【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及復合板材，具體是一種基于重質碳酸鈣的復合板材及其加工工藝。
技術介紹
1、隨著塑料工業的不斷發展，聚氯乙烯(pvc)復合材料因其優異的加工性能、良好的耐腐蝕性及成本優勢，廣泛應用于建筑、交通、家居等領域。在這些應用中，重質碳酸鈣(caco3)作為一種常見的填料被廣泛用于pvc復合板材的制備。重質碳酸鈣不僅可以降低材料成本，還能改善某些物理性能，如提高材料的剛性和尺寸穩定性。然而，現有技術中以重質碳酸鈣為填料的pvc復合板材在一些關鍵性能上仍存在一定的不足，特別是在力學性能和阻燃性能方面。
2、首先，重質碳酸鈣的加入對pvc復合材料的力學性能提升有限。雖然它能夠改善復合材料的剛性，但由于其粒徑較大、表面活性較低，在聚合物基體中的分散性較差，導致復合材料的韌性和拉伸強度較低，特別是在長時間使用或受力條件下，容易發生裂紋和斷裂。
3、其次，重質碳酸鈣對復合板材的阻燃性能提升效果不明顯。盡管重質碳酸鈣在一定程度上能夠起到物理屏障的作用，但其本身并不具備較強的阻燃特性，難以有效提高材料的阻燃等級。由于聚氯乙烯的本身可燃性問題，在火災發生時，含有重質碳酸鈣的復合材料往往容易迅速燃燒，并釋放有毒氣體，嚴重影響安全性。
4、因此，盡管重質碳酸鈣作為填料在pvc復合材料中有一定應用，但其在力學性能和阻燃性能上的不足限制了其進一步發展和廣泛應用。為了解決這些問題，研究人員需要探索更為優化的填料和加工工藝，改善復合材料的綜合性能。
技術實現思路
1、本專
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案
3、一種基于重質碳酸鈣的復合板材，所述基于重質碳酸鈣的復合板材的原料組分包括：聚氯乙烯100-120份、重質碳酸鈣復合材料80-100份、改性碳酸鈣16-20份、硬脂酸0.3-0.6份、聚乙烯蠟0.15-0.3份、氧化聚乙烯0.6-1.2份、環氧大豆油1-2份、甲基丙烯酸聚氯乙烯加工助劑3.5-7份、氯化聚乙烯6-12份。
4、進一步的，所述重質碳酸鈣復合材料的制備方法，包括以下步驟：
5、將重質碳酸鈣加入1mol/l氫氧化鈉、0.1mol/l碳酸鈉的混合溶液中，室溫攪拌2-3h，過濾，收集漿體，使用蒸餾水洗滌漿體，125-130℃真空干燥8-10h，得到預處理重質碳酸鈣；
6、將異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯加入乙醇中，攪拌均勻，氮氣氛圍下，加入預處理重質碳酸鈣的甲苯懸浮液，加熱至75-80℃反應50-60min，冷卻至室溫，離心，70-75℃下真空干燥18-20h，用甲苯索氏提取器提取18-20h，最終剩余產物在70-75℃下真空干燥24h，得到表面處理重質碳酸鈣；
7、將表面處理重質碳酸鈣分散在去離子水中，依次加入液態氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、羧丙基纖維素、偶氮二異丁腈、過氧化二碳酸二(2-乙基己基)酯，3-3.2mpa、54-54.2℃反應至液態氯乙烯轉化率達到85％，得到重質碳酸鈣復合材料。
8、進一步的，所述預處理重質碳酸鈣的制備過程中，重質碳酸鈣在預處理過程中固含量為10-12wt％。
9、進一步的，所述表面處理重質碳酸鈣的制備過程中，預處理重質碳酸鈣：異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯的質量比為100：(5-6)。
10、進一步的，所述重質碳酸鈣復合材料的制備過程中，各原料組分占比按質量分數計包括：液態氯乙烯100份、表面處理重質碳酸鈣5-7.5份、聚醋酸乙烯酯5-7.5份、羧丙基纖維素5-7.5份、偶氮二異丁腈0.2-0.4份、過氧化二碳酸二(2-乙基己基)酯0.2-0.4份。
11、進一步的，所述改性碳酸鈣的制備方法，包括以下步驟：
12、將十六烷基三甲基溴化銨加入體積比為1：4的甘油和水的混合物中，得到十六烷基三甲基溴化銨溶液；攪拌狀態下，將0.5mol/l碳酸鈉溶液、0.5mol/l氯化鈉溶液加入十六烷基三甲基溴化銨溶液中，加熱至80-82℃反應6-7h，冷卻至室溫，過濾，收集沉淀，使用去離子水和無水乙醇洗滌沉淀，75-80℃真空干燥8-10h，得到纖維狀碳酸鈣；
13、將纖維狀碳酸鈣超聲分散在去離子水中，攪拌狀態下，加入錫酸鈉、七水合硫酸鋅，加熱至80-82℃反應4-5h，冷卻至室溫，過濾，收集沉淀，使用去離子水和無水乙醇洗滌沉淀，75-80℃真空干燥8-10h，得到包覆碳酸鈣；將包覆碳酸鈣超聲分散在去離子水中，加入2-羧乙基苯基次膦酸，加熱至90-92℃反應12-12.5h，過濾，收集沉淀，使用去離子水和污水乙醇洗滌沉淀，75-80℃真空干燥8-10h，得到改性碳酸鈣。
14、進一步的，所述纖維狀碳酸鈣的制備過程中，十六烷基三甲基溴化銨溶液的濃度為2.2-2.4g/l；十六烷基三甲基溴化銨溶液：碳酸鈉溶液：氯化鈣溶液的體積比為250：4：4。
15、進一步的，所述包覆碳酸鈣的制備過程中，纖維狀碳酸鈣：錫酸鈉：七水合硫酸鋅的質量比為10∶(1-2)∶(1-2)；改性碳酸鈣的制備過程中，包覆碳酸鈣：2-羧乙基苯基次膦酸的質量比為(5-10)∶(3-5)。
16、一種基于重質碳酸鈣的復合板材的加工工藝，包括以下步驟：依次將聚氯乙烯、重質碳酸鈣復合材料、改性碳酸鈣、硬脂酸、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯、環氧大豆油、甲基丙烯酸聚氯乙烯加工助劑、氯化聚乙烯加入混合機中，混合20-30min，熔融共混，模具擠出，冷卻，得到復合板材。
17、進一步的，所述模具擠出過程中，擠出機筒溫度為175-190℃，機頭加熱溫度為170-190℃
18、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
19、1、本專利技術首先用氫氧化鈉對重質碳酸鈣表面進行預處理，促進了重質碳酸鈣表面羥基的形成，大大提高了異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯在其表面的接枝率，提高了其在原位聚合過程中在樹脂基體中的分散性能，在預處理重質碳酸鈣的存在下，以氯乙烯為分散相，去離子水為連續相，聚醋酸乙烯酯、羥丙基纖維素為懸浮助劑，偶氮二異丁腈和過氧化二碳酸二(2-乙基己基)酯為引發劑，通過原位聚合制備得到聚氯乙烯-重質碳酸鈣的復合材料，提高了重質碳酸鈣在聚氯乙烯基體中的分散性能，由于重質碳酸鈣納米粒子對聚氯乙烯相的鏈段和長程鏈移動性的限制，聚氯乙烯/重質碳酸鈣納米復合材料中聚氯乙烯相的玻璃化轉變溫度和熱分解溫度向高溫方向移動，同時提高了復合板材的拉伸強度，重質碳酸鈣納米粒子充當應力集中器，進一步提高了復合板材的彎曲強度。
20、2、為了進一步拓寬復合板材的應用場景，通過制備樹枝狀纖維狀碳酸鈣，進一步在十六烷基三甲基溴化銨/甘油水溶液和純水溶液中制備了羥基錫酸鋅包覆的樹枝狀纖維狀碳酸鈣，并進一步對其進行2-羧乙基苯基次膦酸表面修飾，2-羧乙基苯基次膦酸的表面修飾大大提高了其在聚氯乙烯中的分散性能，同時能夠避免自身團聚現象的發生，通過樹枝狀纖維狀碳酸鈣的樹枝狀結構的方本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于重質碳酸鈣的復合板材，其特征在于：所述基于重質碳酸鈣的復合板材的原料組分包括：聚氯乙烯100-120份、重質碳酸鈣復合材料80-100份、改性碳酸鈣16-20份、硬脂酸0.3-0.6份、聚乙烯蠟0.15-0.3份、氧化聚乙烯0.6-1.2份、環氧大豆油1-2份、甲基丙烯酸聚氯乙烯加工助劑3.5-7份、氯化聚乙烯6-12份。
2.根據權利要求1所述的一種基于重質碳酸鈣的復合板材，其特征在于：重質碳酸鈣復合材料的制備方法，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的一種基于重質碳酸鈣的復合板材，其特征在于：預處理重質碳酸鈣的制備過程中，重質碳酸鈣在預處理過程中固含量為10-12wt％。
4.根據權利要求2所述的一種基于重質碳酸鈣的復合板材，其特征在于：表面處理重質碳酸鈣的制備過程中，預處理重質碳酸鈣：異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯的質量比為100∶(5-6)。
5.根據權利要求2所述的一種基于重質碳酸鈣的復合板材，其特征在于：重質碳酸鈣復合材料的制備過程中，各原料組分占比按質量分數計包括：液態氯乙烯100份、表面處理重質碳酸鈣5-7.
6.根據權利要求1所述的一種基于重質碳酸鈣的復合板材，其特征在于：所述改性碳酸鈣的制備方法，包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的一種基于重質碳酸鈣的復合板材，其特征在于：纖維狀碳酸鈣的制備過程中，十六烷基三甲基溴化銨溶液的濃度為2.2-2.4g/L；十六烷基三甲基溴化銨溶液∶碳酸鈉溶液∶氯化鈣溶液的體積比為250∶4∶4。
8.根據權利要求6所述的一種基于重質碳酸鈣的復合板材，其特征在于：包覆碳酸鈣的制備過程中，纖維狀碳酸鈣∶錫酸鈉∶七水合硫酸鋅的質量比為10∶(1-2)∶(1-2)；改性碳酸鈣的制備過程中，包覆碳酸鈣∶2-羧乙基苯基次膦酸的質量比為(5-10)∶(3-5)。
9.根據權利要求1-8任一項所述的一種基于重質碳酸鈣的復合板材的加工工藝，其特征在于：包括以下步驟：依次將聚氯乙烯、重質碳酸鈣復合材料、改性碳酸鈣、硬脂酸、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯、環氧大豆油、甲基丙烯酸聚氯乙烯加工助劑、氯化聚乙烯加入混合機中，混合20-30min，熔融共混，模具擠出，冷卻，得到復合板材。
10.根據權利要求9所述的一種基于重質碳酸鈣的復合板材的加工工藝，其特征在于：模具擠出過程中，擠出機筒溫度為175-190℃，機頭加熱溫度為170-190℃。
...【技術特征摘要】
1.一種基于重質碳酸鈣的復合板材，其特征在于：所述基于重質碳酸鈣的復合板材的原料組分包括：聚氯乙烯100-120份、重質碳酸鈣復合材料80-100份、改性碳酸鈣16-20份、硬脂酸0.3-0.6份、聚乙烯蠟0.15-0.3份、氧化聚乙烯0.6-1.2份、環氧大豆油1-2份、甲基丙烯酸聚氯乙烯加工助劑3.5-7份、氯化聚乙烯6-12份。
2.根據權利要求1所述的一種基于重質碳酸鈣的復合板材，其特征在于：重質碳酸鈣復合材料的制備方法，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的一種基于重質碳酸鈣的復合板材，其特征在于：預處理重質碳酸鈣的制備過程中，重質碳酸鈣在預處理過程中固含量為10-12wt％。
4.根據權利要求2所述的一種基于重質碳酸鈣的復合板材，其特征在于：表面處理重質碳酸鈣的制備過程中，預處理重質碳酸鈣：異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯的質量比為100∶(5-6)。
5.根據權利要求2所述的一種基于重質碳酸鈣的復合板材，其特征在于：重質碳酸鈣復合材料的制備過程中，各原料組分占比按質量分數計包括：液態氯乙烯100份、表面處理重質碳酸鈣5-7.5份、聚醋酸乙烯酯5-7.5份、羧丙基纖維素5-7.5份、偶氮二異丁腈0.2-0.4份、過氧化二碳酸二(2-乙基己基)酯0.2-0...
【專利技術屬性】
技術研發人員：徐智嶸，
申請(專利權)人：江西明緣高新材料有限公司，
類型：發明
國別省市：
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