaCO3。本發(fā)明制得的高補(bǔ)強(qiáng)納米CaCO3粒徑小、粒度分布窄、補(bǔ)強(qiáng)性好、純度高、外觀性能優(yōu)異，補(bǔ)強(qiáng)性突出，一般可達(dá)1.40-1.55Mpa。
文檔編號(hào)C09J11/04GK102910661SQ20121034002
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者呂國(guó)章, 楊芮平, 董金鋒 申請(qǐng)人:芮城新泰納米材料有限公司